特開 2023-179253 レーダ装置

(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】P2023179253

(43)【公開日】2023-12-19

(54)【発明の名称】レーダ装置

(51)【国際特許分類】

   G01S 13/34 20060101AFI20231212BHJP

   G01S 7/02 20060101ALI20231212BHJP

   H01Q 3/22 20060101ALI20231212BHJP

   H01Q 21/06 20060101ALI20231212BHJP

【ＦＩ】

G01S13/34

G01S7/02 216

H01Q3/22

H01Q21/06

【審査請求】未請求

【請求項の数】7

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022092463

(22)【出願日】2022-06-07

(71)【出願人】

【識別番号】000003609

【氏名又は名称】株式会社豊田中央研究所

(74)【代理人】

【識別番号】110001519

【氏名又は名称】弁理士法人太陽国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】渡辺 俊明

(72)【発明者】

【氏名】小川 勝

【テーマコード（参考）】

5J021

5J070

【Ｆターム（参考）】

5J021AA05

5J021AA07

5J021AA09

5J021AA11

5J021AB06

5J021CA03

5J021DB07

5J021EA02

5J021FA13

5J021FA17

5J021FA29

5J021FA31

5J021FA33

5J021GA02

5J021HA01

5J021HA04

5J070AB17

5J070AB18

5J070AC02

5J070AC06

5J070AC12

5J070AC13

5J070AD08

5J070AD13

5J070AG01

5J070AH31

5J070AK40

(57)【要約】

【課題】開示の技術は、上記の点に鑑みてなされたものであり、制御ユニットによる切替制御ではなく、周波数の調整により指向性のビーム方向を変化できるレーダ装置を提供することを目的とする。
【解決手段】レーダ装置１は、時間の経過に応じて周波数が直線的に上昇又は下降するように、高周波信号に第１の変調及び第２の変調を行った高周波変調信号を生成する変調部と、前記高周波変調信号を放射する送信アンテナ１６と、前記送信アンテナ１６の指向性のビーム幅が広い方向である第１の方向に配列され、かつ、物標に反射された前記高周波変調信号である反射信号を受信する複数の受信アンテナ１７と、前記反射信号に、前記第１の変調及び前記第２の変調に対応する復調を行う復調部と、を含む。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

時間の経過に応じて周波数が直線的に上昇又は下降するように、高周波信号に第１の変調及び第２の変調を行った高周波変調信号を生成する変調部と、
前記高周波変調信号を放射する送信アンテナと、
前記送信アンテナの指向性のビーム幅が広い方向である第１の方向に配列され、かつ、物標に反射された前記高周波変調信号である反射信号を受信する複数の受信アンテナと、
前記反射信号に、前記第１の変調及び前記第２の変調に対応する復調を行う復調部と、
を含むレーダ装置。

【請求項2】

前記第１の変調は、時間の経過に応じて周波数が直線的に上昇又は下降することを一定の間隔で繰り返す変調であって、
前記第２の変調は、周波数が一定であって、前記間隔ごとに周波数に前記上昇した幅を加算又は前記下降した幅を減算する変調である
請求項１に記載のレーダ装置。

【請求項3】

前記第１の変調及び前記第２の変調は、シングルサイドバンド変調である
請求項１に記載のレーダ装置。

【請求項4】

前記送信アンテナ及び前記受信アンテナは、前記高周波変調信号の周波数の変化に応じて、前記指向性のビーム幅が狭い方向である第２の方向に対してビーム方向が変化する
請求項１に記載のレーダ装置。

【請求項5】

前記第１の変調及び前記第２の変調は、周期長が可変であり、かつ、互いに同期している
請求項１に記載のレーダ装置。

【請求項6】

前記送信アンテナ及び前記受信アンテナは、給電線路で直列に接続される複数の放射素子を含む
請求項１に記載のレーダ装置。

【請求項7】

前記給電線路は、給電の有無を切り替えるスイッチ回路を前記放射素子の間に含む
請求項６に記載のレーダ装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

