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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2023177013
(43)【公開日】2023-12-13
(54)【発明の名称】高周波装置用アンテナアレイ
(51)【国際特許分類】
G01S 7/03 20060101AFI20231206BHJP
H01Q 21/06 20060101ALI20231206BHJP
G01S 7/02 20060101ALI20231206BHJP
【ＦＩ】
G01S7/03 230
H01Q21/06
G01S7/02 216
【審査請求】未請求
【請求項の数】6
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2022089675
(22)【出願日】2022-06-01
(71)【出願人】
【識別番号】000004260
【氏名又は名称】株式会社デンソー
(71)【出願人】
【識別番号】000003207
【氏名又は名称】トヨタ自動車株式会社
(71)【出願人】
【識別番号】520124752
【氏名又は名称】株式会社ミライズテクノロジーズ
(74)【代理人】
【識別番号】110000567
【氏名又は名称】弁理士法人サトー
(72)【発明者】
【氏名】幸谷 真人
【テーマコード（参考）】
5J021
5J070
【Ｆターム（参考）】
5J021AA05
5J021AA09
5J021DB05
5J021GA05
5J021HA04
5J070AB24
5J070AC02
5J070AC06
5J070AC11
5J070AD06
5J070AD09
5J070AD10
5J070AD13
5J070AF03
5J070AH31
5J070AH35
5J070AK08
(57)【要約】
【課題】 移相器数を削減してグレーティングローブ及びサイドローブ等の発生を抑圧でき、広範囲なビームスキャンを実現可能な高周波装置用送受アンテナアレイを提供する。
【解決手段】送信アンテナアレイ１０７のオンエレメント１１１ａ、１１１ｃ、及び、受信アンテナアレイ２０７のオンエレメント２１１ａ、２１１ｃは、二次元的な配列の中央部から四隅にかけて互いの配置の少なくとも一部が補われるように配置されると共に中央部から四隅にかけて密度が低くなるように配置されている。
【選択図】図８Ａ
【解決手段】送信アンテナアレイ１０７のオンエレメント１１１ａ、１１１ｃ、及び、受信アンテナアレイ２０７のオンエレメント２１１ａ、２１１ｃは、二次元的な配列の中央部から四隅にかけて互いの配置の少なくとも一部が補われるように配置されると共に中央部から四隅にかけて密度が低くなるように配置されている。
【選択図】図８Ａ
【特許請求の範囲】
【請求項1】
レーダ装置に用いられると共に所定領域内に二次元的に配列され、移相器（１２、１５）に電気的に接続される有効エレメント（１１１ａ、１１１ｃ、２１１ａ、２１１ｃ）及び前記移相器に電気的に接続されないダミーエレメント（１１１ｂ、２１１ｂ）を有して所定領域内にそれぞれ配列される送信アンテナアレイ（１０７）及び受信アンテナアレイ（２０７）を備え、
前記送信アンテナアレイの有効エレメント（１１１ａ、１１１ｃ）は、
前記二次元的な配列の中で第１方向又は第２方向の特定方向に沿って隣接してグルーピングされ同一の前記移相器により制御される第１グルーピング・オンエレメント（１１１ａ）と、前記第１グルーピング・オンエレメントとは別に孤立して設けられると共に前記特定方向に特定の第１間隔を有して一対で配置される第１シングル・オンエレメント（１１１ｃ）と、を備え、
前記受信アンテナアレイの有効エレメント（２１１ａ、２１１ｃ）は、
前記二次元的な配列の中で第１方向又は第２方向の特定方向に沿って隣接してグルーピングされ同一の前記移相器により制御される第２グルーピング・オンエレメント（２１１ａ）と、前記第２グルーピング・オンエレメントとは別に孤立して設けられると共に前記特定方向に特定の第２間隔を有して一対で配置される第２シングル・オンエレメント（２１１ｃ）と、を備え、
前記送信アンテナアレイの有効エレメント、及び、前記受信アンテナアレイの有効エレメントは、前記二次元的な配列の中央部から四隅にかけて互いの配置の少なくとも一部が補われるように配置されると共に前記中央部から四隅にかけて密度が低くなるように配置されている高周波装置用アンテナアレイ。
前記送信アンテナアレイの有効エレメント（１１１ａ、１１１ｃ）は、
前記二次元的な配列の中で第１方向又は第２方向の特定方向に沿って隣接してグルーピングされ同一の前記移相器により制御される第１グルーピング・オンエレメント（１１１ａ）と、前記第１グルーピング・オンエレメントとは別に孤立して設けられると共に前記特定方向に特定の第１間隔を有して一対で配置される第１シングル・オンエレメント（１１１ｃ）と、を備え、
前記受信アンテナアレイの有効エレメント（２１１ａ、２１１ｃ）は、
前記二次元的な配列の中で第１方向又は第２方向の特定方向に沿って隣接してグルーピングされ同一の前記移相器により制御される第２グルーピング・オンエレメント（２１１ａ）と、前記第２グルーピング・オンエレメントとは別に孤立して設けられると共に前記特定方向に特定の第２間隔を有して一対で配置される第２シングル・オンエレメント（２１１ｃ）と、を備え、
前記送信アンテナアレイの有効エレメント、及び、前記受信アンテナアレイの有効エレメントは、前記二次元的な配列の中央部から四隅にかけて互いの配置の少なくとも一部が補われるように配置されると共に前記中央部から四隅にかけて密度が低くなるように配置されている高周波装置用アンテナアレイ。
【請求項2】
前記第１方向または前記第２方向の有効エレメントの個数が前記送信アンテナアレイと前記受信アンテナアレイとで異なる請求項１記載の高周波装置用アンテナアレイ。
【請求項3】
前記送信アンテナアレイの有効エレメント及び前記受信アンテナアレイの有効エレメントを重ね合わせた際の有効エレメントの論理和領域のカバー率は、前記送信アンテナアレイの有効エレメント又は前記受信アンテナアレイの有効エレメントの単体の領域内の有効エレメントの論理和領域のカバー率よりも高くなるように相補的にエレメント配置設計されている請求項１記載の高周波装置用アンテナアレイ。
【請求項4】
前記送信アンテナアレイの一対の第１シングル・オンエレメント、及び、前記受信アンテナアレイの一対の第２シングル・オンエレメントは、一又は複数組設けられており、
少なくとも一組以上の前記一対の第１シングル・オンエレメント及び前記一対の第２シングル・オンエレメントは、互いに異なる前記特定の間隔で配置されている請求項１記載の高周波装置用アンテナアレイ。
少なくとも一組以上の前記一対の第１シングル・オンエレメント及び前記一対の第２シングル・オンエレメントは、互いに異なる前記特定の間隔で配置されている請求項１記載の高周波装置用アンテナアレイ。
【請求項5】
前記送信アンテナアレイの有効エレメント、及び、前記受信アンテナアレイの有効エレメントの配置位置を重ねたときに重複される論理積領域は、前記二次元的な配置の中央部から斜め方向に連続的に設けられる請求項１記載の高周波装置用アンテナアレイ。
【請求項6】
前記送信アンテナアレイの有効エレメント、及び、前記受信アンテナアレイの有効エレメントの配置位置を重ねたときに重複される論理積領域は、前記二次元的な配置の中央部を中心とした波紋状、同心円状、又は、同心楕円状に設けられる請求項１記載の高周波装置用アンテナアレイ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、高周波装置用アンテナアレイに関する。
【背景技術】
【0002】
高周波装置用にフェーズドアレイアンテナの技術開発が進められている（例えば、特許文献１参照）。特許文献１記載のフェーズドアレイアンテナによれば、二次元的に個別アレイ要素（以下、オンエレメント）を配列すると共に、当該個別アレイ要素を８個単位、例えば４×２、８×１の方形サブアレイとしてグルーピングしている。そして、複数の方形サブアレイは、位相中心の周期性を低減するようにタイリングされており、これにより、グレーティングローブを低減している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【特許文献1】特表２０１９－５０３６２１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
特許文献１記載の技術では、グレーティングローブを抑圧するため、位相中心の周期性を低減している。しかし、グレーティングローブ自体は未だ残存（－１０ｄＢｃ程度）しており、サイドローブ・グレーティングローブを抑圧したビーム走査範囲は±１０°程度にとどまる。また、位相中心の周期性を低減することが原因で、位相中心が全てエレメント座標から不規則にシフトすることになり、位相値の計算やテーパリングの計算を複雑化してしまう。つまり、位相中心位置が縦横方向共にオフグリッドが増えると、隣接するオンエレメントの間隔が０．５λとなる理想距離から変化し、前提がなくなることから位相値の計算が複雑化してしまう。
