特開 2024-157585 レーダアレイアンテナ校正装置、方法及びプログラム

(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】P2024157585

(43)【公開日】2024-11-08

(54)【発明の名称】レーダアレイアンテナ校正装置、方法及びプログラム

(51)【国際特許分類】

   G01S 7/40 20060101AFI20241031BHJP

【ＦＩ】

G01S7/40 121

G01S7/40 191

【審査請求】未請求

【請求項の数】10

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023071984

(22)【出願日】2023-04-26

(71)【出願人】

【識別番号】318006365

【氏名又は名称】ＪＲＣモビリティ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100119677

【弁理士】

【氏名又は名称】岡田 賢治

(74)【代理人】

【識別番号】100160495

【弁理士】

【氏名又は名称】畑 雅明

(74)【代理人】

【識別番号】100173716

【弁理士】

【氏名又は名称】田中 真理

(74)【代理人】

【識別番号】100115794

【弁理士】

【氏名又は名称】今下 勝博

(72)【発明者】

【氏名】時枝 幸伸

(72)【発明者】

【氏名】石村 直敬

(72)【発明者】

【氏名】毛塚 直哉

【テーマコード（参考）】

5J070

【Ｆターム（参考）】

5J070AB24

5J070AC02

5J070AC13

5J070AD05

5J070AD08

5J070AF03

5J070AK08

(57)【要約】

【課題】２次元アレイアンテナ装置の遠方界領域のみならず極近距離領域においても、各アンテナ素子の励振振幅及び励振位相を校正したうえで、サイドローブが小さいビームを所望方位角に形成することを目的とする。
【解決手段】校正用反射体ＲＣが位置する所定距離（遠方界領域でもよく、極近距離領域でもよい）において、校正用反射体ＲＣからのレーダ信号を実際に受信したうえで、２次元面内配置の各アンテナ素子の励振振幅及び励振位相の校正値を計算する。そして、被観測反射体ＲＯが位置する他の距離（当該所定距離によらず、遠方界領域でもよく、極近距離領域でもよい）において、被観測反射体ＲＯからのレーダ信号を実際に受信するまでもなく（実際に受信してもよい）、２次元面内配置の各アンテナ素子の励振位相の校正値に対する、２次元面内配置の各アンテナ素子の励振位相の補正値を計算する。
【選択図】図２

【特許請求の範囲】

【請求項1】

レーダ送受信装置として適用される２次元アレイアンテナ装置の各アンテナ素子の励振振幅及び励振位相を校正するレーダアレイアンテナ校正装置であって、
前記レーダ送受信装置の運用前において、前記２次元アレイアンテナ装置の正面方向及び前記２次元アレイアンテナ装置からの所定距離に位置する校正用反射体からのレーダ信号について、前記各アンテナ素子の受信振幅及び受信位相が同一振幅及び同一位相になるように、前記各アンテナ素子の励振振幅及び励振位相の校正値を計算する励振振幅位相校正部と、
前記レーダ送受信装置の運用前（又は運用時）において、前記２次元アレイアンテナ装置の正面方向及び前記２次元アレイアンテナ装置からの前記所定距離以外の他の距離に位置すると想定される（又は観測された）被観測反射体からのレーダ信号について、前記各アンテナ素子の受信位相が同一位相になるように、前記各アンテナ素子の励振位相の校正値に対する、前記各アンテナ素子の励振位相の補正値を計算する励振位相補正部と、
を備えることを特徴とするレーダアレイアンテナ校正装置。

【請求項2】

前記励振位相補正部は、前記各アンテナ素子と前記校正用反射体との間の距離から前記所定距離を減算した距離に対する、前記各アンテナ素子と前記被観測反射体との間の距離から前記他の距離を減算した距離の差分に基づいて、前記各アンテナ素子の励振位相の校正値に対する、前記各アンテナ素子の励振位相の補正値を計算する
ことを特徴とする、請求項１に記載のレーダアレイアンテナ校正装置。

【請求項3】

前記励振振幅位相校正部は、前記２次元アレイアンテナ装置の遠方界領域に対応する前記所定距離について、前記各アンテナ素子の励振振幅及び励振位相の校正値を計算し、
前記励振位相補正部は、前記遠方界領域に対応する前記他の距離と、前記２次元アレイアンテナ装置のフレネル領域に対応する前記他の距離と、について、前記各アンテナ素子の励振位相の校正値に対する、前記各アンテナ素子の励振位相の補正値を計算する
ことを特徴とする、請求項１又は２に記載のレーダアレイアンテナ校正装置。

【請求項4】

前記励振振幅位相校正部は、前記２次元アレイアンテナ装置のフレネル領域に対応する前記所定距離について、前記各アンテナ素子の励振振幅及び励振位相の校正値を計算し、
前記励振位相補正部は、前記フレネル領域に対応する前記他の距離と、前記２次元アレイアンテナ装置の遠方界領域に対応する前記他の距離と、について、前記各アンテナ素子の励振位相の校正値に対する、前記各アンテナ素子の励振位相の補正値を計算する
ことを特徴とする、請求項１又は２に記載のレーダアレイアンテナ校正装置。

【請求項5】

レーダ送受信装置として適用されＭＩＭＯを適用する２次元アレイアンテナ装置の各仮想アンテナ素子の励振振幅及び励振位相を校正するレーダアレイアンテナ校正装置であって、
前記レーダ送受信装置の運用前において、前記２次元アレイアンテナ装置の正面方向及び前記２次元アレイアンテナ装置からの所定距離に位置する校正用反射体からのレーダ信号について、前記各仮想アンテナ素子の受信振幅及び受信位相が同一振幅及び同一位相になるように、前記各仮想アンテナ素子の励振振幅及び励振位相の校正値を計算する励振振幅位相校正部と、
前記レーダ送受信装置の運用前（又は運用時）において、前記２次元アレイアンテナ装置の正面方向及び前記２次元アレイアンテナ装置からの前記所定距離以外の他の距離に位置すると想定される（又は観測された）被観測反射体からのレーダ信号について、前記各仮想アンテナ素子の受信位相が同一位相になるように、前記各仮想アンテナ素子の励振位相の校正値に対する、前記各仮想アンテナ素子の励振位相の補正値を計算する励振位相補正部と、
を備えることを特徴とするレーダアレイアンテナ校正装置。

【請求項6】

前記励振位相補正部は、前記各仮想アンテナ素子に対応する各送信アンテナ素子及び各受信アンテナ素子と前記校正用反射体との間の距離から前記所定距離を減算した距離に対する、前記各仮想アンテナ素子に対応する各送信アンテナ素子及び各受信アンテナ素子と前記被観測反射体との間の距離から前記他の距離を減算した距離の差分に基づいて、前記各仮想アンテナ素子の励振位相の校正値に対する、前記各仮想アンテナ素子の励振位相の補正値を計算する
ことを特徴とする、請求項５に記載のレーダアレイアンテナ校正装置。