開示の技術は、レーダ装置に関する。

【背景技術】

【0002】

従来、仮想アンテナを作り出す技術がある（例えば、特許文献１）。特許文献１では、第１の方向に沿って配置される複数の送信アンテナを含み、送信波を送信する送信用リニアアレイアンテナと、前記第１の方向と直交する第２の方向に沿って配置される複数の受信アンテナを含み、前記送信波の反射波を受信する受信用リニアアレイアンテナと、前記送信用リニアアレイアンテナと前記受信用リニアアレイアンテナとを制御する制御回路と、を有する電子装置、が開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０２０－１０６２９４号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

ここで、特許文献１は、複数の送信及び受信アンテナ素子の切替制御によって、指向性のビーム方向を変化させる。そのため、特許文献１は、受信アンテナ又は送信アンテナの放射素子数を乗算した分の制御ユニットが必要であり、これらの制御が煩雑になる虞がある。

【0005】

開示の技術は、上記の点に鑑みてなされたものであり、制御ユニットによる切替制御ではなく、周波数の調整により指向性のビーム方向を変化できるレーダ装置を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0006】

第１態様に係るレーダ装置は、時間の経過に応じて周波数が直線的に上昇又は下降するように、高周波信号に第１の変調及び第２の変調を行った高周波変調信号を生成する変調部と、前記高周波変調信号を放射する送信アンテナと、前記送信アンテナの指向性のビーム幅が広い方向である第１の方向に配列され、かつ、物標に反射された前記高周波変調信号である反射信号を受信する複数の受信アンテナと、前記反射信号に、前記第１の変調及び前記第２の変調に対応する復調を行う復調部と、を含む。

【0007】

第２態様に係るレーダ装置は、第１態様に係るレーダ装置において、前記第１の変調は、時間の経過に応じて周波数が直線的に上昇又は下降することを一定の間隔で繰り返す変調であって、前記第２の変調は、周波数が一定であって、前記間隔ごとに周波数に前記上昇した幅を加算又は前記下降した幅を減算する変調である。

【0008】

第３態様に係るレーダ装置は、第１態様又は第２態様に係るレーダ装置において、前記第１の変調部及び前記第２の変調部は、シングルサイドバンド変調器である。

【0009】

第４態様に係るレーダ装置は、第１態様から第３態様の何れかの態様に係るレーダ装置において、前記送信アンテナ及び前記受信アンテナは、前記高周波変調信号の周波数の変化に応じて、前記指向性のビーム幅が狭い方向である第２の方向に対してビーム方向が変化する。

【0010】

第５態様に係るレーダ装置は、第１態様から第４態様の何れかの態様に係るレーダ装置において、前記第１の変調及び前記第２の変調は、周期長が可変であり、かつ、互いに同期している。

【0011】

第６態様に係るレーダ装置は、第１態様から第５態様の何れかの態様に係るレーダ装置において、前記送信アンテナ及び前記受信アンテナは、給電線路で直列に接続される複数の放射素子を含む。

【0012】

第７態様に係るレーダ装置は、第６態様に係るレーダ装置において、前記給電線路は、給電の有無を切り替えるスイッチ回路を前記放射素子の間に含む。

【発明の効果】

【0013】

開示の技術によれば、制御ユニットによる切替制御ではなく、周波数の調整により指向性のビーム方向を変化できる。

【図面の簡単な説明】

【0014】

【図1】第１実施形態に係るレーダ装置の概略構成を示す図である。

【図2】第１実施形態に係るレーダ装置の指向性パターンの模式図である。

【図3】第１実施形態に係るレーダ装置のＦＭＣＷ方式の送信信号の模式図である。

【図4】第１実施形態に係るレーダ装置の送信アンテナ及び受信アンテナの構成図である。

【図5】第１実施形態に係るレーダ装置の周波数に対するビーム方向の特性図である。

【図6】第１実施形態に係るレーダ装置の変調信号とメインビームとの関係図である。

【図7】第１実施形態に係るレーダ装置の分解能のイメージ図である。

【図8】第２実施形態に係るレーダ装置の変調信号とメインビームとの関係図である。

【図9】第２実施形態に係るレーダ装置の変調信号とメインビームとの関係図である。

【図10】第２実施形態に係るレーダ装置の分解能のイメージ図である。

【図11】第２実施形態に係るレーダ装置の分解能のイメージ図である。

【図12】第３実施形態に係るレーダ装置のスイッチ回路の模式図である。

【図13】第３実施形態に係るレーダ装置のスイッチ回路の模式図である。

【発明を実施するための形態】

【0015】

以下、開示の技術の実施形態の一例を、図面を参照しつつ説明する。なお、各図面において同一又は等価な構成要素及び部分には同一の参照符号を付与している。また、図面の寸法比率は、説明の都合上誇張されており、実際の比率とは異なる場合がある。