【0005】
また発明者は、移相器数削減とシステム簡素化のため隣接した個別アレイ要素を縦または横方向にグルーピングすることで、グルーピングと同じ縦または横方向スキャン時にグレーティングローブを発生させてしまうことを突き止めている。また、発明者らは、本願に先立つ先願にて、特定間隔に配置したシングルエレメントのペアを用いることでヌルフィルタを形成し、グレーティングローブをキャンセル可能な技術を提案している。他方、例えばスキャン型のレーダセンサでは、コスト削減とシステムの簡素化のため、フェイズドアレイのエレメントに電気的に接続する移相器の個数のさらなる削減が特に求められている。さらに、周囲の不要波抑圧のためサイドローブ抑圧可能な技術が求められている。
【0006】
本発明の目的は、移相器数を削減してグレーティングローブ及びサイドローブ等の発生を抑圧でき、広範囲なビームスキャンを実現可能な高周波装置用送受アンテナアレイを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【0007】
請求項１記載の発明によれば、レーダ装置に用いられると共に所定領域内に二次元的に配列され、移相器に電気的に接続される有効エレメント（例えば“１”で表現可能）及び前記移相器に電気的に接続されないダミーエレメント（例えば“０”で表現可能）を有して所定領域内にそれぞれ配列される送信アンテナアレイ及び受信アンテナアレイを備える。
【0008】
送信アンテナアレイの有効エレメントは、二次元的な配列の中で縦方向または横方向の特定方向に沿って隣接してグルーピングされ同一の移相器により制御される第１グルーピング・オンエレメントと、第１グルーピング・オンエレメントとは別に孤立して設けられると共に特定方向に特定の第１間隔を有して一対で配置される第２シングル・オンエレメントと、を備える。
【0009】
受信アンテナアレイの有効エレメントは、二次元的な配列の中で縦方向または横方向の特定方向に沿って隣接してグルーピングされ同一の移相器により制御される第３グルーピング・オンエレメントと、第３グルーピング・オンエレメントとは別に孤立して設けられると共に特定方向に特定の第２間隔を有して一対で配置される第４シングル・オンエレメントと、を備える。
【0010】
請求項１記載によれば、二次元的な配列の中央部から四隅にかけて互いの配置の少なくとも一部が補われるように配置されると共に、中央部から四隅にかけて密度が低くなるように配置されている。例えば、受信のアレイをベースデザインとし、送信のアレイを相補的なエレメント配置となるよう設計すると良い。
【0011】
また請求項２記載の発明によれば、送信アンテナアレイのオンエレメント、及び、受信アンテナアレイのオンエレメントが、アレイの縦方向または横方向の一方向（例えば、特に中央部）で有効エレメントの個数を変更していれば、サイドローブの個数（ピッチ）が変化し、送信及び受信の合成ビームパターン性能において、サイドローブのキャンセル効果を強めることができる。
【0012】
また、請求項３記載の発明によれば、送信アンテナアレイのオンエレメント、及び、受信アンテナアレイのオンエレメントの重なり論理和領域（ＴＸ∪ＲＸ）、すなわち前述の表現方法ではどちらかが“１”であるエレメントの領域は、アレイ最大領域内（１６×１２）で有効エレメントの占有率が元のアレイより高まるように相補的にエレメント配置されている。送受アレイのオンエレメントの重なり論理積領域(ＴＸ∩ＲＸ)、すなわち互いに“１”であるエレメントの重複領域は、例えば斜め方向に連なり（請求項５）、また例えば波紋状に配置されていると良い（請求項６）。
このような構成によれば、二次元的な配列の中央部から四隅にかけて互いの配置が補われるように配置されているため、送受合成ビーム性能として、サイドローブを効率良く相殺できるようになる。さらに、オンエレメントの密度を中央部で高くしつつ四隅で低くエレメント配置設計することにより、各アレイは、少ない移相器数で不要なサイドローブ等の発生を抑圧できる。
このような構成によれば、二次元的な配列の中央部から四隅にかけて互いの配置が補われるように配置されているため、送受合成ビーム性能として、サイドローブを効率良く相殺できるようになる。さらに、オンエレメントの密度を中央部で高くしつつ四隅で低くエレメント配置設計することにより、各アレイは、少ない移相器数で不要なサイドローブ等の発生を抑圧できる。
【図面の簡単な説明】
【0013】
【図1】第１実施形態について概略的に示すレーダ装置の電気的構成図
【図2】第１実施形態について送信部を概略的に示す電気的構成図
【図3】第１実施形態について受信部を概略的に示す電気的構成図
【図4】第１実施形態について受信アンテナアレイを構成するエレメントの配置態様を模式的に示す図（ベースデザイン）
【図5】第１実施形態について受信アンテナアレイを構成するエレメントの配置寸法の説明図
【図6】第１実施形態について送信アンテナアレイを構成するエレメントの配置態様を模式的に示す図
【図7】第１実施形態について送信アンテナアレイを構成するエレメントの配置寸法の説明図
【図8A】第１実施形態について示す送受信エレメントの配列状態の論理和と論理積解析結果
【図8B】第１実施形態について示す送受信エレメントの重なり状態イメージを示すベン図
【図9】第１実施形態のアンテナアレイについてメインビーム角度を０°に調整したときの送受合成ビームパターン特性図
【図10】比較例その１について示すエレメントの配列状態の論理和解析結果
【図11】比較例その２について示すエレメントの配列状態の論理和と論理積解析結果
【図12】第１実施形態のアンテナアレイについてメインビーム角度を１７．５°に調整したときの送受信合成ビームパターン特性を模式的に示す図
【図13】比較例その１についてメインビーム角度を１７．５°に調整したときの送受信合成ビームパターン特性を模式的に示す図
【発明を実施するための形態】
【0014】
以下、高周波装置用アンテナアレイをレーダ装置１に用いた一実施形態について図面を参照しながら説明する。レーダ装置１は、車両の所定箇所に取付けられるもので、１０ｍ～数百ｍ程度の所定範囲をスキャンする長距離レーダ（Long Range Radar：ＬＲＲ）用途、又は短距離レーダとして用いられる。
【0015】
図１に例示したように、車両用のレーダ装置１は、制御回路２、信号生成部３、送信部４、受信部５、信号処理部６、送信アンテナアレイ１０７、及び受信アンテナアレイ２０７を備える。レーダ装置１の受信アンテナアレイ２０７は、例えば受信ＲＸのチャンネル数を複数とし、各受信ＲＸのチャンネルの信号を合成処理することで物標８までの距離、存在角度などを算出する。
【0016】
制御回路２は、所定の制御ロジックを実行することで、信号生成部３、送信部４、受信部５の各種制御を実行する。このときレーダ装置１に関する周波数、増幅度、位相値などを制御する。
【0017】
信号生成部３は、図示しないが例えばＰＬＬ、逓倍器を備えており、送信部４に出力するローカル信号を生成すると共に、受信部５に出力するローカル信号を生成する。このとき、同一のＰＬＬから受信ＲＸのチャンネルの混合器７にローカル信号を供給する。ローカル信号は、例えば、７７ＧＨｚ帯の信号を示す。
【0018】
送信部４は、図２に示すように、可変利得増幅器１１、移相器１２、及び増幅器１３を備え、パッド１０を通じてアンテナアレイ１０７に接続される。可変利得増幅器１１は、制御回路２の制御に基づいて増幅度を調整可能に構成され、信号生成部３のＴＸ信号を入力する。移相器１２は、可変利得増幅器１１の出力位相を移相するもので、制御回路２の制御に基づいてその位相値を変更可能になっている。増幅器１３は、所謂パワーアンプによるもので移相器１２の出力信号を増幅する。
【0019】
移相器１２には増幅器１３を介して送信アンテナアレイ１０７が電気的に接続されている。送信アンテナアレイ１０７は、詳細を後述するがフェーズドアレイアンテナにより構成されレーダを物標８に向けて出力できる。物標８に反射した受信波は受信アンテナアレイ２０７に入力される。
【0020】
図１に示す受信部５は、図３のパッド２０を通じて受信アンテナアレイ２０７に接続されている。受信部５は、複数の受信ＲＸのチャンネル毎に同一の形態を備えている。それぞれの受信部５は、図３に示すように、可変利得増幅器１４、移相器１５、及び増幅器１６、を備える。移相器１５は可変利得増幅器１４を通じて受信アンテナアレイ２０７に電気的に接続されている。
【0021】
受信部５は、受信アンテナアレイ２０７から信号を受信すると、可変利得増幅器１４が受信アンテナアレイ２０７から受信した信号を増幅し、移相器１５は、可変利得増幅器１４の増幅信号を位相値φだけ移相する。