【請求項7】

レーダ送受信装置として適用されＫＲ積拡張を適用する２次元アレイアンテナ装置の各実在アンテナ素子及び各非実在アンテナ素子の励振振幅及び励振位相を校正するレーダアレイアンテナ校正装置であって、
前記レーダ送受信装置の運用前において、前記２次元アレイアンテナ装置の正面方向及び前記２次元アレイアンテナ装置からの所定距離に位置する校正用反射体からのレーダ信号について、前記各実在アンテナ素子の受信振幅及び受信位相が同一振幅及び同一位相になるように、前記各実在アンテナ素子の励振振幅及び励振位相の校正値を計算する励振振幅位相校正部と、
前記各実在アンテナ素子の励振振幅及び励振位相の校正値に基づいて、前記各非実在アンテナ素子の励振振幅及び励振位相の校正値を計算するＫＲ積拡張校正部と、
前記レーダ送受信装置の運用前（又は運用時）において、前記２次元アレイアンテナ装置の正面方向及び前記２次元アレイアンテナ装置からの前記所定距離以外の他の距離に位置すると想定される（又は観測された）被観測反射体からのレーダ信号について、前記各実在アンテナ素子の受信位相が同一位相になるように、前記各実在アンテナ素子の励振位相の校正値に対する、前記各実在アンテナ素子の励振位相の補正値を計算する励振位相補正部と、
前記各実在アンテナ素子の励振位相の校正値に対する、前記各実在アンテナ素子の励振位相の補正値に基づいて、前記各非実在アンテナ素子の励振位相の校正値に対する、前記各非実在アンテナ素子の励振位相の補正値を計算するＫＲ積拡張補正部と、
を備えることを特徴とするレーダアレイアンテナ校正装置。

【請求項8】

前記励振位相補正部は、前記各実在アンテナ素子と前記校正用反射体との間の距離から前記所定距離を減算した距離に対する、前記各実在アンテナ素子と前記被観測反射体との間の距離から前記他の距離を減算した距離の差分に基づいて、前記各実在アンテナ素子の励振位相の校正値に対する、前記各実在アンテナ素子の励振位相の補正値を計算する
ことを特徴とする、請求項７に記載のレーダアレイアンテナ校正装置。

【請求項9】

レーダ送受信装置として適用される２次元アレイアンテナ装置の各アンテナ素子の励振振幅及び励振位相を校正するレーダアレイアンテナ校正方法であって、
前記レーダ送受信装置の運用前において、前記２次元アレイアンテナ装置の正面方向及び前記２次元アレイアンテナ装置からの所定距離に位置する校正用反射体からのレーダ信号について、前記各アンテナ素子の受信振幅及び受信位相が同一振幅及び同一位相になるように、前記各アンテナ素子の励振振幅及び励振位相の校正値があらかじめ計算されたうえで、
前記レーダ送受信装置の運用前（又は運用時）において、前記２次元アレイアンテナ装置の正面方向及び前記２次元アレイアンテナ装置からの前記所定距離以外の他の距離に位置すると想定される（又は観測された）被観測反射体からのレーダ信号について、前記各アンテナ素子の受信位相が同一位相になるように、前記各アンテナ素子の励振位相の校正値に対する、前記各アンテナ素子の励振位相の補正値を計算する励振位相補正ステップ、
を備えることを特徴とするレーダアレイアンテナ校正方法。

【請求項10】

レーダ送受信装置として適用される２次元アレイアンテナ装置の各アンテナ素子の励振振幅及び励振位相を校正するレーダアレイアンテナ校正プログラムであって、
前記レーダ送受信装置の運用前において、前記２次元アレイアンテナ装置の正面方向及び前記２次元アレイアンテナ装置からの所定距離に位置する校正用反射体からのレーダ信号について、前記各アンテナ素子の受信振幅及び受信位相が同一振幅及び同一位相になるように、前記各アンテナ素子の励振振幅及び励振位相の校正値があらかじめ計算されたうえで、
前記レーダ送受信装置の運用前（又は運用時）において、前記２次元アレイアンテナ装置の正面方向及び前記２次元アレイアンテナ装置からの前記所定距離以外の他の距離に位置すると想定される（又は観測された）被観測反射体からのレーダ信号について、前記各アンテナ素子の受信位相が同一位相になるように、前記各アンテナ素子の励振位相の校正値に対する、前記各アンテナ素子の励振位相の補正値を計算する励振位相補正ステップ、
をコンピュータに実行させるためのレーダアレイアンテナ校正プログラム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、レーダアレイアンテナを校正する技術に関する。

【背景技術】

【0002】

ミリ波等を適用して物標を検出する車載レーダ等において、アレイアンテナ装置の各アンテナ素子の励振振幅及び励振位相を校正する技術が、特許文献１等に開示されている。

【0003】

すなわち、各アンテナ素子の減衰器及び移相器において、製造誤差及び線路長誤差を考慮したうえで、サイドローブが小さいビームを所望方位角に形成する必要がある。そこで、アレイアンテナ装置の正面方向及び遠方界領域に位置する校正用反射体からのレーダ信号について、各アンテナ素子の受信振幅及び受信位相が同一振幅及び同一位相になるように、各アンテナ素子の励振振幅及び励振位相の校正値を計算するのである。

【0004】

ところで、アンテナ素子数が少数であっても大開口長及び高分解能を実現するために、アレイアンテナ装置にＭＩＭＯ及びＫＲ積拡張を適用する技術が、特許文献２～４等に開示されている。すなわち、ＭＩＭＯを用いて仮想アレイを構成し、ＫＲ積拡張を用いて信号の欠落を補間し、各仮想アンテナ素子の励振振幅及び励振位相を計算するのである。そして、各アンテナ素子を２次元面内に配置する技術が、一般的に知られている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】特表２０１４－５３２１６７号公報

【特許文献2】特開２０１９－０７１５２９号公報

【特許文献3】特開２０１９－０７０５５８号公報

【特許文献4】特開２０１９－０７１５３０号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

ところで、ミリ波等を適用する車載レーダ等において、１ｍ未満から１００ｍ程度まで等の広範囲に位置する物標を検出する必要がある。そして、アレイアンテナ装置の遠方界領域においては、サイドローブが小さいビームを所望方位角に形成することができることが既に分かっている。しかし、アレイアンテナ装置の極近距離領域においては、サイドローブが小さいビームを所望方位角に形成することができないことが新たに見出された。

【0007】

そして、アレイアンテナ装置の遠方界領域においては、ＭＩＭＯ及びＫＲ積拡張を適用するときには適用しないときと同様に、サイドローブが小さいビームを所望方位角に形成することができることが既に分かっている。しかし、アレイアンテナ装置の極近距離領域においては、ＭＩＭＯ及びＫＲ積拡張を適用するときには適用しないときと比べてさらに、サイドローブが小さいビームを所望方位角に形成することができないことが新たに見出された。さらに、２次元のアレイアンテナ装置においては、遠方界領域及び極近距離領域において、サイドローブが小さいビームを所望方位角に形成する技術が存在していない。