【0016】

［第１実施形態］
第１実施形態に係るレーダ装置１の構成について説明する。図１は、レーダ装置１の概略構成図である。レーダ装置１は、局部発振器（Ｌｏｃａｌ Ｏｓｃｉｌｌａｔｏｒ、ＬＯ）１１、第１の信号発生器１２、第２の信号発生器１３、第１の混合器１４、第２の混合器１５、送信アンテナ１６、受信アンテナ１７、第３の混合器１８、第４の混合器１９、第５の混合器２０、Ａ／Ｄ（Ａｎａｌｏｇ／Ｄｉｇｉｔａｌ）変換器２１、信号処理部２２、及び方向性結合器２３を含む。本開示において、局部発振器１１、第１の信号発生器１２、第２の信号発生器１３、第１の混合器１４及び第２の混合器１５をまとめて変調部と記載する。また、本開示において、局部発振器１１、第１の信号発生器１２、第２の信号発生器１３、第３の混合器１８、第４の混合器１９及び第５の混合器２０をまとめて復調部と記載する。

【0017】

ここで、任意の受信アンテナ、第３の混合器、第４の混合器、第５の混合器、Ａ／Ｄ変換器を表す場合は、それぞれ参照番号１７、１８、１９、２０、２１を用い、これらを区別して表す場合は、参照番号の末尾にアルファベットＡ～Ｈを用いる場合がある。また、図１において、アルファベットＤ～Ｇに対応する受信アンテナ、第３の混合器、第４の混合器、第５の混合器、Ａ／Ｄ変換器について、図示を省略している。また、第１実施形態では、受信アンテナ１７、第３の混合器１８、第４の混合器１９、第５の混合器２０及びＡ／Ｄ変換器２１を８個ずつ記載しているが、これに限定しない。

【0018】

局部発振器１１は、高周波信号を発生する。

【0019】

第１の信号発生器１２は、第１の変調信号を生成する。第１の信号発生器１２は、時間の経過に応じて周波数が直線的に上昇又は下降することを一定の間隔で繰り返す信号を生成する。第１の信号発生器１２は、例えば、ＦＭＣＷ（Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ Ｍｏｄｕｌａｔｅｄ Ｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓ Ｗａｖｅ）信号又は三角波信号である第１の変調信号を生成する。なお、本開示において、第１の変調信号を生成する変調を、第１の変調と記載する。

【0020】

第２の信号発生器１３は、第２の変調信号を生成する。第２の信号発生器１３は、周波数が一定であって、当該周波数に、第１の変調信号の間隔ごとに、第１の変調信号の上昇した幅を加算又は下降した幅を減算する信号を生成する。第２の信号発生器１３は、例えば、ステップ周波数信号である第２の変調信号を生成する。なお、本開示において、第２の変調信号を生成する変調を、第２の変調と記載する。

【0021】

第１の混合器１４は、第１の信号発生器１２から第１の変調信号及び第２の信号発生器１３から第２の変調信号を受け付け、第３の変調信号を生成する。すなわち、第１の混合器１４は、高周波信号に第１の変調及び第２の変調を行った高周波変調信号を生成する。

【0022】

第２の混合器１５は、第１の混合器１４から第３の変調信号及び局部発振器１１から発生する高周波信号を受け付け、高周波変調信号を生成する。詳しくは、第２の混合器１５は、時間の経過に応じて周波数が直線的に上昇又は下降する高周波変調信号を生成する。

【0023】

送信アンテナ１６は、第２の混合器１５から高周波変調信号を受け付け、高周波変調信号を空中に放射する。

【0024】

受信アンテナ１７は、送信アンテナ１６の指向性のビーム幅が広い方向である第１の方向に配列され、かつ、物標に反射された高周波変調信号である反射信号を受信する。なお、受信アンテナ１７Ａ～１７Ｈをまとめて配列受信アンテナと記載する。ここで、指向性とは、電波等の強さが方向によって異なる性質である。また、ビーム幅とは、メインビームの最大利得から－３ｄＢ（デシベル）になる範囲である。ビーム幅が広い方向とは、水平ビーム幅及び垂直ビーム幅のうち、広い幅をもつビーム幅の方向である。