【0022】
そして増幅器１６が移相器１５の移相信号を増幅して受信ＲＸのチャンネル毎の混合器７に出力する。
【0023】
他方、信号生成部３は、ローカル信号を受信部５に出力すると、ＬＯアンプ９がローカル信号を増幅し混合器７に出力する。混合器７は、増幅器１６の出力とＬＯアンプ９の出力とを混合しＩＦ信号として信号処理部６に出力する。図１に示す信号処理部６は、制御回路２と同様にプロセッサ又は所定の電子制御ロジックにより構成されている。
【0024】
信号処理部６は、混合器７により処理されたＩＦ信号について、図示しないＩＦフィルタによりフィルタ処理した後にＡ／Ｄ変換し、その後ＦＦＴ結果を用いてデジタルビーム形成（ＤＢＦ）等の信号処理を行うことで、物標８までの距離や、物標８との相対速度、物標８の存在角度を測定できる。
【0025】
制御回路２は、送信部４の移相器１２の位相値φｔｘ、及び、各受信チャンネルの受信部５の移相器１５の位相値φｒｘを制御することでビーム走査角を制御できる。このときセクタ領域の中に狭い仮想ビームを形成し、より高い分解能でスキャンの物標８を識別できる。セクタ領域に視野を絞りこむことができるため、従来のＭＩＭＯレーダに比較して計算量を削減できる。ハイブリッド方式は、スキャン時間短縮と高分解能能力のトレードオフを緩和した効率の良いスキャン手法と言える。また、複数の物標８に対して前述のＤＢＦより高い分離能が得られる多信号分類処理（MUltiple SIgnal Classification： ＭＵＳＩＣ）などを適用することもできる。
【0026】
以下、このようなレーダ装置１に用いられる受信アンテナアレイ２０７、送信アンテナアレイ１０７の構造について説明する。受信アンテナアレイ２０７は、複数の受信チャンネル毎に設けられる。図４に示すように、各受信チャンネルの受信アンテナアレイ２０７はフェーズドアレイアンテナとして用いられるもので、それぞれ受信部５に電気的に接続されるオンエレメント２１１ａ、２１１ｃ、受信部５に電気的に接続されないオフエレメント２１１ｂを組み合わせて構成されている。オンエレメント２１１ａは第２グルーピング・オンエレメント、有効エレメント相当であり、オンエレメント２１１ｃは第２シングル・オンエレメント、有効エレメント相当である。オンエレメント２１１ｃは、特定方向となるＹ方向に離間して一対に設けられるが、この一対のオンエレメント２１１ｃが一対の第２シングル・オンエレメントに相当する。オフエレメント２１１ｂは、ダミーエレメント相当である。各オンエレメント２１１ａ、２１１ｃから受信部５の混合器１７に至るまでの電気的な線路長は等位相になるよう互いに等長経路に構成すると良い。
【0027】
図４に示したように、受信アンテナアレイ２０７のエレメント２１１ａ～２１１ｃはそれぞれ金属矩形面を備える。受信アンテナアレイ２０７の外枠は方形に構成されており、受信アンテナアレイ２０７の外枠の中の格子状の頂点の領域に矩形状のエレメント２１１ａ～２１１ｃを配置している。本実施形態では、図４に示すように、オンエレメント２１１ａ、２１１ｃが１６行１２列に区画された二次元的な所定領域内に配置されている形態を説明するが、これに限られない。また受信アンテナアレイ２０７と送信アンテナアレイ１０７とは、外枠が同一形状とされている。なお、図５には図４に示す受信アンテナアレイ２０７の一部を抜き出して示している。
【0028】
また図６に示すように、送信アンテナアレイ１０７もまた、フェーズドアレイアンテナとして用いられるもので、送信部４に電気的に接続されるオンエレメント１１１ａ、１１１ｃ、送信部４に電気的に接続されないオフエレメント１１１ｂを組み合わせて構成されている。オンエレメント１１１ａは、第１グルーピング・オンエレメント、有効エレメント相当であり、オンエレメント１１１ｃは、第１シングル・オンエレメント、有効エレメント相当である。オンエレメント１１１ｃは、特定方向となるＹ方向に離間して一対に設けられるが、この一対のオンエレメント１１１ｃが一対の第１シングル・オンエレメントに相当する。またオフエレメント１１１ｂは、ダミーエレメント相当である。送信部４の移相器１２の出力から各オンエレメント１１１ａ、１１１ｃに至るまでの電気的な線路長は等位相になるよう互いに等長経路に構成すると良い。
【0029】
図６に示したように、送信アンテナアレイ１０７のエレメント１１１ａ～１１１ｃはそれぞれ金属矩形面を備える。送信アンテナアレイ１０７の外枠は方形に構成されており、送信アンテナアレイ１０７の外枠の中の格子状の頂点の領域に矩形状のエレメント１１１ａ～１１１ｃを配置している。
【0030】
送信アンテナアレイ１０７のエレメント１１１ａ～１１１ｃ、受信アンテナアレイ２０７のエレメント２１１ａ～２１１ｃは、それぞれ、隣り合うエレメント１１１ａ～１１１ｃ、２１１ａ～２１１ｃの間の中心間隔をレーダ波長λの２分の１に設定しており、各エレメント１１１ａ～１１１ｃ、２１１ａ～２１１ｃの形状をそれぞれ四角形状に構成している。ここでは、四角形状に構成した形態を示すが、六角形状に構成しても良いし八角形状に構成しても良い。送信アンテナアレイ１０７、受信アンテナアレイ２０７は、それぞれＸＹ平面に配置されており、ＸＹ平面に直交した＋Ｚ軸方向からビームを送受信する。
【0031】
本形態では図３～図６に簡略的に示したが、送信アンテナアレイ１０７、受信アンテナアレイ２０７の二次元的な配列の最外周にダミーエレメント（図示せず）を別途配置しても良い。ダミーエレメントは、オフエレメント１１１ｂ、２１１ｂと同様に送信部４、受信部５には接続されていない。二次元的な配列の最外周にダミーエレメントを配置することで、送信アンテナアレイ１０７、受信アンテナアレイ２０７を用いた送受信信号の品質を向上できる。本形態では、オンエレメント１１１ａ、１１１ｃ、２１１ａ、２１１ｃ及びオフエレメント１１１ｂ、２１１ｂの二次元配置を工夫することで、移相制御すべきオンエレメント１１１ａ、１１１ｃ、２１１ａ、２１１ｃの個数を減らし、移相制御をより簡単化している。
【0032】
以下の説明では、図４、図６に示したように、送信アンテナアレイ１０７、受信アンテナアレイ２０７の列を列Ｘ１～Ｘ１２と称する。また送信アンテナアレイ１０７、受信アンテナアレイ２０７の行を行Ｙ１～Ｙ１６と称する。
【0033】
そして、エレメント１１１ａ～１１１ｃ、２１１ａ～２１１ｃの配置領域を示す場合、座標（Ｘ，Ｙ）の表記をもって表す。また、図６に示したように、例えば、列Ｘ３において、行Ｙ２のオンエレメント１１１ａと行Ｙ３のオンエレメント１１１ａが電気的に接続されており、グルーピングされている場合、「Ｙ２－Ｙ３」のように、マイナス符号により結合することで、オンエレメント１１１ａがグルーピングされていることを表す。
【0034】
図６に示す送信アンテナアレイ１０７のオンエレメント１１１ａ、１１１ｃは、プリント配線基板を用いた伝送線路により送信部４に接続されており、これにより、送信アンテナアレイ１０７のグルーピングしたオンエレメント１１１ａ、およびシングル・オンエレメント１１１ｃからビームのエネルギーを合成し放射することで、指向性を持たせた送信ビームを形成することができる。また、図４に示す受信アンテナアレイ２０７のオンエレメント２１１ａ、２１１ｃは、プリント配線基板を用いた伝送線路により受信部５に接続されており、これにより受信アンテナアレイ２０７のオンエレメント２１１ａ、２１１ｃから信号を所望の角度にエネルギーを合成し受信することで、指向性を持たせた受信ビームを形成することができる。
【0035】
＜受信アンテナアレイ２０７のオンエレメント２１１ａ、２１１ｃの配列構造の詳細説明＞
次に、図４を参照してオンエレメント２１１ａ、２１１ｃの配置構造を詳細に説明する。図４に示すように、受信アンテナアレイ２０７は、行Ｙ８と行Ｙ９との間に全行の中心部が位置しており、列Ｘ６と列Ｘ７との間に全列の中心部が位置している。オンエレメント２１１ａ、２１１ｃは、これらの行の中心部に対して上下対称で、且つ、列の中心部に対して左右対称に配置されている。また、オンエレメント２１１ａ、２１１ｃは、受信アンテナアレイ２０７の中心部に対し点対称となるように配置されている。
次に、図４を参照してオンエレメント２１１ａ、２１１ｃの配置構造を詳細に説明する。図４に示すように、受信アンテナアレイ２０７は、行Ｙ８と行Ｙ９との間に全行の中心部が位置しており、列Ｘ６と列Ｘ７との間に全列の中心部が位置している。オンエレメント２１１ａ、２１１ｃは、これらの行の中心部に対して上下対称で、且つ、列の中心部に対して左右対称に配置されている。また、オンエレメント２１１ａ、２１１ｃは、受信アンテナアレイ２０７の中心部に対し点対称となるように配置されている。
【0036】
具体的に、受信アンテナアレイ２０７の中で図示左半領域のオンエレメント２１１ａは、
座標（Ｘ１，Ｙ３－Ｙ４）及び座標（Ｘ１，Ｙ１３－Ｙ１４）、
座標（Ｘ２，Ｙ２－Ｙ３）及び座標（Ｘ２，Ｙ１４－Ｙ１５）、
座標（Ｘ２，Ｙ５－Ｙ６）及び座標（Ｘ２，Ｙ１１－Ｙ１２）、