【0008】

そこで、前記課題を解決するために、本開示は、（１）２次元アレイアンテナ装置の遠方界領域のみならず極近距離領域においても、各アンテナ素子の励振振幅及び励振位相を校正したうえで、サイドローブが小さいビームを所望方位角に形成すること、及び、（２）ＭＩＭＯ及びＫＲ積拡張を適用する２次元アレイアンテナ装置の遠方界領域のみならず極近距離領域においても、各仮想アンテナ素子の励振振幅及び励振位相を校正したうえで、サイドローブが小さいビームを所望方位角に形成することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0009】

前記課題を解決するために、２次元アレイアンテナ装置の遠方界領域においては、レーダ信号波面がほぼ平面波面であることは勿論であるが、２次元アレイアンテナ装置の極近距離領域においては、レーダ信号波面が平面波面ではないことに新たに着目した。

【0010】

つまり、２次元アレイアンテナ装置の極近距離領域においては、２次元アレイアンテナ装置の遠方界領域と比べて、各アンテナ素子の受信振幅及び受信位相が同一振幅及び同一位相になるような、各アンテナ素子の励振振幅及び励振位相の校正値が異なることに新たに着目した。

【0011】

そこで、校正用反射体が位置する所定距離においては、校正用反射体からのレーダ信号を実際に受信したうえで、各アンテナ素子の励振振幅及び励振位相の校正値を計算する。ここで、当該所定距離として、遠方界領域でもよく、極近距離領域でもよい。

【0012】

そして、被観測反射体が位置する他の距離においては、被観測反射体からのレーダ信号を実際に受信するまでもなく（実際に受信してもよい）、各アンテナ素子の励振位相の校正値に対する、各アンテナ素子の励振位相の補正値を計算する。ここで、当該他の距離として、当該所定距離によらず、遠方界領域でもよく、極近距離領域でもよい。

【0013】

具体的には、本開示は、レーダ送受信装置として適用される２次元アレイアンテナ装置の各アンテナ素子の励振振幅及び励振位相を校正するレーダアレイアンテナ校正装置であって、前記レーダ送受信装置の運用前において、前記２次元アレイアンテナ装置の正面方向及び前記２次元アレイアンテナ装置からの所定距離に位置する校正用反射体からのレーダ信号について、前記各アンテナ素子の受信振幅及び受信位相が同一振幅及び同一位相になるように、前記各アンテナ素子の励振振幅及び励振位相の校正値を計算する励振振幅位相校正部と、前記レーダ送受信装置の運用前（又は運用時）において、前記２次元アレイアンテナ装置の正面方向及び前記２次元アレイアンテナ装置からの前記所定距離以外の他の距離に位置すると想定される（又は観測された）被観測反射体からのレーダ信号について、前記各アンテナ素子の受信位相が同一位相になるように、前記各アンテナ素子の励振位相の校正値に対する、前記各アンテナ素子の励振位相の補正値を計算する励振位相補正部と、を備えることを特徴とするレーダアレイアンテナ校正装置である。

【0014】

また、本開示は、レーダ送受信装置として適用される２次元アレイアンテナ装置の各アンテナ素子の励振振幅及び励振位相を校正するレーダアレイアンテナ校正方法であって、前記レーダ送受信装置の運用前において、前記２次元アレイアンテナ装置の正面方向及び前記２次元アレイアンテナ装置からの所定距離に位置する校正用反射体からのレーダ信号について、前記各アンテナ素子の受信振幅及び受信位相が同一振幅及び同一位相になるように、前記各アンテナ素子の励振振幅及び励振位相の校正値があらかじめ計算されたうえで、前記レーダ送受信装置の運用前（又は運用時）において、前記２次元アレイアンテナ装置の正面方向及び前記２次元アレイアンテナ装置からの前記所定距離以外の他の距離に位置すると想定される（又は観測された）被観測反射体からのレーダ信号について、前記各アンテナ素子の受信位相が同一位相になるように、前記各アンテナ素子の励振位相の校正値に対する、前記各アンテナ素子の励振位相の補正値を計算する励振位相補正ステップ、を備えることを特徴とするレーダアレイアンテナ校正方法である。

【0015】

また、本開示は、レーダ送受信装置として適用される２次元アレイアンテナ装置の各アンテナ素子の励振振幅及び励振位相を校正するレーダアレイアンテナ校正プログラムであって、前記レーダ送受信装置の運用前において、前記２次元アレイアンテナ装置の正面方向及び前記２次元アレイアンテナ装置からの所定距離に位置する校正用反射体からのレーダ信号について、前記各アンテナ素子の受信振幅及び受信位相が同一振幅及び同一位相になるように、前記各アンテナ素子の励振振幅及び励振位相の校正値があらかじめ計算されたうえで、前記レーダ送受信装置の運用前（又は運用時）において、前記２次元アレイアンテナ装置の正面方向及び前記２次元アレイアンテナ装置からの前記所定距離以外の他の距離に位置すると想定される（又は観測された）被観測反射体からのレーダ信号について、前記各アンテナ素子の受信位相が同一位相になるように、前記各アンテナ素子の励振位相の校正値に対する、前記各アンテナ素子の励振位相の補正値を計算する励振位相補正ステップ、をコンピュータに実行させるためのレーダアレイアンテナ校正プログラムである。

【0016】

これらの構成によれば、２次元アレイアンテナ装置の遠方界領域のみならず極近距離領域においても、各アンテナ素子の励振振幅及び励振位相を校正するとともに補正したうえで、サイドローブが小さいビームを所望方位角に形成することができる。

【0017】

また、本開示は、前記励振位相補正部は、前記各アンテナ素子と前記校正用反射体との間の距離から前記所定距離を減算した距離に対する、前記各アンテナ素子と前記被観測反射体との間の距離から前記他の距離を減算した距離の差分に基づいて、前記各アンテナ素子の励振位相の校正値に対する、前記各アンテナ素子の励振位相の補正値を計算することを特徴とするレーダアレイアンテナ校正装置である。

【0018】

この構成によれば、校正用反射体が位置する所定距離において、各アンテナ素子の励振位相の校正値を計算したうえで、被観測反射体が位置する他の距離において、各アンテナ素子の伝搬距離に基づいて、各アンテナ素子の励振位相の補正値を計算することができる。

【0019】

また、本開示は、前記励振振幅位相校正部は、前記２次元アレイアンテナ装置の遠方界領域に対応する前記所定距離について、前記各アンテナ素子の励振振幅及び励振位相の校正値を計算し、前記励振位相補正部は、前記遠方界領域に対応する前記他の距離と、前記２次元アレイアンテナ装置のフレネル領域に対応する前記他の距離と、について、前記各アンテナ素子の励振位相の校正値に対する、前記各アンテナ素子の励振位相の補正値を計算することを特徴とするレーダアレイアンテナ校正装置である。