【0025】

ここで、送信アンテナ１６及び受信アンテナ１７は、高周波変調信号の周波数の変化に応じて、指向性のビーム幅が狭い方向である第２の方向に対してビーム方向が変化する。送信アンテナ１６及び受信アンテナ１７は、給電線路で直列に接続される複数の放射素子を含む。ここで、ビーム方向とは、メインビームの方向である。

【0026】

第３の混合器１８は、受信アンテナ１７から反射信号及び局部発振器１１から高周波信号を受け付け、第１の中間周波数信号を生成する。

【0027】

第４の混合器１９は、第３の混合器１８から第１の中間周波数信号及び第２の信号発生器１３から分配された第２の変調信号を受け付け、第２の中間周波数信号を生成する。

【0028】

第５の混合器２０は、第４の混合器１９から第２の中間周波数信号及び第１の信号発生器１２から分配された第１の変調信号を受け付け、ビート信号であるベースバンド信号を生成する。

【0029】

Ａ／Ｄ変換器２１は、第５の混合器２０からベースバンド信号を受け付け、時間離散化（サンプリング）及びレベルを離散化してディジタル信号に変換する。

【0030】

信号処理部２２は、Ａ／Ｄ変換器２１でサンプリングされたディジタル受信信号を受け付け、観測された物標との相対速度及び距離等を算出する。

【0031】

方向性結合器２３は、局部発振器１１の高周波信号のエネルギーを分配する。

【0032】

ここで、受信アンテナ、第３の混合器、第４の混合器、第５の混合器及びＡ／Ｄ変換器は、同じアルファベットが付番された同士で処理を行う。例えば、第３の混合器１８Ａは、受信アンテナ１７Ａから高周波信号を受け付ける。また、第４の混合器１９Ａは、第３の混合器１８Ａから第１の中間周波数信号を受け付ける。また、第５の混合器２０Ａは、第４の混合器１９Ａから第２の中間周波数信号を受け付ける。また、Ａ／Ｄ変換器２１Ａは、第５の混合器２０Ａからベースバンド信号を受け付ける。

【0033】

以上より、変調部は、時間の経過に応じて周波数が直線的に上昇又は下降するように、高周波信号に第１の変調及び第２の変調を行った高周波変調信号を生成する。また、復調部は、反射信号に、第１の変調及び第２の変調に対応する復調を行う。

【0034】

次に、第１実施形態に係るレーダ装置１の指向性について図２を用いて説明する。図２は、第１実施形態に係るレーダ装置１の指向性パターンの模式図である。
送信アンテナ１６の指向性は、第１の方向に対しては広角で、第２の方向に対して狭角である。すなわち、送信アンテナ１６の指向性パターンは、ファンビーム形状である。ここで、本開示において、第１の方向を水平方向、第２の方向を垂直方向としているが、これに限定しない。

【0035】

送信アンテナ１６は、高周波変調信号を空中に放射する。高周波変調信号は、物標に照射され、一定の割合で物標から反射される。受信アンテナ１７は、物標から反射された高周波変調信号を反射信号として受信する。

【0036】

受信アンテナ１７の指向性は、送信アンテナ１６と同様に、第１の方向に対して広角であり、第２の方向に対して狭角である。すなわち、受信アンテナ１７の指向性パターンは、ファンビーム形状である。

【0037】

次に、第１実施形態に係るレーダ装置１の変調信号の波形について図３を用いて説明する。本開示において、送信信号として、振幅が一定で周波数が周期的かつ時間的かつ連続的に変化する波（ＦＭＣＷ）を用いる場合について説明する。図３は、第１実施形態に係るレーダ装置１のＦＭＣＷ方式の送信信号の模式図である。図３は、３つのグラフである、図３（ａ）、図３（ｂ）及び図３（ｃ）が記載されている。図３（ａ）、図３（ｂ）及び図３（ｃ）の横軸は、時間の流れであり、縦軸は、周波数の高さである。