座標（Ｘ２，Ｙ８－Ｙ９）、
座標（Ｘ３，Ｙ４－Ｙ５）及び座標（Ｘ３，Ｙ１２－Ｙ１３）、
座標（Ｘ３，Ｙ７－Ｙ８）及び座標（Ｘ３，Ｙ９－Ｙ１０）、
に位置して上下対称に配置されている。
座標（Ｘ１，Ｙ３－Ｙ４）及び座標（Ｘ１，Ｙ１３－Ｙ１４）、
座標（Ｘ２，Ｙ２－Ｙ３）及び座標（Ｘ２，Ｙ１４－Ｙ１５）、
座標（Ｘ２，Ｙ５－Ｙ６）及び座標（Ｘ２，Ｙ１１－Ｙ１２）、
座標（Ｘ２，Ｙ８－Ｙ９）、
座標（Ｘ３，Ｙ４－Ｙ５）及び座標（Ｘ３，Ｙ１２－Ｙ１３）、
座標（Ｘ３，Ｙ７－Ｙ８）及び座標（Ｘ３，Ｙ９－Ｙ１０）、
に位置して上下対称に配置されている。
【0037】
また、オンエレメント２１１ａは、
座標（Ｘ４，Ｙ１－Ｙ２）及び座標（Ｘ４，Ｙ１５－Ｙ１６）、
座標（Ｘ４，Ｙ３－Ｙ４）及び座標（Ｘ４，Ｙ１３－Ｙ１４）、
座標（Ｘ４，Ｙ６－Ｙ７）及び座標（Ｘ４，Ｙ１０－Ｙ１１）、
座標（Ｘ５，Ｙ４－Ｙ５）及び座標（Ｘ５，Ｙ１２－Ｙ１３）、
座標（Ｘ５，Ｙ６－Ｙ７）及び座標（Ｘ５，Ｙ１０－Ｙ１１）、
座標（Ｘ５，Ｙ８－Ｙ９）、
座標（Ｘ６，Ｙ２－Ｙ３）及び座標（Ｘ６，Ｙ１４－Ｙ１５）、
座標（Ｘ６，Ｙ７－Ｙ８）及び座標（Ｘ６，Ｙ９－Ｙ１０）、
に位置して上下対称に配置されている。
座標（Ｘ４，Ｙ１－Ｙ２）及び座標（Ｘ４，Ｙ１５－Ｙ１６）、
座標（Ｘ４，Ｙ３－Ｙ４）及び座標（Ｘ４，Ｙ１３－Ｙ１４）、
座標（Ｘ４，Ｙ６－Ｙ７）及び座標（Ｘ４，Ｙ１０－Ｙ１１）、
座標（Ｘ５，Ｙ４－Ｙ５）及び座標（Ｘ５，Ｙ１２－Ｙ１３）、
座標（Ｘ５，Ｙ６－Ｙ７）及び座標（Ｘ５，Ｙ１０－Ｙ１１）、
座標（Ｘ５，Ｙ８－Ｙ９）、
座標（Ｘ６，Ｙ２－Ｙ３）及び座標（Ｘ６，Ｙ１４－Ｙ１５）、
座標（Ｘ６，Ｙ７－Ｙ８）及び座標（Ｘ６，Ｙ９－Ｙ１０）、
に位置して上下対称に配置されている。
【0038】
さらに、受信アンテナアレイ２０７の中で図示右半領域のオンエレメント２１１ａは、
座標（Ｘ１２，Ｙ３－Ｙ４）及び座標（Ｘ１２，Ｙ１３－Ｙ１４）、
座標（Ｘ１１，Ｙ２－Ｙ３）及び座標（Ｘ１１，Ｙ１４－Ｙ１５）、
座標（Ｘ１１，Ｙ５－Ｙ６）及び座標（Ｘ１１，Ｙ１１－Ｙ１２）、
座標（Ｘ１１，Ｙ８－Ｙ９）、
座標（Ｘ１０，Ｙ４－Ｙ５）及び座標（Ｘ１０，Ｙ１２－Ｙ１３）、
座標（Ｘ１０，Ｙ７－Ｙ８）及び座標（Ｘ１０，Ｙ９－Ｙ１０）、
に位置して上下対称に配置されている。
座標（Ｘ１２，Ｙ３－Ｙ４）及び座標（Ｘ１２，Ｙ１３－Ｙ１４）、
座標（Ｘ１１，Ｙ２－Ｙ３）及び座標（Ｘ１１，Ｙ１４－Ｙ１５）、
座標（Ｘ１１，Ｙ５－Ｙ６）及び座標（Ｘ１１，Ｙ１１－Ｙ１２）、
座標（Ｘ１１，Ｙ８－Ｙ９）、
座標（Ｘ１０，Ｙ４－Ｙ５）及び座標（Ｘ１０，Ｙ１２－Ｙ１３）、
座標（Ｘ１０，Ｙ７－Ｙ８）及び座標（Ｘ１０，Ｙ９－Ｙ１０）、
に位置して上下対称に配置されている。
【0039】
また、オンエレメント２１１ａは、
座標（Ｘ９，Ｙ１－Ｙ２）及び座標（Ｘ９，Ｙ１５－Ｙ１６）、
座標（Ｘ９，Ｙ３－Ｙ４）及び座標（Ｘ９，Ｙ１３－Ｙ１４）、
座標（Ｘ９，Ｙ６－Ｙ７）及び座標（Ｘ９，Ｙ１０－Ｙ１１）、
座標（Ｘ８，Ｙ４－Ｙ５）及び座標（Ｘ８，Ｙ１２－Ｙ１３）、
座標（Ｘ８，Ｙ６－Ｙ７）及び座標（Ｘ８，Ｙ１０－Ｙ１１）、
座標（Ｘ８，Ｙ８－Ｙ９）、
座標（Ｘ７，Ｙ２－Ｙ３）及び座標（Ｘ７，Ｙ１４－Ｙ１５）、
座標（Ｘ７，Ｙ７－Ｙ８）及び座標（Ｘ７，Ｙ９－Ｙ１０）、
に位置して上下対称に配置されている。
座標（Ｘ９，Ｙ１－Ｙ２）及び座標（Ｘ９，Ｙ１５－Ｙ１６）、
座標（Ｘ９，Ｙ３－Ｙ４）及び座標（Ｘ９，Ｙ１３－Ｙ１４）、
座標（Ｘ９，Ｙ６－Ｙ７）及び座標（Ｘ９，Ｙ１０－Ｙ１１）、
座標（Ｘ８，Ｙ４－Ｙ５）及び座標（Ｘ８，Ｙ１２－Ｙ１３）、
座標（Ｘ８，Ｙ６－Ｙ７）及び座標（Ｘ８，Ｙ１０－Ｙ１１）、
座標（Ｘ８，Ｙ８－Ｙ９）、
座標（Ｘ７，Ｙ２－Ｙ３）及び座標（Ｘ７，Ｙ１４－Ｙ１５）、
座標（Ｘ７，Ｙ７－Ｙ８）及び座標（Ｘ７，Ｙ９－Ｙ１０）、
に位置して上下対称に配置されている。
【0040】
オンエレメント２１１ａのグルーピング方向はＹ方向を特定方向として構成しており、Ｘ方向にはグルーピングされていない。したがって、Ｘ方向には、λ／２ピッチで有効エレメントが配置されており、グレーティングローブは原理的に発生しない。なお本実施形態において、Ｘ方向は、第２方向、横方向に相当し、Ｙ方向は、第１方向、縦方向に相当する。
【0041】
伝送線路は、一対のオンエレメント２１１ａを接続した接続中央部を受信給電点としており、グルーピングされた一対のオンエレメント２１１ａの位相中心はその接続中央部に位置している。伝送線路は、プリント基板に構成される配線を用いて構成されるが、このとき、ＩＣパッドと一対のオンエレメント２１１ａとを接続する伝送線路の電気的な線路長は、等位相になるよう互いに等長又は互いにｐ×λ（但し、ｐは整数）の関係性とすることが望ましい。
【0042】
また図４に例示したように、オンエレメント２１１ｃは受信アンテナアレイ２０７の中に特定間隔（第２間隔相当）を有するペアで配置されている。単一のオンエレメント２１１ｃは、オンエレメント２１１ａがグルーピングされたＹ方向と同一方向に離間して２つ配置されており、行の中央部を基準として線対称に配置されている。
【0043】
オンエレメント２１１ｃは、座標（Ｘ６，Ｙ５）、座標（Ｘ６，Ｙ１２）にて一対に設けられている。オンエレメント２１１ｃは、座標（Ｘ７，Ｙ５）、座標（Ｘ７，Ｙ１２）にて一対に設けられている。行Ｙ５と行Ｙ１２のオンエレメント２１１ｃの間の中心間の距離ｄ１は３．５λとなる。これらの特定間隔の３．５λ離間したオンエレメント２１１ｃは、第１のグレーティングローブ発生角度にヌルを発生可能なヌルフィルタ（steerable null filter）として作用する。
【0044】
またオンエレメント２１１ｃは、座標（Ｘ５，Ｙ１）、座標（Ｘ５，Ｙ１６）にて一対に設けられている。同様に、オンエレメント２１１ｃは、座標（Ｘ８，Ｙ１）、座標（Ｘ８，Ｙ１６）にて一対に設けられている。行Ｙ１と行Ｙ１６のオンエレメント２１１ｃの間の中心間の距離ｄ２は７．５λとなる。これらの７．５λ離間したオンエレメント２１１ｃは、第２のヌルフィルタとして作用する。
【0045】
オンエレメント２１１ｃは、座標（Ｘ３，Ｙ２）、座標（Ｘ３，Ｙ１５）にて一対に設けられている。同様にオンエレメント２１１ｃは、座標（Ｘ１０，Ｙ２）、座標（Ｘ１０，Ｙ１５）にて一対に設けられている。隣接するエレメント２１１ａ～２１１ｃの間の行間距離又は列間距離が０．５λであるため、行Ｙ３と行Ｙ１５のオンエレメント２１１ｃの間の中心間の距離ｄ３は６．５λとなる。これらの６．５λ離間したオンエレメント２１１ｃは、第３のヌルフィルタとして作用する。
【0046】
このように、オンエレメント２１１ｃは、単一のエレメントを離間して配置しているが、これらのオンエレメント２１１ｃの中心間のＹ方向距離ｄ１～ｄ３は、特定間隔の（０．５＋ｍ）λ（但しｍは整数）に設定されている。すなわち、オンエレメント２１１ｃは、受信アンテナアレイ２０７の列中央から線対称で（０.５＋ｍ）λの間隔（但し、ｍ＝１、２、…）にて配置されている。
【0047】
また、中央部のオンエレメント２１１ａ、２１１ｃの密度を高めるためには、意図的に、ｍを３以上とすることが望ましい。ｍを３以上とすることで、受信アンテナアレイ２０７の中央部の有効エレメントを密にすることができサイドローブ対策できる。なお図６では、ｍ＝３、６、７の例を示している。さらに、ヌルフィルタの特性を変えるため、受信アンテナアレイ２０７の中でｍの値が互いに異なる条件を満たすオンエレメント２１１ｃを複数組設けることが望ましい。グレーティングローブは角度幅を持っているため、グレーティングローブの発生角度近傍に異なる減衰特性を有するヌルフィルタを重ねることで角度幅を有するグレーティングローブ抑圧が可能となる。
【0048】
図５には、列Ｘ６、Ｘ７のエレメント配置を抜き出して示している。Ｙ方向に隣接する行Ｙ７－Ｙ８のオンエレメント２１１ａには、それぞれ送信ＴＸの移相器１２と受信ＲＸの移相器１５による位相値が同一値となるように制御される。このため、行Ｙ７－Ｙ８のオンエレメント２１１ａの位相中心は行Ｙ７－Ｙ８の間の中間位置となる。行Ｙ９－Ｙ１０のオンエレメント２１１ａにも同様の信号が与えられるため、行Ｙ９－Ｙ１０のオンエレメント２１１ａの位相中心は行Ｙ９－Ｙ１０の間の中間位置となる。
【0049】
行Ｙ７－Ｙ８、行Ｙ９－Ｙ１０のそれぞれのエレメント間距離はλ／２であるため、行Ｙ７－Ｙ８と行Ｙ９－Ｙ１０におけるオンエレメント２１１ａの位相中心間隔ｄはλ／２の２倍のλとなる。メインビーム角を変化させたときの理論的なグレーティングローブ角を算出すると、位相中心間隔ｄとレーダ波長λとの関係をｄ＝１λで設計した場合と等価なグレーティングローブ発生角度となり、原理的にグレーティングローブを強く発生させてしまう虞がある。
【0050】