【0020】

この構成によれば、通常の広さの電波暗室において、各アンテナ素子の励振位相の校正値を計算したうえで、被観測反射体が位置する他の距離（遠方界領域でもよく、極近距離領域でもよい）において、各アンテナ素子の励振位相の補正値を計算することができる。

【0021】

また、本開示は、前記励振振幅位相校正部は、前記２次元アレイアンテナ装置のフレネル領域に対応する前記所定距離について、前記各アンテナ素子の励振振幅及び励振位相の校正値を計算し、前記励振位相補正部は、前記フレネル領域に対応する前記他の距離と、前記２次元アレイアンテナ装置の遠方界領域に対応する前記他の距離と、について、前記各アンテナ素子の励振位相の校正値に対する、前記各アンテナ素子の励振位相の補正値を計算することを特徴とするレーダアレイアンテナ校正装置である。

【0022】

この構成によれば、さらに狭めの電波暗室において、各アンテナ素子の励振位相の校正値を計算したうえで、被観測反射体が位置する他の距離（極近距離領域でもよく、遠方界領域でもよい）において、各アンテナ素子の励振位相の補正値を計算することができる。

【0023】

また、本開示は、レーダ送受信装置として適用されＭＩＭＯを適用する２次元アレイアンテナ装置の各仮想アンテナ素子の励振振幅及び励振位相を校正するレーダアレイアンテナ校正装置であって、前記レーダ送受信装置の運用前において、前記２次元アレイアンテナ装置の正面方向及び前記２次元アレイアンテナ装置からの所定距離に位置する校正用反射体からのレーダ信号について、前記各仮想アンテナ素子の受信振幅及び受信位相が同一振幅及び同一位相になるように、前記各仮想アンテナ素子の励振振幅及び励振位相の校正値を計算する励振振幅位相校正部と、前記レーダ送受信装置の運用前（又は運用時）において、前記２次元アレイアンテナ装置の正面方向及び前記２次元アレイアンテナ装置からの前記所定距離以外の他の距離に位置すると想定される（又は観測された）被観測反射体からのレーダ信号について、前記各仮想アンテナ素子の受信位相が同一位相になるように、前記各仮想アンテナ素子の励振位相の校正値に対する、前記各仮想アンテナ素子の励振位相の補正値を計算する励振位相補正部と、を備えることを特徴とするレーダアレイアンテナ校正装置である。

【0024】

この構成によれば、ＭＩＭＯを適用する２次元アレイアンテナ装置の遠方界領域のみならず極近距離領域においても、各仮想アンテナ素子の励振振幅及び励振位相を校正するとともに補正したうえで、サイドローブが小さいビームを所望方位角に形成することができる。

【0025】

また、本開示は、前記励振位相補正部は、前記各仮想アンテナ素子に対応する各送信アンテナ素子及び各受信アンテナ素子と前記校正用反射体との間の距離から前記所定距離を減算した距離に対する、前記各仮想アンテナ素子に対応する各送信アンテナ素子及び各受信アンテナ素子と前記被観測反射体との間の距離から前記他の距離を減算した距離の差分に基づいて、前記各仮想アンテナ素子の励振位相の校正値に対する、前記各仮想アンテナ素子の励振位相の補正値を計算することを特徴とするレーダアレイアンテナ校正装置である。

【0026】

この構成によれば、校正用反射体が位置する所定距離において、各仮想アンテナ素子の励振位相の校正値を計算したうえで、被観測反射体が位置する他の距離において、各仮想アンテナ素子に対応する各送信アンテナ素子及び各受信アンテナ素子の伝搬距離に基づいて、各仮想アンテナ素子の励振位相の補正値を計算することができる。

【0027】

また、本開示は、レーダ送受信装置として適用されＫＲ積拡張を適用する２次元アレイアンテナ装置の各実在アンテナ素子及び各非実在アンテナ素子の励振振幅及び励振位相を校正するレーダアレイアンテナ校正装置であって、前記レーダ送受信装置の運用前において、前記２次元アレイアンテナ装置の正面方向及び前記２次元アレイアンテナ装置からの所定距離に位置する校正用反射体からのレーダ信号について、前記各実在アンテナ素子の受信振幅及び受信位相が同一振幅及び同一位相になるように、前記各実在アンテナ素子の励振振幅及び励振位相の校正値を計算する励振振幅位相校正部と、前記各実在アンテナ素子の励振振幅及び励振位相の校正値に基づいて、前記各非実在アンテナ素子の励振振幅及び励振位相の校正値を計算するＫＲ積拡張校正部と、前記レーダ送受信装置の運用前（又は運用時）において、前記２次元アレイアンテナ装置の正面方向及び前記２次元アレイアンテナ装置からの前記所定距離以外の他の距離に位置すると想定される（又は観測された）被観測反射体からのレーダ信号について、前記各実在アンテナ素子の受信位相が同一位相になるように、前記各実在アンテナ素子の励振位相の校正値に対する、前記各実在アンテナ素子の励振位相の補正値を計算する励振位相補正部と、前記各実在アンテナ素子の励振位相の校正値に対する、前記各実在アンテナ素子の励振位相の補正値に基づいて、前記各非実在アンテナ素子の励振位相の校正値に対する、前記各非実在アンテナ素子の励振位相の補正値を計算するＫＲ積拡張補正部と、を備えることを特徴とするレーダアレイアンテナ校正装置である。

【0028】

この構成によれば、ＫＲ積拡張を適用する２次元アレイアンテナ装置の遠方界領域のみならず極近距離領域においても、各実在アンテナ素子及び各非実在アンテナ素子の励振振幅及び励振位相を校正するとともに補正したうえで、サイドローブが小さいビームを所望方位角に形成することができる。

【0029】

また、本開示は、前記励振位相補正部は、前記各実在アンテナ素子と前記校正用反射体との間の距離から前記所定距離を減算した距離に対する、前記各実在アンテナ素子と前記被観測反射体との間の距離から前記他の距離を減算した距離の差分に基づいて、前記各実在アンテナ素子の励振位相の校正値に対する、前記各実在アンテナ素子の励振位相の補正値を計算することを特徴とするレーダアレイアンテナ校正装置である。

【0030】

この構成によれば、校正用反射体が位置する所定距離において、各実在アンテナ素子（及び各非実在アンテナ素子）の励振位相の校正値を計算したうえで、被観測反射体が位置する他の距離において、各実在アンテナ素子の伝搬距離に基づいて、各実在アンテナ素子（及び各非実在アンテナ素子）の励振位相の補正値を計算することができる。

【0031】

なお、上記各開示の発明は、可能な限り組み合わせることができる。

【発明の効果】

【0032】

このように、本開示は、（１）２次元アレイアンテナ装置の遠方界領域のみならず極近距離領域においても、各アンテナ素子の励振振幅及び励振位相を校正したうえで、サイドローブが小さいビームを所望方位角に形成すること、及び、（２）ＭＩＭＯ及びＫＲ積拡張を適用する２次元アレイアンテナ装置の遠方界領域のみならず極近距離領域においても、各仮想アンテナ素子の励振振幅及び励振位相を校正したうえで、サイドローブが小さいビームを所望方位角に形成することができる。