【0038】

図３（ａ）は、第１の変調信号の時間に対する周波数変化を示す。第１の変調信号は、一連のチャープ、すなわち、増加する周波数を有する正弦波となる（アップチャープ）。第１の変調信号の周波数は、所定の期間Ｔ_ｃ内で、スタート周波数ｆ_{ｓｔａｒｔ}からストップ周波数ｆ_ｓｔｏｐに線形に増加するアップチャープである。

【0039】

図３（ｂ）は、第２の変調信号の時間に対する周波数変化を示す。第２の変調信号は、所定の期間Ｔ_ｓ内で、一定の周波数を保ち、その後周波数が増加する。第２の変調信号の周波数の増加幅は、ｆ_{ｓｔａｒｔ}及びｆ_ｓｔｏｐの差分と同一である。本開示において、第２の変調信号の周波数を、昇順にｆ_１～ｆ_５と記載する。また、所定の期間Ｔ_ｓは、Ｔ_ｃと同一の期間である。第１実施形態において、Ｔ_ｓはＴ_ｐ内において５サイクルであるが、これに限定しない。

【0040】

図３（ｃ）は、第３の変調信号の時間に対する周波数変化を示す。第３の変調信号は、第１の変調信号と同様に増加する周波数を有する正弦波となる。第３の変調信号の波形は、所定の期間Ｔ_ｃ内で、スタート周波数（ｆ_{ｓｔａｒｔ}＋ｆ_１）からストップ周波数（ｆ_ｓｔｏｐ＋ｆ_５）に線形に増加するアップチャープとなり、波形の周期はＴ_ｐとなる。図３（ｃ）には、Ｔ_ｐを１サイクルとする２サイクルのチャープが示されている。

【0041】

次に、第１実施形態に係るレーダ装置１の周波数スキャンによるビームスキャンの原理について図４及び図５を用いて説明する。

【0042】

図４は、第１実施形態に係るレーダ装置１の送信アンテナ１６及び受信アンテナ１７の構成図である。図４では、送信アンテナ１６と配列受信アンテナである受信アンテナ１７Ａ～１７Ｈが示されている。

【0043】

送信アンテナ１６及び受信アンテナ１７Ａ～１７Ｈのアンテナの各々は、放射素子３１が複数配列される。放射素子３１は、１本の給電線路３２で直列に接続される。各放射素子３１は、送信周波数又は受信周波数がｆ_０において、ｚ軸方向に放射又は到来する電波に対し同位相で合成されるように接続する。すなわち、送信アンテナ１６又は受信アンテナ１７Ａ～１７Ｈの指向性のメインビームは、ｆ_０においてｚ軸方向に形成する。θは、メインビームの方向を示す角度である。

【0044】

指向性のメインビームは、放射素子３１の配列及び給電線路３２の接続方法が同じ状態において、送信周波数又は受信周波数をｆ_０よりも小さな値とした場合、ｚｘ面内においてθが正となる方向にスキャンする。逆に、指向性のメインビームは、送信周波数又は受信周波数をｆ_０よりも大きな値とした場合、ｚｘ面内においてθが負となる方向にスキャンする。θ_０、θ_Ｈ、及びθ_Ｌは、図５で後述するメインビームの方向を示す。なお、ｚｘ面は、第２の方向に相当する。

【0045】

図５は、第１実施形態に係るレーダ装置１の周波数に対するビーム方向の特性図である。メインビームの方向は、周波数ｆ_０におけるメインビームの方向がθ_０とすると、ｆ_０よりも低い周波数ｆ_Ｌにおいてθ_Ｌとなる。メインビームの方向は、ｆ_０よりも高い周波数ｆ_Ｈにおいてθ_Ｈとなる。ここで、送信アンテナ１６及び受信アンテナ１７は、直列で給電されるアンテナであれば、形式を問わず用いることができる。また、送信アンテナ１６及び受信アンテナ１７は、誘電体基板等に形成される平面アンテナや導波管で給電される導波管スロットアンテナ等であってもよい。なお、図５において、θ_０＝０ｄｅｇである。また、メインビームの方向がθ_Ｌとは、図４のｚｘ面における上方向（＋ｘ方向）に相当し、メインビームの方向がθ_Ｈとは、図４のｚｘ面における下方向（－ｘ方向）に相当する。