これは、移相器１２、１５の数の削減のためにＹ方向の隣接エレメントをグルーピングするように設計した弊害により生じている現象であるが、前述したように単一のオンエレメント２１１ｃを挟むことで、位相中心間隔ｄのλ周期性を崩すことができる。これにより、グレーティングローブを数ｄＢ程、低減できる。さらに、オンエレメント２１１ｃがヌルフィルタ（steerable null filter）として減衰特性を有し、グレーティングローブを追従・抑圧できることが確認されている。
【0051】
言い換えると、隣接した一対のオンエレメント２１１ａは、受信アンテナアレイ２０７の中でＹ方向に線対称に配置されているが、そのＹ方向に位置して当該Ｙ方向両側をオフエレメント２１１ｂで挟んだ状態で単一のオンエレメント２１１ｃを配置している。このため、隣接したオンエレメント２１１ａを一対にグルーピングしたとしても位相中心の周期性を崩すことができる。
【0052】
Ｙ方向に沿って隣接した一対のオンエレメント２１１ａに離間して単一のオンエレメント２１１ｃを配置しているため、オンエレメント２１１ａをグルーピングした時の位相中心間隔の一様性を低減でき、グレーティングローブを追従・抑圧できる。
【0053】
本形態の受信アンテナアレイ２０７の構成によれば、オンエレメント２１１ａの密度を中央部で高くしつつ四隅で低く配置設計することにより、少ない移相器数で構成できると共にサイドローブ性能を低く抑えることができる。テーパリングの観点でも四隅にオンエレメント２１１ａ、２１１ｃを無くした設計は有効に作用する。何故なら受信アンテナアレイ２０７の中央部からの距離が離れているため、テーパリング実現のために、内部の可変利得増幅器１４に大きな減衰量が必要になってしまうためである。
【0054】
＜送信アンテナアレイ１０７のオンエレメント１１１ａ、１１１ｃの配列構造の詳細説明＞
次に、図６及び図７を参照してオンエレメント１１１ａ、１１１ｃの配列構造を詳細に説明する。オンエレメント１１１ａは、Ｙ方向に隣接した状態にて一対で電気的に送信部４に接続されるエレメントであり、オンエレメント１１１ｃは、Ｙ方向に特定間隔（第１間隔相当）で離間した状態にて一対で電気的に送信部４に接続されるエレメントである。このため、オンエレメント１１１ａ、１１１ｃに付す符号を分けて示している。図６及び図７において、矩形枠を塗りつぶした領域がオンエレメント１１１ａを示しており、孤立したオンエレメント１１１ｃにはハッチングを付して示している。また、オフエレメント１１１ｂは、実線枠にて示しており内部にハッチングを施していない。
次に、図６及び図７を参照してオンエレメント１１１ａ、１１１ｃの配列構造を詳細に説明する。オンエレメント１１１ａは、Ｙ方向に隣接した状態にて一対で電気的に送信部４に接続されるエレメントであり、オンエレメント１１１ｃは、Ｙ方向に特定間隔（第１間隔相当）で離間した状態にて一対で電気的に送信部４に接続されるエレメントである。このため、オンエレメント１１１ａ、１１１ｃに付す符号を分けて示している。図６及び図７において、矩形枠を塗りつぶした領域がオンエレメント１１１ａを示しており、孤立したオンエレメント１１１ｃにはハッチングを付して示している。また、オフエレメント１１１ｂは、実線枠にて示しており内部にハッチングを施していない。
【0055】
図６に示すように、送信ＴＸ用のオンエレメント１１１ａも受信ＲＸ用のオンエレメント２１１ａと同様に、これらの行の中心部に対して上下対称で、且つ、列の中心部に対して左右対称に配置されている。また、オンエレメント１１１ａ、１１１ｃは、送信アンテナアレイ１０７の中心部に対し点対称となるように配置されている。
【0056】
具体的に、送信アンテナアレイ１０７の中で図示左半領域のオンエレメント１１１ａは、
座標（Ｘ１，Ｙ５－Ｙ６）及び座標（Ｘ１，Ｙ１１－Ｙ１２）、
座標（Ｘ２，Ｙ４－Ｙ５）及び座標（Ｘ２，Ｙ１２－Ｙ１３）、
座標（Ｘ２，Ｙ６－Ｙ７）及び座標（Ｘ２，Ｙ１０－Ｙ１１）、
座標（Ｘ２，Ｙ８－Ｙ９）、
座標（Ｘ３，Ｙ２－Ｙ３）及び座標（Ｘ３，Ｙ１４－Ｙ１５）、
座標（Ｘ３，Ｙ５－Ｙ６）及び座標（Ｘ３，Ｙ１１－Ｙ１２）、
座標（Ｘ３，Ｙ８－Ｙ９）、
に位置して上下対称に配置されている。
座標（Ｘ１，Ｙ５－Ｙ６）及び座標（Ｘ１，Ｙ１１－Ｙ１２）、
座標（Ｘ２，Ｙ４－Ｙ５）及び座標（Ｘ２，Ｙ１２－Ｙ１３）、
座標（Ｘ２，Ｙ６－Ｙ７）及び座標（Ｘ２，Ｙ１０－Ｙ１１）、
座標（Ｘ２，Ｙ８－Ｙ９）、
座標（Ｘ３，Ｙ２－Ｙ３）及び座標（Ｘ３，Ｙ１４－Ｙ１５）、
座標（Ｘ３，Ｙ５－Ｙ６）及び座標（Ｘ３，Ｙ１１－Ｙ１２）、
座標（Ｘ３，Ｙ８－Ｙ９）、
に位置して上下対称に配置されている。
【0057】
また、オンエレメント１１１ａは、
座標（Ｘ４，Ｙ５－Ｙ６）及び座標（Ｘ４，Ｙ１１－Ｙ１２）、
座標（Ｘ４，Ｙ７－Ｙ８）及び座標（Ｘ４，Ｙ９－Ｙ１０）、
座標（Ｘ５，Ｙ１－Ｙ２）及び座標（Ｘ５，Ｙ１５－Ｙ１６）、
座標（Ｘ５，Ｙ３－Ｙ４）及び座標（Ｘ５，Ｙ１３－Ｙ１４）、
座標（Ｘ５，Ｙ８－Ｙ９）、
座標（Ｘ６，Ｙ４－Ｙ５）及び座標（Ｘ６，Ｙ１２－Ｙ１３）、
座標（Ｘ６，Ｙ６－Ｙ７）及び座標（Ｘ６，Ｙ１０－Ｙ１１）、
座標（Ｘ６，Ｙ８－Ｙ９）、
に位置して上下対称に配置されている。
座標（Ｘ４，Ｙ５－Ｙ６）及び座標（Ｘ４，Ｙ１１－Ｙ１２）、
座標（Ｘ４，Ｙ７－Ｙ８）及び座標（Ｘ４，Ｙ９－Ｙ１０）、
座標（Ｘ５，Ｙ１－Ｙ２）及び座標（Ｘ５，Ｙ１５－Ｙ１６）、
座標（Ｘ５，Ｙ３－Ｙ４）及び座標（Ｘ５，Ｙ１３－Ｙ１４）、
座標（Ｘ５，Ｙ８－Ｙ９）、
座標（Ｘ６，Ｙ４－Ｙ５）及び座標（Ｘ６，Ｙ１２－Ｙ１３）、
座標（Ｘ６，Ｙ６－Ｙ７）及び座標（Ｘ６，Ｙ１０－Ｙ１１）、
座標（Ｘ６，Ｙ８－Ｙ９）、
に位置して上下対称に配置されている。
【0058】
さらに、送信アンテナアレイ１０７の中で図示右半領域のオンエレメント１１１ａは、
座標（Ｘ１２，Ｙ５－Ｙ６）及び座標（Ｘ１２，Ｙ１１－Ｙ１２）、
座標（Ｘ１１，Ｙ４－Ｙ５）及び座標（Ｘ１１，Ｙ１２－Ｙ１３）、
座標（Ｘ１１，Ｙ６－Ｙ７）及び座標（Ｘ１１，Ｙ１０－Ｙ１１）、
座標（Ｘ１１，Ｙ８－Ｙ９）、
座標（Ｘ１０，Ｙ２－Ｙ３）及び座標（Ｘ１０，Ｙ１４－Ｙ１５）、
座標（Ｘ１０，Ｙ５－Ｙ６）及び座標（Ｘ１０，Ｙ１１－Ｙ１２）、
座標（Ｘ１０，Ｙ８－Ｙ９）、
に位置して上下対称に配置されている。
座標（Ｘ１２，Ｙ５－Ｙ６）及び座標（Ｘ１２，Ｙ１１－Ｙ１２）、
座標（Ｘ１１，Ｙ４－Ｙ５）及び座標（Ｘ１１，Ｙ１２－Ｙ１３）、
座標（Ｘ１１，Ｙ６－Ｙ７）及び座標（Ｘ１１，Ｙ１０－Ｙ１１）、
座標（Ｘ１１，Ｙ８－Ｙ９）、
座標（Ｘ１０，Ｙ２－Ｙ３）及び座標（Ｘ１０，Ｙ１４－Ｙ１５）、
座標（Ｘ１０，Ｙ５－Ｙ６）及び座標（Ｘ１０，Ｙ１１－Ｙ１２）、
座標（Ｘ１０，Ｙ８－Ｙ９）、
に位置して上下対称に配置されている。
【0059】
また、オンエレメント１１１ａは、
座標（Ｘ９，Ｙ５－Ｙ６）及び座標（Ｘ９，Ｙ１１－Ｙ１２）、
座標（Ｘ９，Ｙ７－Ｙ８）及び座標（Ｘ９，Ｙ９－Ｙ１０）、
座標（Ｘ８，Ｙ１－Ｙ２）及び座標（Ｘ８，Ｙ１５－Ｙ１６）、
座標（Ｘ８，Ｙ３－Ｙ４）及び座標（Ｘ８，Ｙ１３－Ｙ１４）、
座標（Ｘ８，Ｙ８－Ｙ９）、
座標（Ｘ７，Ｙ４－Ｙ５）及び座標（Ｘ７，Ｙ１２－Ｙ１３）、
座標（Ｘ７，Ｙ６－Ｙ７）及び座標（Ｘ７，Ｙ１０－Ｙ１１）、
座標（Ｘ７，Ｙ８－Ｙ９）、
に位置して上下対称に配置されている。
座標（Ｘ９，Ｙ５－Ｙ６）及び座標（Ｘ９，Ｙ１１－Ｙ１２）、
座標（Ｘ９，Ｙ７－Ｙ８）及び座標（Ｘ９，Ｙ９－Ｙ１０）、
座標（Ｘ８，Ｙ１－Ｙ２）及び座標（Ｘ８，Ｙ１５－Ｙ１６）、
座標（Ｘ８，Ｙ３－Ｙ４）及び座標（Ｘ８，Ｙ１３－Ｙ１４）、
座標（Ｘ８，Ｙ８－Ｙ９）、
座標（Ｘ７，Ｙ４－Ｙ５）及び座標（Ｘ７，Ｙ１２－Ｙ１３）、
座標（Ｘ７，Ｙ６－Ｙ７）及び座標（Ｘ７，Ｙ１０－Ｙ１１）、
座標（Ｘ７，Ｙ８－Ｙ９）、
に位置して上下対称に配置されている。
【0060】
送信ＴＸ用のオンエレメント１１１ａのグルーピング方向は、受信ＲＸ用のオンエレメント１１１ａと同一方向のＹ方向となっておりＸ方向にはグルーピングされていない。したがって、Ｘ方向には、理想的なλ／２ピッチで有効エレメントが配置されており、グレーティングローブは原理的に発生しない。
【0061】
グルーピングされた一対のオンエレメント１１１ａの位相中心はその接続中央部に位置している。伝送線路は、プリント配線基板に構成される配線を用いて構成されるが、このとき、ＩＣパッドと一対のオンエレメント１１１ａとを接続する伝送線路の電気的な線路長は、等位相になるよう互いに等長又は互いにｐ×λ（但し、ｐは整数）の関係性とすることが望ましい。
【0062】
また図６に例示したように、オンエレメント１１１ｃも送信アンテナアレイ１０７の中に配置されているが、Ｙ方向にオフエレメント１１１ｂに挟まれた状態で一つ孤立して配置されている。単一のオンエレメント１１１ｃは、オンエレメント１１１ａがグルーピングされたＹ方向と同一方向に離間して第１間隔で２つ配置されており、全行の中央部を基準として線対称に配置されている。
【0063】