【図面の簡単な説明】

【0033】

【図1】本開示のレーダ送受信システムの構成を示す図である。

【図2】本開示のレーダ送受信システムの構成を示す図である。

【図3】本開示のアンテナ校正処理の手順を示す図である。

【図4】本開示の励振位相補正処理の原理を示す図である。

【図5】本開示の励振位相補正処理の内容を示す図である。

【図6】本開示の励振位相補正値メモリの内容を示す図である。

【図7】本開示の励振位相補正値メモリの内容を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0034】

添付の図面を参照して本開示の実施形態を説明する。以下に説明する実施形態は本開示の実施の例であり、本開示は以下の実施形態に制限されるものではない。

【0035】

（本開示のレーダ送受信システムの構成）
本開示のレーダ送受信システムの構成を図１、２に示す。本開示のアンテナ校正処理の手順を図３に示す。レーダ送受信システムＳは、アレイアンテナ装置１及びアレイアンテナ校正装置２を備える。レーダ送受信システムＳは、ミリ波等を適用して物標を検出する車載レーダ等として利用される。アレイアンテナ装置１は、本開示では、ＭＩＭＯ及びＫＲ積拡張を適用する２次元アレイアンテナ装置であるが、変形例として、ＭＩＭＯを適用するがＫＲ積拡張を適用しない２次元アレイアンテナ装置でもよく、ＫＲ積拡張を適用するがＭＩＭＯを適用しない２次元アレイアンテナ装置でもよく、ＭＩＭＯ及びＫＲ積拡張を適用しない２次元アレイアンテナ装置でもよく、容易に変形することができる。

【0036】

アレイアンテナ装置１は、実在送信アンテナ素子Ｔ０、Ｔ１、Ｔ３、非実在送信アンテナ素子Ｔ２、実在受信アンテナ素子Ｒ０、Ｒ２、Ｒ３、非実在受信アンテナ素子Ｒ１、直交分離処理部Ｄ０～Ｄ３、第１仮想アンテナ素子Ｖ０、Ｖ２、Ｖ３、Ｖ４、Ｖ６、Ｖ７、Ｖ１２、Ｖ１４、Ｖ１５及び第２仮想アンテナ素子Ｖ１、Ｖ５、Ｖ８、Ｖ９、Ｖ１０、Ｖ１１、Ｖ１３を備える。当該第１仮想アンテナ素子は、実在送信アンテナ素子Ｔ０、Ｔ１、Ｔ３及び実在受信アンテナ素子Ｒ０、Ｒ２、Ｒ３に由来するものである。当該第２仮想アンテナ素子は、非実在送信アンテナ素子Ｔ２又は非実在受信アンテナ素子Ｒ１に由来するものである。アレイアンテナ校正装置２は、励振振幅位相校正部２１、ＫＲ積拡張校正部２２、励振位相補正部２３及びＫＲ積拡張補正部２４を備え、図３に示したアレイアンテナ校正プログラムをコンピュータにインストールし実現される。

【0037】

実在送信アンテナ素子Ｔ０、Ｔ１、Ｔ３は、レーダ照射信号を同時に送信する。実在受信アンテナ素子Ｒ０、Ｒ２、Ｒ３は、合成レーダ反射信号を受信する。直交分離処理部Ｄ０は、実在受信アンテナ素子Ｒ０が受信した合成レーダ反射信号のうち、実在送信アンテナ素子Ｔ０、Ｔ１、Ｔ３が送信したレーダ照射信号成分を、第１仮想アンテナ素子Ｖ０、Ｖ４、Ｖ１２に出力する。直交分離処理部Ｄ１は、仮想的なものである。直交分離処理部Ｄ２は、実在受信アンテナ素子Ｒ２が受信した合成レーダ反射信号のうち、実在送信アンテナ素子Ｔ０、Ｔ１、Ｔ３が送信したレーダ照射信号成分を、第１仮想アンテナ素子Ｖ２、Ｖ６、Ｖ１４に出力する。直交分離処理部Ｄ３は、実在受信アンテナ素子Ｒ３が受信した合成レーダ反射信号のうち、実在送信アンテナ素子Ｔ０、Ｔ１、Ｔ３が送信したレーダ照射信号成分を、第１仮想アンテナ素子Ｖ３、Ｖ７、Ｖ１５に出力する。そして、ＫＲ積拡張を用いて信号の欠落を補間し、当該第１仮想アンテナ素子の励振振幅及び励振位相に基づいて、当該第２仮想アンテナ素子の励振振幅及び励振位相を計算するのである。

【0038】

実在送信アンテナ素子Ｔ０、Ｔ１、Ｔ３は、レーダ照射信号を同時に送信するのではなく時分割に送信してもよい。実在受信アンテナ素子Ｒ０、Ｒ２、Ｒ３は、時分割レーダ反射信号を受信してもよい。直交分離処理部Ｄ０は、実在受信アンテナ素子Ｒ０が受信した時分割レーダ反射信号のうち、実在送信アンテナ素子Ｔ０、Ｔ１、Ｔ３が送信したレーダ照射信号成分を、第１仮想アンテナ素子Ｖ０、Ｖ４、Ｖ１２に出力してもよい。直交分離処理部Ｄ１は、仮想的なものである。直交分離処理部Ｄ２は、実在受信アンテナ素子Ｒ２が受信した時分割レーダ反射信号のうち、実在送信アンテナ素子Ｔ０、Ｔ１、Ｔ３が送信したレーダ照射信号成分を、第１仮想アンテナ素子Ｖ２、Ｖ６、Ｖ１４に出力してもよい。直交分離処理部Ｄ３は、実在受信アンテナ素子Ｒ３が受信した時分割レーダ反射信号のうち、実在送信アンテナ素子Ｔ０、Ｔ１、Ｔ３が送信したレーダ照射信号成分を、第１仮想アンテナ素子Ｖ３、Ｖ７、Ｖ１５に出力してもよい。そして、ＫＲ積拡張を用いて信号の欠落を補間し、当該第１仮想アンテナ素子の励振振幅及び励振位相に基づいて、当該第２仮想アンテナ素子の励振振幅及び励振位相を計算するのである。

【0039】

図１の下段に示したように、アレイアンテナ校正装置２の校正対象のアレイアンテナ装置１は、実在送信アンテナ素子Ｔ０、Ｔ１、Ｔ３、非実在送信アンテナ素子Ｔ２、実在受信アンテナ素子Ｒ０、Ｒ２、Ｒ３及び非実在受信アンテナ素子Ｒ１を、２次元面内に配置している。具体的には、実在送信アンテナ素子Ｔ０、Ｔ１、Ｔ３及び非実在送信アンテナ素子Ｔ２は、図１の上下方向に配置されており、実在受信アンテナ素子Ｒ０、Ｒ２、Ｒ３及び非実在受信アンテナ素子Ｒ１は、図１の左右方向に配置されている。