【0046】

次に、第１実施形態に係るレーダ装置１の第１の変調信号、第２の変調信号及び第３の変調信号とそれぞれのサイクルにおける指向性のメインビームとの関係について図６を用いて説明する。

【0047】

図６は、第１実施形態に係るレーダ装置１の変調信号とメインビームとの関係図である。期間Ｃ１からＣ５までの合計である期間Ｔ_ｐにおける指向性のメインビームは、送信アンテナ１６に最終的入力される信号は第３の変調波であることから、時間の経過に伴い、矢印Ａで示す方向にスキャンする。Ｃ１～Ｃ５は、上述した図３のＴ_ｃ及びＴ_ｓに相当する。また、それぞれの期間Ｃ１～Ｃ５の各期間における指向性のメインビームは、順に矢印Ａ１～Ａ５で示す角度範囲にスキャンする。例えば、期間Ｃ１の時間の指向性のメインビームは、矢印Ａ１の角度範囲をスキャンする。スキャンの角度範囲は、例えば、メインビームのビーム幅の範囲内である。

【0048】

すなわち、レーダ装置１は、第３の変調信号が周期的にスキャンされる期間Ｔ_ｐにおいて、第２の方向にスキャンする。そして、レーダ装置１は、第１の変調が周期的にスキャンされる期間Ｔ_ｓにおいて、メインビームが指向する方向にＦＭＣＷレーダセンサの原理に基づき物標の測距等を行う。

【0049】

すなわち、レーダ装置１は、メインビームがＹ１に指向しているサイクル内において、その指向方向に測距を行う。レーダ装置１は、メインビームがＹ２に指向しているサイクル内において、その指向方向に測距を行う。このように、レーダ装置１は、順次、期間Ｃ１～Ｃ５まで同様な動作をすることにより、第３の変調信号が周期的にスキャンされる期間Ｔ_ｐにおいて、第２の方向に対し指向性制御と等価の動作をする。

【0050】

次に、第１実施形態に係るレーダ装置１の分解能について、図７を用いて説明する。図７は、第１実施形態に係るレーダ装置１の分解能のイメージ図である。分解能は、第１の方向（ｙｚ面内）に対して、送信アンテナ１６及び受信アンテナ１７の配列数に依存し、一般的には配列数の増加に伴い高くなる。分解能は、第２の方向（ｚｘ面内）に対して、第２の変調信号の周波数変更のステップ数に依存し、ステップ数の増加に伴い高くなる。分解能は、レンジ方向（ｚ軸方向）に対して、第１の変調信号のチャープの周波数帯域に依存し、周波数帯域の増加に伴い高くなる。

【0051】

以上より、レーダ装置１は、制御ユニットによる切替制御ではなく、周波数の調整により指向性のビーム方向を変化できる。

【0052】

［第２実施形態］
次に、第２実施形態について説明する。第２実施形態の手法は、第１実施形態の手法に加え、第１の変調信号又は第２の変調信号のサイクルを可変にする。なお、第１実施形態と同様の構成及び作用となる箇所については同一符号を付して説明を省略する。

【0053】

第２実施形態に係るレーダ装置１の変調信号とメインビームとの関係について図８及び図９を用いて説明する。図８及び図９は、第２実施形態に係るレーダ装置１の変調信号とメインビームとの関係図である。上述した図４と同様に、それぞれの期間Ｃ１～Ｃ３の各期間における指向性のメインビームは、順に矢印Ａ１～Ａ３で示す角度範囲にスキャンする。

【0054】

レーダ装置１は、放射素子３１の個数がそれぞれ異なる複数の送信アンテナ１６又は受信アンテナ１７を含む。レーダ装置１は、送信アンテナ１６又は受信アンテナ１７と第２の混合器１５又は第３の混合器１８の間に設置されたスイッチ回路３３を切り替えることにより、送信アンテナ１６又は受信アンテナ１７の接続先を切り替える。スイッチ回路３３は、一端が第２の混合器１５又は第３の混合器１８に接続され、他端が放射素子３１の個数がそれぞれ異なる送信アンテナ１６又は受信アンテナ１７の何れかに接続される。