オンエレメント１１１ｃは、座標（Ｘ４，Ｙ３）、（Ｘ４，Ｙ１４）にて一対に設けられている。同様に、オンエレメント１１１ｃは、座標（Ｘ９，Ｙ３）、（Ｘ９，Ｙ１４）にて一対に設けられている。行Ｙ３と行Ｙ１４のオンエレメント１１１ｃの間の中心間の距離ｄ４は５．５λの特定間隔となる。これらの特定間隔の５．５λ離間したオンエレメント１１１ｃは、第４のヌルフィルタとして作用する。
【0064】
またオンエレメント１１１ｃは、座標（Ｘ５，Ｙ６）、座標（Ｘ５，Ｙ１１）にて一対に設けられている。同様に、オンエレメント１１１ｃは、座標（Ｘ８，Ｙ６）、座標（Ｘ８，Ｙ１１）にて一対に設けられている。行Ｙ６と行Ｙ１１のオンエレメント１１１ｃの間の中心間の距離ｄ５は２．５λの特定間隔となる。これらの２．５λ離間したオンエレメント１１１ｃは、第５のヌルフィルタとして作用する。
【0065】
またオンエレメント１１１ｃは、座標（Ｘ６，Ｙ２）、座標（Ｘ６，Ｙ１５）にて一対に設けられている。同様に、オンエレメント１１１ｃは、座標（Ｘ７，Ｙ２）、座標（Ｘ６，Ｙ１５）にて一対に設けられている。行Ｙ２と行Ｙ１５のオンエレメント１１１ｃの間の中心間の距離ｄ６は６．５λの特定間隔となる。これらの６．５λ離間したオンエレメント１１１ｃは、第６のヌルフィルタとして作用する。
【0066】
このように、オンエレメント１１１ｃは、移相器１２に電気的に接続される単一のエレメントを離間して配置しているが、これらのオンエレメント１１１ｃの中心間のＹ方向距離ｄ４～ｄ６は、互いに異なる特定間隔の（０．５＋ｍ）λ（但しｍは整数）になるよう設計している。すなわち、オンエレメント１１１ｃは、送信アンテナアレイ１０７の列中央から線対称で（０.５＋ｍ）λの間隔（但し、ｍ＝１、２、…）にて配置されている。
【0067】
なお図６では、ｍ＝２、５、６の例を示している。さらに、ヌルフィルタの特性を変えるため、送信アンテナアレイ１０７の中でｍの値が互いに異なる条件を満たすオンエレメント１１１ｃを複数組設けることが望ましい。グレーティングローブも角度幅を持っているため、グレーティングローブの発生角度近傍に異なる減衰特性を有するヌルフィルタを重ねることで角度幅を有するグレーティングローブ抑圧が可能となる。
【0068】
図７には、列Ｘ６、Ｘ７のエレメント配置を抜き出して示している。Ｙ方向に隣接する行Ｙ８－Ｙ９のオンエレメント１１１ａは、それぞれ移相器１２による位相値が同一値となるように制御される。このため、行Ｙ８－Ｙ９のオンエレメント１１１ａの位相中心は行Ｙ８－Ｙ９の間の中間位置となる。同様に、Ｙ方向に隣接する行Ｙ４－Ｙ５、Ｙ６－Ｙ７、Ｙ１０－Ｙ１１、Ｙ１２－Ｙ１３のオンエレメント１１１ａは、それぞれ移相器１２による位相値が同一値となるように制御される。
【0069】
このため、それぞれ行Ｙ４－Ｙ５、Ｙ６－Ｙ７、Ｙ１０－Ｙ１１、Ｙ１２－Ｙ１３のオンエレメント１１１ａの位相中心は、それぞれ行Ｙ４－Ｙ５、Ｙ６－Ｙ７、Ｙ１０－Ｙ１１、Ｙ１２－Ｙ１３の間の中間位置となる。またＹ方向、ここでは縦方向にオンエレメント１１１ａを２個ずつグルーピングすることで、移相器数を約半分に削減できる。
【0070】
図６に示すように、送信アンテナアレイ１０７の中央部付近におけるオンエレメント１１１ａ、１１１ｃの占有密度を四隅の占有密度よりも高く構成しているため、ランダム配置構成に比較してオンエレメント１１１ａ、１１１ｃの配置個数を少なくしつつサイドローブレベルを抑圧できる。したがって、オンエレメント１１１ａ、１１１ｃの配置個数を少なくしながらサイドローブレベルを抑圧できる。
【0071】
また、オフエレメント１１１ｂにより挟まれたオンエレメント１１１ｃを配置し、オンエレメント１１１ａをグルーピングした後の位相中心の周期性を低減すると共に、オンエレメント１１１ｃを特定の間隔ｄ４～ｄ６になるように線対称、点対称に配置することで第４～第６のヌルフィルタを構成でき、グレーティングローブを追従・抑圧できる。
【0072】
オンエレメント１１１ａ／オフエレメント１１１ｂの設計において中央部側のオンエレメント１１１ａの占有密度を高め四隅の密度を低くすることで、移相制御をより簡単化できることから移相器１２の数を削減でき、さらにサイドローブレベルを低減できる。また、隣接したオンエレメント１１１ａをグルーピングすることで、同一の移相器１２に対応して複数のオンエレメント１１１ａをまとめて制御できるようになり、移相器１２の配置個数を約半分に削減できる。その際に発生するグレーティングローブを必要な全てのスキャン角度において抑圧できる。
【0073】
＜アレイの重なり論理和と論理積の解析結果＞
以下、送信アンテナアレイ１０７のオンエレメント、受信アンテナアレイ２０７のオンエレメントの重なり論理和領域（ＴＸ∪ＲＸ）、および、重なり論理積(ＴＸ∩ＲＸ）の重複領域ＴＲを図８Ａに示し、図８Ｂに重なり論理和領域（ＴＸ∪ＲＸ）、重なり論理積領域（ＴＸ∩ＲＸ）のイメージをベン図により示している。なお、図８Ａの左上図における受信アンテナアレイ２０７のうち、右斜め方向ハッチングを付したエレメント２１１ｃは、シングル・オンエレメントを示しており、塗りつぶしたエレメント２１１ａは、グルーピング・オンエレメントを示している。また、図８Ａの左下図における送信アンテナアレイ１０７のうち、左斜め方向ハッチングを付したエレメント１１１ｃは、シングル・オンエレメントを示しており、塗りつぶしたエレメント１１１ａは、グルーピング・オンエレメントを示している。
以下、送信アンテナアレイ１０７のオンエレメント、受信アンテナアレイ２０７のオンエレメントの重なり論理和領域（ＴＸ∪ＲＸ）、および、重なり論理積(ＴＸ∩ＲＸ）の重複領域ＴＲを図８Ａに示し、図８Ｂに重なり論理和領域（ＴＸ∪ＲＸ）、重なり論理積領域（ＴＸ∩ＲＸ）のイメージをベン図により示している。なお、図８Ａの左上図における受信アンテナアレイ２０７のうち、右斜め方向ハッチングを付したエレメント２１１ｃは、シングル・オンエレメントを示しており、塗りつぶしたエレメント２１１ａは、グルーピング・オンエレメントを示している。また、図８Ａの左下図における送信アンテナアレイ１０７のうち、左斜め方向ハッチングを付したエレメント１１１ｃは、シングル・オンエレメントを示しており、塗りつぶしたエレメント１１１ａは、グルーピング・オンエレメントを示している。
【0074】
図８Ａの中央図に示すように、送信アンテナアレイ１０７、受信アンテナアレイ２０７の二次元的な配置の中で、ＸＹ方向にオンエレメント１１１ａ、１１１ｃ、２１１ａ、２１１ｃ、オフエレメント１１１ｂ、２１１ｂを重ね合わせて考慮する。すると、送信アンテナアレイ１０７、受信アンテナアレイ２０７の構造を構成する四辺のうち、Ｘ方向辺中央、Ｙ方向辺中央を除き、全ての領域にて満遍なくオンエレメント１１１ａ、１１１ｃ、２１１ａ又は２１１ｃが配置されていることがわかる。全体の中で送信ＴＸ、受信ＲＸの何れかのオンエレメント１１１ａ、１１１ｃ、２１１ａ又は２１１ｃが配置される領域の占める占有割合を８５．４％まで増やすことができている。このため、送受ビームパターン合成時のサイドローブ改善を期待できる。なお図４に示した受信アンテナアレイ２０７によるベースデザインの有効エレメントの占有割合は６０．４％である。言い換えると、本実施形態における送信アンテナアレイ１０７、受信アンテナアレイ２０７のオンエレメント１１１ａ、１１１ｃ、２１１ａ、２１１ｃの配置構造は、送信ＴＸ、受信ＲＸの各オンエレメント１１１ａ、１１１ｃ、２１１ａ、２１１ｃの配置の疎な領域を、オンエレメントとなる領域が連続的になるよう互いに補っていると言える。
【0075】
また全体のアンテナアレイ１０７、２０７の中で、送信ＴＸ、受信ＲＸのオンエレメントを重ね合わせて一部重複して配置している。図８Ａの右図には、重なり論理積領域（ＴＸ∩ＲＸ）による重複領域ＴＲのエレメントを塗り潰して図示している。また、送信ＴＸ、受信ＲＸのオンエレメント１１１ａ、１１１ｃ、２１１ａ、２１１ｃを重ね合わせたときに、ＸＹ方向中央部で重なり合う重複領域ＴＲの占有密度が他の周囲の領域よりも高くなるように配置されている。
【0076】
以下、シミュレーション結果を説明する。発明者は、オンエレメント１１１ａ、１１１ｃ、２１１ａ、２１１ｃの配置を最適化したアンテナアレイ１０７、２０７の構造についてシミュレーションを行っている。
【0077】
＜メインビーム角度をＹ方向に０°に調整したときのビームパターン特性＞
ここでは、前述したアンテナアレイ１０７、２０７の構造を採用し、メインビーム角度をＹ方向に０°に調整したビームパターン特性（横断面図）を説明する。図９にメインローブレベルのピークにて正規化した場合の送信ＴＸ及び受信ＲＸの特性並びに送受信合成スペクトラムを示している。図９には、送信ＴＸ用のオンエレメント１１１ａ、１１１ｃ、及び、受信ＲＸ用のオンエレメント２１１ａ、２１１ｃの重なり解析により最適化することで、送信部４からレーダ波を送信して受信部５により受信するまでのレーダ装置１の全体の合成ビームパターンの解析を行った結果を示している。