【0040】

ここで、ＭＩＭＯ及びＫＲ積拡張を適用する。すると、第１仮想アンテナ素子Ｖ０、Ｖ２、Ｖ３及び第２仮想アンテナ素子Ｖ１は、図１の左右方向かつ２次元面内の第１行目に配置される。そして、第１仮想アンテナ素子Ｖ４、Ｖ６、Ｖ７及び第２仮想アンテナ素子Ｖ５は、図１の左右方向かつ２次元面内の第２行目に配置される。そして、第２仮想アンテナ素子Ｖ８、Ｖ９、Ｖ１０、Ｖ１１は、図１の左右方向かつ２次元面内の第３行目に配置される。そして、第１仮想アンテナ素子Ｖ１２、Ｖ１４、Ｖ１５及び第２仮想アンテナ素子Ｖ１３は、図１の左右方向かつ２次元面内の第４行目に配置される。

【0041】

励振振幅位相校正部２１は、レーダ送受信システムＳの運用前（工場出荷時又は経年変化補償前）において、アレイアンテナ装置１の正面方向及びアレイアンテナ装置１からの所定距離に位置する校正用反射体ＲＣからのレーダ信号を受信する（ステップＳ１）。ここで、当該所定距離として、遠方界領域でもよく、極近距離領域でもよい。

【0042】

励振振幅位相校正部２１は、各第１仮想アンテナ素子Ｖ０、Ｖ２、Ｖ３、Ｖ４、Ｖ６、Ｖ７、Ｖ１２、Ｖ１４、Ｖ１５の受信振幅及び受信位相が同一振幅及び同一位相になるように、当該第１仮想アンテナ素子の励振振幅及び励振位相の校正値を計算する（ステップＳ２）。ＫＲ積拡張校正部２２は、ＫＲ積拡張を用いて信号の欠落を補間し、当該第１仮想アンテナ素子の励振振幅及び励振位相の校正値に基づいて、各第２仮想アンテナ素子Ｖ１、Ｖ５、Ｖ８、Ｖ９、Ｖ１０、Ｖ１１、Ｖ１３の励振振幅及び励振位相の校正値を計算する（ステップＳ３）。よって、当該第１仮想アンテナ素子及び当該第２仮想アンテナ素子の減衰器及び移相器において、製造誤差及び線路長誤差が補償される。

【0043】

ところで、ミリ波等を適用する車載レーダ等において、１ｍ未満から１００ｍ程度まで等の広範囲に位置する物標を検出する必要がある。そして、励振振幅位相校正部２１及びＫＲ積拡張校正部２２のステップＳ１～Ｓ３のみでも、校正用反射体ＲＣが位置する所定距離においては、サイドローブが小さいビームを所望方位角に形成することができる。しかし、励振振幅位相校正部２１及びＫＲ積拡張校正部２２のステップＳ１～Ｓ３のみでは、被観測反射体ＲＯが位置する他の距離においては、サイドローブが小さいビームを所望方位角に形成することができない。そこで、励振位相補正部２３及びＫＲ積拡張補正部２４によるステップＳ４～Ｓ６を用いて、上記の課題を解決するのである。

【0044】

（本開示の励振位相補正処理の原理）
本開示の励振位相補正処理の原理を図４に示す。図４では、簡単のために、第１仮想アンテナ素子Ｖ０、Ｖ２、Ｖ３、Ｖ４、Ｖ６、Ｖ７、Ｖ１２、Ｖ１４、Ｖ１５に代えて、アンテナ素子Ａ０は、アンテナ素子面の原点（０、０、０）に位置するとし、アンテナ素子Ａ１は、アンテナ素子面の位置（ｘ、ｙ、０）に位置するとし、校正用反射体ＲＣ又は被観測反射体ＲＯは、アンテナ素子Ａ０の正面方向に位置するとした。

【0045】

図４の左欄では、校正用反射体ＲＣは、アンテナ素子Ａ０の遠方界領域（距離Ｒ_Ｃ）に位置する。ここで、アンテナ素子Ａ０、Ａ１の遠方界領域においては、レーダ信号波面Ｗ０、Ｗ１は、ほぼ平面波面をなす。そして、アンテナ素子Ａ１と校正用反射体ＲＣとの間の往復距離から、アンテナ素子Ａ０と校正用反射体ＲＣとの間の往復距離を減算した距離は、Δφ_Ｃ・λ／２πになる。しかし、伝搬位相差Δφ_Ｃは、後述の数式５の最右辺のうち、距離Ｒに依存しない第１項を含むが、距離Ｒに反比例する第２項をほぼ含まない。そして、アンテナ素子Ａ１の減衰器及び移相器において、製造誤差及び線路長誤差が補償されるとともに、伝搬位相差Δφ_Ｃが補償される。よって、各アンテナ素子Ａ０、Ａ１（同様に各第１仮想アンテナ素子Ｖ０、Ｖ２、Ｖ３、Ｖ４、Ｖ６、Ｖ７、Ｖ１２、Ｖ１４、Ｖ１５でも）の受信位相は、同一位相になる。そして、サイドローブが小さいビームを所望方位角に形成することができる。

【0046】

図４の中欄では、被観測反射体ＲＯは、アンテナ素子Ａ０の遠方界領域（距離Ｒ_Ｆ）に位置する。ここで、アンテナ素子Ａ０、Ａ１の遠方界領域においては、レーダ信号波面Ｗ０、Ｗ１は、ほぼ平面波面をなす。そして、アンテナ素子Ａ１と被観測反射体ＲＯとの間の往復距離から、アンテナ素子Ａ０と被観測反射体ＲＯとの間の往復距離を減算した距離は、Δφ_Ｆ・λ／２πになる。しかし、伝搬位相差Δφ_Ｆは、後述の数式５の最右辺のうち、距離Ｒに依存しない第１項を含むが、距離Ｒに反比例する第２項をほぼ含まない。そして、アンテナ素子Ａ１の減衰器及び移相器において、製造誤差及び線路長誤差が既に補償されるとともに、伝搬位相差Δφ_Ｆ（≒Δφ_Ｃ）が既にほぼ補償される。よって、各アンテナ素子Ａ０、Ａ１（同様に各第１仮想アンテナ素子Ｖ０、Ｖ２、Ｖ３、Ｖ４、Ｖ６、Ｖ７、Ｖ１２、Ｖ１４、Ｖ１５でも）の受信位相は、同一位相になる。そして、サイドローブが小さいビームを所望方位角に形成することができる。