【0055】

レーダ装置１は、第１の変調信号の期間Ｔ_ｃ及び第２の変調信号の期間Ｔ_ｓを可変とし、そのサイクルの時間である周期長に応じて送信アンテナ１６又は受信アンテナ１７の指向性を変更する。ここで、Ｔ_ｃ＝Ｔ_ｓとし、期間Ｔ_ｐを一定としている。

【0056】

図８では、スイッチ回路３３は、放射素子が６個の送信アンテナ１６又は受信アンテナ１７に接続している。図９では、スイッチ回路３３は、放射素子が４個の送信アンテナ１６又は受信アンテナ１７に接続している。また、上述した図６では、スイッチ回路３３は、放射素子が８個の送信アンテナ１６又は受信アンテナ１７に接続している。また、期間Ｔ_ｐ内におけるＴ_ｃ及びＴ_ｓについて、図３及び図６では、５サイクルであるのに対し、図８では３サイクル、図９では２サイクルである。すなわち、第１の変調及び第２の変調は、周期長が可変であり、かつ、互いに同期している。

【0057】

レーダ装置１は、周期長が長くなるにつれて、第２の方向に対して広角になるよう、期間Ｔ_ｃ及びＴ_ｓの変更に伴う指向性を変更する。レーダ装置１は、例えば、それぞれの周期に対応する指向性を有するアンテナを複数設け、スイッチ回路３３により接続先を切り替える。

【0058】

アンテナの指向性を変更することは、第１の変調信号のチャープの期間に、ビームの傾きにより物標に照射される領域が大きく変更されないためである。すなわち、周期長は、周期長によるビームの傾きを考慮した上で決定する。

【0059】

次に、第２実施形態に係るレーダ装置１の分解能について図７、図１０及び図１１を用いて説明する。図１０及び図１１は、第２実施形態に係るレーダ装置１の分解能のイメージ図である。

【0060】

図７は、第１実施形態で上述した通り、図６に示す変調信号及びアンテナを用いた際の分解能のイメージである。図１０は、図８に示す変調信号及びアンテナを用いた際の分解能のイメージである、図１１は、図９に示す変調信号及びアンテナを用いた際の分解能のイメージである。ここで、図７、図１０、図１１のＴ_ｃ及びＴ_ｓは、Ｔ_ｐ内において順に５サイクル、３サイクル、２サイクルである。そして、図７、図１０、図１１の第２の方向に対する分解能は、升の区切りが順に５つ、３つ、２つであり、レンジ方向に対する分解能は、順により細分化されている。

【0061】

すなわち、レーダ装置１は、期間Ｔ_ｃ及びＴ_ｓを長くする程、第２の方向に対する分解能が低下し、レンジ方向に対する分解能が向上する。換言すれば、レーダ装置１は、期間Ｔ_ｃ及びＴ_ｓを短くする程、第２の方向に対する分解能が向上し、レンジ方向に対する分解能が低下する。

【0062】

第２実施形態に係るレーダ装置１によれば、第２の方向及びレンジ方向に対する分解能を可変にできる。そのため、レーダ装置１の利用シーンに応じ、適した分解能に変更可能である。なお、第２実施形態に係るレーダ装置１は、期間Ｔ_ｐを一定の場合で説明したが、これに限定しない。

【0063】

［第３実施形態］
次に第３実施形態について説明する。第３実施形態に係るレーダ装置１は、第２実施形態に係るレーダ装置１のスイッチ回路と異なるスイッチ回路を含む。なお、第１実施形態又は第２実施形態と同様の構成及び作用となる箇所については同一符号を付して説明を省略する。

【0064】

第３実施形態に係るレーダ装置１のスイッチ回路３３について、図１２及び図１３を用いて説明する。

【0065】

図１２は、第３実施形態に係るレーダ装置１のスイッチ回路３３の模式図である。レーダ装置１は、高周波の伝送を通過又は遮断するためのスイッチ回路３３を給電線路３２の途中に含む。換言すれば、給電線路３２は、給電の有無を切り替えるスイッチ回路３３を放射素子３１の間に含む。レーダ装置１は、スイッチ回路３３のＯＮ／ＯＦＦの切り替えにより、指向性の変更を行う。