ここでは、前述したアンテナアレイ１０７、２０７の構造を採用し、メインビーム角度をＹ方向に０°に調整したビームパターン特性（横断面図）を説明する。図９にメインローブレベルのピークにて正規化した場合の送信ＴＸ及び受信ＲＸの特性並びに送受信合成スペクトラムを示している。図９には、送信ＴＸ用のオンエレメント１１１ａ、１１１ｃ、及び、受信ＲＸ用のオンエレメント２１１ａ、２１１ｃの重なり解析により最適化することで、送信部４からレーダ波を送信して受信部５により受信するまでのレーダ装置１の全体の合成ビームパターンの解析を行った結果を示している。
【0078】
図９に示すように、送信ＴＸ時のスペクトラム、受信ＲＸ時のスペクトラムを比較すると、送信ＴＸと受信ＲＸにおいて、各アンテナアレイ１０７、２０７のＸ方向またはＹ方向の一方向（特に中央部）の有効エレメントの個数を変えることで、サイドローブの個数、ピッチが変化し、送信ＴＸ及び受信ＲＸの合成ビームパターン性能において、受信ＲＸ又は送信ＴＸの単体のサイドローブのキャンセル効果を強めることができていると言える。これは、図８Ａに示したように、送信ＴＸ、受信ＲＸの各オンエレメント１１１ａ、１１１ｃ、２１１ａ、２１１ｃの配置を相補的になるよう配置設計したことにより、異なる角度にサイドローブを生じさせることができたことによる効果であると考えられる。
【0079】
したがって、送信ＴＸ、受信ＲＸのサイドローブ特性を合成すると、サイドローブが互いに相殺できることが判明している。シミュレーション結果において、送信ＴＸと受信ＲＸの合成ビームパターンを考慮すると、レーダ装置１に必要な視野範囲(水平-60°～60°の範囲)において、図9に示すようにＢｏｒｅｓｉｇｈｔ（正面）の条件におけるＨ－ｐｌａｎｅ（水平断面）の送受合成ビームパターンのサイドローブレベルを－５５ｄＢｃ未満にまで抑制できることが確認できている。
【0080】
図１０には比較例その１の配列構造を示し、図１１には比較例その２の配列構造を示している。比較例その１の配列構造は、受信ＲＸ用のオンエレメント２１１ａ、２１１ｃと同一位置に送信ＴＸ用のオンエレメント１１１ａ、１１１ｃを構成した例を示している。比較例その２の配列構造は、送信ＴＸと受信ＲＸのオンエレメント１１１ａ、１１１ｃ、２１１ａ、２１１ｃを適当な位置に配置した最適化前の初期パターン構造を示している。
【0081】
図１０に示す比較例その１の配列構造によれば、全体の中での送信ＴＸ、受信ＲＸのオンエレメント１１１ａ、１１１ｃ、２１１ａ、２１１ｃが占める占有割合、つまり論理和領域（ＴＸ∪ＲＸ）のカバー率は単体アレイと同じ６０．４％のままであり、本実施形態の図８Ａの構造（カバー率＝８５．４％）と比較してかなり低い。このため、送信ＴＸと受信ＲＸの合成ビームパターンを考慮してもサイドローブレベルをさらに抑制することを期待できない。サイドローブレベルは受信ＲＸの単独のサイドローブ特性を２倍にした減衰特性とほぼ同様のレベルになり、概ね－３０ｄＢｃ（－１５ｄＢｃ×２）程度に留まる。
【0082】
他方、図１１に示す比較例その２の配列構造によれば、全体の中での送信ＴＸ、受信ＲＸのオンエレメント１１１ａ、１１１ｃ、２１１ａ、２１１ｃが占める論理和領域（ＴＸ∪ＲＸ）のカバー率は８１．３％となっている。送信ＴＸ、受信ＲＸのオンエレメント１１１ａ、１１１ｃ、２１１ａ、２１１ｃの全体が二次元的な配置を補うカバー率は、送信ＴＸ又は受信ＲＸのオンエレメント１１１ａ、１１１ｃ、２１１ａ、２１１ｃの単体が二次元的な配置を補うカバー率（＝６０．４％）よりも高く設定されている。
【0083】
比較例その２の配列構造は、図８Ａに示す配列構造に比較すれば論理和領域（ＴＸ∪ＲＸ）のカバー率は低いものの比較例その１に比較してカバー率は高く構成されている。この構造の場合、送信ＴＸと受信ＲＸの合成ビームパターンを考慮すると、サイドローブレベルは－４５ｄＢｃとシミュレーション結果が得られており、比較例その１の配列構造に比較しても大幅に改善されていることがわかる。すなわち、送信ＴＸと受信ＲＸのオンエレメント１１１ａ、１１１ｃ、２１１ａ、２１１ｃを互いに補うような配置構造を採用することで、サイドローブレベルを大幅に抑圧できることがわかる。
【0084】
また、比較例その２の配列構造は、図８Ａに示す本実施形態の配列構造に比較すれば、全体の構造の中でも送信ＴＸ用、受信ＲＸ用共にオフエレメント１１１ｂ、２１１ｂを配置している領域が多くなっており、いわゆる穴も存在している。また、ＸＹ方向中央部が疎となっている。このため、本実施形態の図８Ａに示す構造を採用することで、互いに補い合う領域を増すことができ、この結果、よりサイドローブレベルを抑圧できていると考えられる。
【0085】
また前述の内容を詳細に説明する。一般的に、Ｎ×Ｎ ＵＲＡ(Uniform Rectangular Array)では、Ｎ?２個のサイドローブが発生する。本実施形態のアレイは、ＵＲＡとは異なりオンオフ設計で移相器数が削減されているものの、図９において、サイドローブ数はＮ－２の理想計算値と同じ数だけ確認できる。詳細を以下に説明する。
【0086】
本実施形態の送信アンテナアレイ１０７、受信アンテナアレイ２０７に関し、中央部はどちらも有効エレメントの密度が高く設計されている。ここで、Ｙ方向中央付近の受信アンテナアレイ２０７のＸ方向有効エレメントは８個 (ＮＲＸ＝８) 配置されている。他方、受信アンテナアレイ２０７をベースに相補的に設計した送信アンテナアレイ１０７のＹ方向中央領域の有効エレメントはＸ方向に１０個（ＮＲＸ＝１０） 配置されている。このように、送受サイドローブの個数およびピッチに変化させ送受サイドローブのキャンセル効果を強めるために、有効エレメントの配置個数が送信アンテナアレイ１０７と受信アンテナアレイ２０７とで異なるようにすることが望ましい。
【0087】
受信アンテナアレイ２０７のオフエレメント２１１ｂの配置領域に送信アンテナアレイ１０７のオンエレメント１１１ａ、１１１ｃが配置されていることは図８Ａから把握できることである。
【0088】
また図９に示すシミュレーション結果によれば、送信アンテナアレイ１０７のサイドローブは８個（ＮＴＸ－２＝１０－２＝８）、受信アンテナアレイ２０７のサイドローブは６個（ＮＲＸ－２＝８－２＝６）のサイドローブピークを確認できる。
【0089】
オンエレメント１１１ａ、１１１ｃ、２１１ａ、２１１ｃの配置の論理和領域が最大となるように、送信アンテナアレイ１０７と受信アンテナアレイ２０７とで相補的に配置個数を異ならせることで、サイドローブピーク角度とヌル角度のずれが生じ、送受合成ビームパターンのサイドローブ改善が得られていると言える。結果的に、水平断面のBoresight（正面）の条件で送受合成ビームパターン解析にて、同一のアレイ配置を用いるよりも強く、－５５ｄＢｃ以下にサイドローブを抑圧できることを確認できている。
【0090】
＜メインビーム角度をＹ方向に１７．５°に調整したときの特性＞
また図１２は、移相器１２、１５の位相値φを移相制御することでメインビーム角度をＹ方向（縦方向）に１７．５°に調整したときのアンテナアレイ１０７、２０７の送信特性、受信特性を図示したものである。従来、縦方向１７．５°にビームを操作した際には、ヌルフィルタを用いない従来のグルーピング手法ではグレーティングローブが－４３°付近に発生する。しかし本実施形態に示すアレイ構造を採用すると、特定間隔に配置したシングル・オンエレメント１１１ｃ、２１１ｃの各ペアによるヌルフィルタの作用により、グレーティングローブがキャンセルされていることが判明している。図１２中の中央に示すＹ方向１７．５°のメインローブのレベルを基準とすると、送信ＴＸ及び受信ＲＸの送受ビームパターンの合成により、斜め下左右のオフアクシス（ビーム走査方向と関係しない斜めの領域）のサイドローブのピークレベルＳＬpeakは－３１．３ｄＢｃと観測されている。
また図１２は、移相器１２、１５の位相値φを移相制御することでメインビーム角度をＹ方向（縦方向）に１７．５°に調整したときのアンテナアレイ１０７、２０７の送信特性、受信特性を図示したものである。従来、縦方向１７．５°にビームを操作した際には、ヌルフィルタを用いない従来のグルーピング手法ではグレーティングローブが－４３°付近に発生する。しかし本実施形態に示すアレイ構造を採用すると、特定間隔に配置したシングル・オンエレメント１１１ｃ、２１１ｃの各ペアによるヌルフィルタの作用により、グレーティングローブがキャンセルされていることが判明している。図１２中の中央に示すＹ方向１７．５°のメインローブのレベルを基準とすると、送信ＴＸ及び受信ＲＸの送受ビームパターンの合成により、斜め下左右のオフアクシス（ビーム走査方向と関係しない斜めの領域）のサイドローブのピークレベルＳＬpeakは－３１．３ｄＢｃと観測されている。
【0091】