【0047】

図４の右欄では、被観測反射体ＲＯは、アンテナ素子Ａ０の極近距離領域（距離Ｒ_Ｎ）に位置する。ここで、アンテナ素子Ａ０、Ａ１の極近距離領域においては、レーダ信号波面Ｗ０、Ｗ１は、平面波面をなさない。そして、アンテナ素子Ａ１と被観測反射体ＲＯとの間の往復距離から、アンテナ素子Ａ０と被観測反射体ＲＯとの間の往復距離を減算した距離は、Δφ_Ｎ・λ／２πになる。さらに、伝搬位相差Δφ_Ｎは、後述の数式５の最右辺のうち、距離Ｒに依存しない第１項を含むうえに、距離Ｒに反比例する第２項も含む。よって、アンテナ素子Ａ１の減衰器及び移相器において、製造誤差及び線路長誤差が既に補償されるものの、伝搬位相差Δφ_Ｎ（≠Δφ_Ｃ）が未だ補償されない。そして、各アンテナ素子Ａ０、Ａ１（同様に各第１仮想アンテナ素子Ｖ０、Ｖ２、Ｖ３、Ｖ４、Ｖ６、Ｖ７、Ｖ１２、Ｖ１４、Ｖ１５でも）の受信位相は、同一位相にならない。さらに、サイドローブが小さいビームを所望方位角に形成することができない。

【0048】

そこで、励振位相補正部２３は、レーダ送受信システムＳの運用前（工場出荷時又は経年変化補償前）において、アレイアンテナ装置１の正面方向及びアレイアンテナ装置１からの上記所定距離Ｒ_Ｃ以外の他の距離Ｒ_Ｎに位置すると想定される被観測反射体ＲＯからのレーダ信号を想定する（ステップＳ４）。ここで、当該他の距離として、当該所定距離Ｒ_Ｃによらず、極近距離領域（距離Ｒ_Ｎ）でもよく、遠方界領域（距離Ｒ_Ｆ）でもよい。

【0049】

或いは、励振位相補正部２３は、レーダ送受信システムＳの運用時（工場出荷後又は経年変化補償後）において、アレイアンテナ装置１の正面方向及びアレイアンテナ装置１からの上記所定距離Ｒ_Ｃ以外の他の距離Ｒ_Ｎに位置すると観測された被観測反射体ＲＯからのレーダ信号を受信する（ステップＳ４）。ここで、当該他の距離として、当該所定距離Ｒ_Ｃによらず、極近距離領域（距離Ｒ_Ｎ）でもよく、遠方界領域（距離Ｒ_Ｆ）でもよい。

【0050】

そして、励振位相補正部２３は、各アンテナ素子Ａ０、Ａ１の受信位相が同一位相になるように、各アンテナ素子Ａ０、Ａ１の励振位相の校正値に対する、各アンテナ素子Ａ０、Ａ１の励振位相の補正値を計算する（ステップＳ５）。よって、各アンテナ素子Ａ０、Ａ１の減衰器及び移相器において、製造誤差及び線路長誤差が補償されるとともに、伝搬位相差Δφ_Ｎ（≠Δφ_Ｃ）が補償される。各第１仮想アンテナ素子Ｖ０、Ｖ２、Ｖ３、Ｖ４、Ｖ６、Ｖ７、Ｖ１２、Ｖ１４、Ｖ１５でも、同様である。各第２仮想アンテナ素子Ｖ１、Ｖ５、Ｖ８、Ｖ９、Ｖ１０、Ｖ１１、Ｖ１３でも、信号の欠落の補完が可能である。

【0051】

具体的には、励振位相補正部２３は、以下の処理を実行する（ステップＳ５）。まず、アンテナ素子Ａ１と校正用反射体ＲＣとの間の往復距離から、上記所定距離の往復分２Ｒ_Ｃを減算した距離Δφ_Ｃ・λ／２πを計算する。次に、アンテナ素子Ａ１と被観測反射体ＲＯとの間の往復距離から、上記他の距離の往復分２Ｒ_Ｎを減算した距離Δφ_Ｎ・λ／２πを計算する。次に、距離Δφ_Ｃ・λ／２πに対する距離Δφ_Ｎ・λ／２πの差分に基づいて、アンテナ素子Ａ１の励振位相の校正値に対する、アンテナ素子Ａ１の励振位相の補正値Δφ_Ｎ－Δφ_Ｃを計算する。各第１仮想アンテナ素子Ｖ０、Ｖ２、Ｖ３、Ｖ４、Ｖ６、Ｖ７、Ｖ１２、Ｖ１４、Ｖ１５でも、同様である。各第２仮想アンテナ素子Ｖ１、Ｖ５、Ｖ８、Ｖ９、Ｖ１０、Ｖ１１、Ｖ１３でも、信号の欠落の補完が可能である。

【0052】

このように、ＭＩＭＯ及びＫＲ積拡張を適用する２次元のアレイアンテナ装置１の遠方界領域のみならず極近距離領域においても、各第１仮想アンテナ素子及び各第２仮想アンテナ素子の励振振幅及び励振位相を校正するとともに補正したうえで、サイドローブが小さいビームを所望方位角に形成することができる。

【0053】

そして、校正用反射体ＲＣが位置する所定距離において、各第１仮想アンテナ素子の励振位相（及び各第２仮想アンテナ素子）の校正値を計算したうえで、被観測反射体ＲＯが位置する他の距離において、各実在アンテナ素子の伝搬距離に基づいて、各第１仮想アンテナ素子（及び各第２仮想アンテナ素子）の励振位相の補正値を計算することができる。

【0054】

（本開示の励振位相補正処理の内容）
本開示の励振位相補正処理の内容を図５に示す。図５では、図１に従って、第１仮想アンテナ素子Ｖ０、Ｖ２、Ｖ３、Ｖ４、Ｖ６、Ｖ７、Ｖ１２、Ｖ１４、Ｖ１５を考えて、実在送信アンテナ素子Ｔ０、Ｔ１、Ｔ３は、アンテナ素子面の負の位置（ｘ_Ｔ、ｙ_Ｔ、０）に位置するとし、実在受信アンテナ素子Ｒ０、Ｒ２、Ｒ３は、アンテナ素子面の正の位置（ｘ_Ｒ、ｙ_Ｒ、０）に位置するとした。例えば、第１仮想アンテナ素子Ｖ０（Ｖ１５）を考えるときには、実在送信アンテナ素子Ｔ０（Ｔ３）の位置（ｘ_Ｔ、ｙ_Ｔ、０）及び実在受信アンテナ素子Ｒ０（Ｒ３）の位置（ｘ_Ｒ、ｙ_Ｒ、０）を考えればよい。そして、一般化のために、校正用反射体ＲＣ又は被観測反射体ＲＯ（距離Ｒ）は、（ｘ＝Ｒｃоｓθｓｉｎφ、ｙ＝Ｒｓｉｎθ、ｚ＝Ｒｃоｓθｃоｓφ）（アンテナ素子面の正面方向と比べて、微小仰角θ及び微小方位角φだけずれた方向）に位置するとした。