【0066】

具体的には、スイッチ回路３３ＡがＯＮかつスイッチ回路３３ＢがＯＮの場合、給電される放射素子は８個であり、Ｂ１に示した指向性となる。同様に、スイッチ回路３３ＡがＯＦＦかつスイッチ回路３３ＢがＯＮの場合、給電される放射素子は６個であり、Ｂ２に示した指向性となる。スイッチ回路３３ＡがＯＦＦかつスイッチ回路３３ＢがＯＦＦの場合、給電される放射素子は４個であり、Ｂ３に示した指向性となる。

【0067】

図１３は、第３実施形態に係るレーダ装置１のスイッチ回路３３の模式図である。スイッチ回路３３は、高周波電力の不要な反射を抑制するために、アンテナ素子の入力インピーダンスと等価な終端抵抗３４を含む。スイッチ回路３３は、スイッチがＯＦＦの場合、終端抵抗３４に接続する。

【0068】

［変形例］
以上、各実施形態のレーダ装置１について説明してきた。しかし、本開示は、上記各実施形態に限定されない。種々の改良又は改変が可能である。

【0069】

第１の混合器１４、第４の混合器１９及び第５の混合器２０は、それぞれ抑圧片側（ＳＳＢ、ＳＩＮＧＬＥ ＳＩＤＥ ＢＡＮＤ）波を生成する構成としてもよい。すなわち、第１の変調及び第２の変調は、シングルサイドバンド変調であってもよい。また、レーダ装置１は、増幅器、ＡＧＣ（Ａｕｔｏｍａｔｉｃ Ｇａｉｎ Ｃｏｎｔｒｏｌ）回路又はフィルタ回路等を用いてもよい。

【0070】

第１の変調信号は、減少する周波数を有するダウンチャープから構成されるようにしてもよい。この場合、第２の変調信号は、所定の期間Ｔ_ｓ内で、第１の周波数ｆ_１において一定の周波数を保ち、その後周波数が減少する。また、第３の変調信号は、減少する周波数を有する正弦波となる。

【0071】

［付記１］
時間の経過に応じて周波数が直線的に上昇又は下降するように、高周波信号に第１の変調及び第２の変調を行った高周波変調信号を生成する変調部と、
前記高周波変調信号を放射する送信アンテナと、
前記送信アンテナの指向性のビーム幅が広い方向である第１の方向に配列され、かつ、物標に反射された前記高周波変調信号である反射信号を受信する複数の受信アンテナと、
前記反射信号に、前記第１の変調及び前記第２の変調に対応する復調を行う復調部と、
を含むレーダ装置。

【0072】

［付記２］
前記第１の変調は、時間の経過に応じて周波数が直線的に上昇又は下降することを一定の間隔で繰り返す変調であって、
前記第２の変調は、周波数が一定であって、前記間隔ごとに周波数に前記上昇した幅を加算又は前記下降した幅を減算する変調である
付記１に記載のレーダ装置。

【0073】

［付記３］
前記第１の変調及び前記第２の変調は、シングルサイドバンド変調である
付記１又は付記２に記載のレーダ装置。

【0074】

［付記４］
前記送信アンテナ及び前記受信アンテナは、前記高周波変調信号の周波数の変化に応じて、前記指向性のビーム幅が狭い方向である第２の方向に対してビーム方向が変化する
付記１から付記３の何れかに記載のレーダ装置。

【0075】

［付記５］
前記第１の変調及び前記第２の変調は、周期長が可変であり、かつ、互いに同期している
付記１から付記４の何れかに記載のレーダ装置。

【0076】

［付記６］
前記送信アンテナ及び前記受信アンテナは、給電線路で直列に接続される複数の放射素子を含む
付記１から付記５の何れかに記載のレーダ装置。

【0077】

［付記７］
前記給電線路は、給電の有無を切り替えるスイッチ回路を前記放射素子の間に含む
付記６に記載のレーダ装置。

【符号の説明】

【0078】

１ レーダ装置
１１ 局部発振器
１２ 第１の信号発生器
１３ 第２の信号発生器
１４ 第１の混合器
１５ 第２の混合器
１６ 送信アンテナ
１７ 受信アンテナ
１８ 第３の混合器
１９ 第４の混合器
２０ 第５の混合器
２１ Ａ／Ｄ変換器
２２ 信号処理部
２３ 方向性結合器
３１ 放射素子
３２ 給電線路
３３、３３Ａ、３３Ｂ スイッチ回路
３４ 終端抵抗

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】