図１３は、比較例その１において図１２と同一条件下の送信特性、受信特性を図示したものである。比較例その１は送受同一配列とした場合の送受信特性を図示している。図１３中の中央に示すＹ方向１７．５°のメインローブのレベルを基準とすると、サイドローブのピークレベルＳＬpeakは－２４．７ｄＢｃと観測されている。
【0092】
なお、ここでは図示していないが、比較例その２の構造においては、Ｙ方向１７．５°のメインローブのレベルを基準とするとサイドローブのピークレベルＳＬpeakは－２７．５ｄＢｃ、すなわち４ｄＢ劣化と観測されている。これは、図１１において、重なり論理和領域（ＴＸ∪ＲＸ）の有効エレメントの中央部から斜め方向に送信ＴＸ、受信ＲＸ共にオフエレメント１１１ｂ、２１１ｂとなる部分が散在していることが比較例２の構造における性能劣化の原因と考えられる。
【0093】
本実施形態に係る図８Ａに示す構造を、比較例その２の図１１に示す構造と比較すれば理解できるように、送信アンテナアレイ１０７のオンエレメント１１１ａ、１１１ｃ、及び、受信アンテナアレイ２０７のオンエレメント２１１ａ、２１１ｃの配置位置を重ねたときに重複する重複領域ＴＲ（すなわちどちらも“１”であるエレメント位置）は、二次元的な配置のＸＹ方向中央部から斜め方向に放射状に連続的に設けられることが望ましい。図８Ａに示す放射状の線Ａ参照。
【0094】
また送信アンテナアレイ１０７のオンエレメント１１１ａ、１１１ｃ、及び、受信アンテナアレイ２０７のオンエレメント２１１ａ、２１１ｃの配置位置を重ねたときに重複される重複領域ＴＲは、二次元的な配置の中央部を中心とした波紋状、同心円状、又は、同心楕円状に設けられていると良い。図８Ａに示す同心円状、楕円状の線Ｂ参照。これにより、斜め方向に発生するサイドローブを含めて、より強くサイドローブ改善効果が得られる。
【0095】
サイドローブレベルが強く残留してしまうと、車両用途のレーダ装置１の場合、本来検出すべきメインビームを前方方向に調整すると、例えば、路面に落ちた落下物からの反射や、横を通過するトレーラーからの反射等の影響を強く受けやすくなり、受信信号に干渉してしまう。このため、サイドローブレベルを抑圧することで、レーダ装置１に適用したときでも路面からの反射の影響を抑制でき誤検知を防止できる。
【0096】
＜まとめ＞
本実施形態によれば、送信アンテナアレイ１０７及び受信アンテナアレイ２０７のオンエレメント１１１ａ、１１１ｃ、２１１ａ、２１１ｃの占有密度が、中央部で高くされると共に四隅で低くするように二次元的に配列されているため、二次元的な配列の中の全体にオンエレメント１１１ａ、１１１ｃ、２１１ａ、２１１ｃをランダムに配置した構成に比較してオンエレメント１１１ａ、１１１ｃ、２１１ａ、２１１ｃの個数を少なくでき、当該オンエレメント１１１ａ、１１１ｃ、２１１ａ、２１１ｃに電気的に接続される移相器１２、１５の個数を少なくできる。
本実施形態によれば、送信アンテナアレイ１０７及び受信アンテナアレイ２０７のオンエレメント１１１ａ、１１１ｃ、２１１ａ、２１１ｃの占有密度が、中央部で高くされると共に四隅で低くするように二次元的に配列されているため、二次元的な配列の中の全体にオンエレメント１１１ａ、１１１ｃ、２１１ａ、２１１ｃをランダムに配置した構成に比較してオンエレメント１１１ａ、１１１ｃ、２１１ａ、２１１ｃの個数を少なくでき、当該オンエレメント１１１ａ、１１１ｃ、２１１ａ、２１１ｃに電気的に接続される移相器１２、１５の個数を少なくできる。
【0097】
また、本実施形態によれば、送信アンテナアレイ１０７のオンエレメント１１１ａ、１１１ｃ、及び、受信アンテナアレイ２０７のオンエレメント２１１ａ、２１１ｃは、二次元的な配列の中央部から四隅にかけて互いの配置が補われるように配置されているため、例えばＹ方向角度が０°から１７．５°を満たす角度範囲において送信ビーム角及び受信ビーム角に追従してサイドローブレベルを抑圧できる。
【0098】
さらに、オンエレメント１１１ａ、１１１ｃ、２１１ａ、２１１ｃの密度を中央部で高くしつつ四隅で低くしているため、不要なサイドローブ等の発生を抑圧できる。二次元配列に埋め込んだ第１～第６のヌルフィルタを用いることで、グレーティングローブ角度を追従且つ抑圧できる。
【0099】
送信アンテナアレイ１０７のオンエレメント１１１ａ、１１１ｃ、及び、受信アンテナアレイ２０７のオンエレメント２１１ａ、２１１ｃの全体が二次元的な配置を補うカバー率は、送信アンテナアレイ１０７のオンエレメント１１１ａ、１１１ｃ、又は受信アンテナアレイ２０７のオンエレメント２１１ａ、２１１ｃの単体が二次元的な配置を補うカバー率よりも高く設定されているため、互いに補うような配列を有するデザインにより、さらなるサイドローブ改善効果を得られる。
【0100】
送信アンテナアレイ１０７の一対のオンエレメント１１１ｃ、及び、受信アンテナアレイ２０７の一対のオンエレメント２１１ｃは、複数組設けられており、少なくとも一組以上の一対のオンエレメント１１１ｃ及び一対のオンエレメント２１１ｃは、互いに異なる特定の間隔ｄ１～ｄ６で配置されているため、相補的且つオンエレメントのカバー率を高めた設計が可能となる。それぞれ複数組設けた形態を説明したが、これに限定されるものではなく、送信アンテナアレイ１０７の一対のオンエレメント１１１ｃ、及び、受信アンテナアレイ２０７の一対のオンエレメント２１１ｃは、一組以上設けられていれば良い。
【0101】
さらに、本実施形態によれば、互いに異なる特徴を持つ第１～第６のヌルフィルタの特性を送信ＴＸ、受信ＲＸで組み合わせることでフィルタ特性を強めることができ、送信アンテナアレイ１０７及び受信アンテナアレイ２０７によるゲイン合成を総合的に考慮した場合に、より強くグレーティングローブを抑圧できる。
【0102】
（他の実施形態）
上記実施形態に限定されるものではなく、例えば、以下に示す変形又は拡張が可能である。オンエレメント１１１ａ、１１１ｃ、２１１ａ、２１１ｃの形状を、四角形以外の形状、例えば八角形などの多角形の形状に構成しても良い。また、オンエレメント１１１ａ、１１１ｃ、２１１ａ、２１１ｃの形状を互いに異なる形状としても良い。
上記実施形態に限定されるものではなく、例えば、以下に示す変形又は拡張が可能である。オンエレメント１１１ａ、１１１ｃ、２１１ａ、２１１ｃの形状を、四角形以外の形状、例えば八角形などの多角形の形状に構成しても良い。また、オンエレメント１１１ａ、１１１ｃ、２１１ａ、２１１ｃの形状を互いに異なる形状としても良い。
【0103】
オンエレメント１１１ａ、１１１ｃ、２１１ａ、２１１ｃは、その座標中心が二次元的な格子点配列のうちの少なくとも一部に所定の周期で規則的に配置された形態を示したが、これに限定されるものではなく、配置された位置の座標中心が格子点の位置からその座標が二次元的に格子点配列の中心から上、下、左又は右にシフト配列されていても良い。なおオンエレメント１１１ｃ、２１１ｃは、格子点配列の中心位置に固定して配置すると良い。
【0104】
グルーピング・オンエレメント１１１ａ、２１１ａをＹ方向、すなわち縦方向に２個グルーピングした形態を説明したが、これに限られるものではない。オンエレメント１１１ａ、２１１ａをＸ方向、すなわち横方向に２個グルーピングして構成しても良い。また、単一のオンエレメント１１１ｃ、２１１ｃをグルーピングと同じＹ方向、すなわち縦方向に離間して２個配置した形態を説明したが、これに限られるものではない。オンエレメント１１１ｃ、２１１ｃをＹ方向に異なる特定間隔を有し、かつＸ軸に対称な２種類のシングルエレメントのペアで合計４以上シングルエレメントを配置しても良い。
【0105】
本発明は、前述した実施形態に準拠して記述したが、本発明は当該実施形態や構造に限定されるものではないと理解される。本発明は、様々な変形例や均等範囲内の変形をも包含する。加えて、様々な組み合わせや形態、さらには、それらに一要素、それ以上、あるいはそれ以下、を含む他の組み合わせや形態をも、本発明の範畴や思想範囲に入るものである。
【符号の説明】
【0106】
図面中、１０７は送信アンテナアレイ（高周波装置用アンテナアレイ）、２０７は受信アンテナアレイ（高周波装置用アンテナアレイ）、１１１ａは送信アンテナアレイのオンエレメント（有効エレメント、第１グルーピング・オンエレメント）、１１１ｃは送信アンテナアレイのオンエレメント（有効エレメント、第１シングル・オンエレメント）、２１１ａは受信アンテナアレイのオンエレメント（有効エレメント、第２グルーピング・オンエレメント）、２１１ｃは受信アンテナアレイのオンエレメント（有効エレメント、第２シングル・オンエレメント）、１１１ｂは送信アンテナアレイのダミーエレメント、２１１ｂは受信アンテナアレイのダミーエレメント、１２、１５は移相器、ＴＲ、ＴＸ∩ＲＸは重複領域（論理積領域）、ＴＸ∪ＲＸは論理和領域を示す。
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8A】
【図8B】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13】