【0055】

図５の左欄では、励振位相補正部２３は、送信アンテナ素子と校正用反射体ＲＣ又は被観測反射体ＲＯとの間の距離Ｒ_Ｔを計算する（数式１）。ここで、数式１の最右辺において、距離Ｒが位置（ｘ_Ｔ、ｙ_Ｔ、０）と比べて十分に大きいことを考慮して、距離Ｒそのものの第１項と、距離Ｒに依存しない第２項と、距離Ｒに反比例する第３項と、のみを抽出する。

【数1】

【0056】

そして、励振位相補正部２３は、送信アンテナ素子と校正用反射体ＲＣ又は被観測反射体ＲＯとの間の距離Ｒ_Ｔから、校正用反射体ＲＣ又は被観測反射体ＲＯの距離Ｒを減算した距離Ｒ_Ｔ－Ｒに基づいて、伝搬位相差Δφ_Ｔ（図４のΔφ_Ｃ、Δφ_Ｆ、Δφ_Ｎの半分に対応）を計算する（数式２）。ここで、数式２の最右辺において、距離Ｒに依存しない第１項は、レーダ信号波面が平面波面であるときであっても生じる寄与であり、距離Ｒに反比例する第２項は、レーダ信号波面が平面波面でないときに初めて生じる寄与である。

【数2】

【0057】

図５の右欄では、励振位相補正部２３は、受信アンテナ素子と校正用反射体ＲＣ又は被観測反射体ＲＯとの間の距離Ｒ_Ｒを計算する（数式３）。ここで、数式３の最右辺において、距離Ｒが位置（ｘ_Ｒ、ｙ_Ｒ、０）と比べて十分に大きいことを考慮して、距離Ｒそのものの第１項と、距離Ｒに依存しない第２項と、距離Ｒに反比例する第３項と、のみを抽出する。

【数3】

【0058】

そして、励振位相補正部２３は、受信アンテナ素子と校正用反射体ＲＣ又は被観測反射体ＲＯとの間の距離Ｒ_Ｒから、校正用反射体ＲＣ又は被観測反射体ＲＯの距離Ｒを減算した距離Ｒ_Ｒ－Ｒに基づいて、伝搬位相差Δφ_Ｒ（図４のΔφ_Ｃ、Δφ_Ｆ、Δφ_Ｎの半分に対応）を計算する（数式４）。ここで、数式４の最右辺において、距離Ｒに依存しない第１項は、レーダ信号波面が平面波面であるときであっても生じる寄与であり、距離Ｒに反比例する第２項は、レーダ信号波面が平面波面でないときに初めて生じる寄与である。

【数4】

【0059】

励振位相補正部２３は、伝搬位相差Δφ_Ｔ及び伝搬位相差Δφ_Ｒ（図４のΔφ_Ｃ、Δφ_Ｆ、Δφ_Ｎの半分に対応）を合計して、伝搬位相差Δφ_Ｓ（図４のΔφ_Ｃ、Δφ_Ｆ、Δφ_Ｎに対応）を計算する（数式５）。ここで、数式５の最右辺において、距離Ｒに反比例する第２項は、ｘ_Ｔ ^２＋ｘ_Ｒ ^２、ｙ_Ｔ ^２＋ｙ_Ｒ ^２、ｘ_Ｔｙ_Ｔ＋ｘ_Ｒｙ_Ｒに比例しており、位置（ｘ_Ｔ、ｙ_Ｔ、０）、（ｘ_Ｒ、ｙ_Ｒ、０）が距離Ｒと比べて無視できないときにおける、各第１仮想アンテナ素子Ｖ０、Ｖ２、Ｖ３、Ｖ４、Ｖ６、Ｖ７、Ｖ１２、Ｖ１４、Ｖ１５の実在する受信位相と、各第２仮想アンテナ素子Ｖ１、Ｖ５、Ｖ８、Ｖ９、Ｖ１０、Ｖ１１、Ｖ１３の仮想的な受信位相と、（階段状の放物線）を反映している（図４の右欄を参照）。後述の図６、７では、伝搬位相差Δφ_Ｓを励振位相のずれ値という。

【数5】

【0060】

本開示の励振位相補正値メモリの内容を図６に示す。図６の上段では、励振振幅位相校正部２１は、アレイアンテナ装置１の遠方界領域に対応する上記所定距離Ｒ_Ｃについて、各第１仮想アンテナ素子Ｖｉ（ｉ＝０、２、３、４、６、７、１２、１４、１５）の励振振幅及び励振位相の校正値ΔＡ_ｉ（Ｒ_Ｃ）及びΔφ_ｉ（Ｒ_Ｃ）を計算し、励振振幅位相の校正値メモリ２５に書き込む（ステップＳ２）。ＫＲ積拡張校正部２２は、ＫＲ積拡張を用いて信号の欠落を補間し、当該第１仮想アンテナ素子Ｖｉの励振振幅及び励振位相の校正値ΔＡ_ｉ（Ｒ_Ｃ）及びΔφ_ｉ（Ｒ_Ｃ）に基づいて、各第２仮想アンテナ素子Ｖｉ（ｉ＝１、５、８、９、１０、１１、１３）の励振振幅及び励振位相の校正値ΔＡ_ｉ（Ｒ_Ｃ）及びΔφ_ｉ（Ｒ_Ｃ）を計算し、励振振幅位相の校正値メモリ２５に書き込む（ステップＳ３）。ここで、励振振幅及び励振位相の校正値は、複素数ΔＡ_ｉ（Ｒ_Ｃ）ｅｘｐ（ｊΔφ_ｉ（Ｒ_Ｃ））としてもよい。そして、レーダ送受信システムＳの運用前において、校正が補正される場合のみならず、レーダ送受信システムＳの運用時において、校正が補正される場合であっても、励振振幅及び励振位相の校正値は、校正値メモリ２５に書き込まれる。

【0061】

図６の中段では、励振位相補正部２３は、遠方界領域に対応する上記所定距離Ｒ_Ｃと、遠方界領域に対応する上記他の距離Ｒ_Оと、フレネル領域に対応する上記他の距離Ｒ_О’と、について、各第１仮想アンテナ素子Ｖｉ（ｉ＝０、２、３、４、６、７、１２、１４、１５）の励振位相のずれ値Δφ_Ｓｉ（Ｒ_Ｃ）、Δφ_Ｓｉ（Ｒ_О）、Δφ_Ｓｉ（Ｒ_О’）を計算し、励振位相のずれ値メモリ２６に書き込む（ステップＳ５）。ＫＲ積拡張補正部２４は、ＫＲ積拡張を用いて信号の欠落を補間し、当該第１仮想アンテナ素子Ｖｉの励振位相のずれ値Δφ_Ｓｉ（Ｒ_Ｃ）、Δφ_Ｓｉ（Ｒ_О）、Δφ_Ｓｉ（Ｒ_О’）に基づいて、各第２仮想アンテナ素子Ｖｉ（ｉ＝１、５、８、９、１０、１１、１３）の励振位相のずれ値Δφ_Ｓｉ（Ｒ_Ｃ）、Δφ_Ｓｉ（Ｒ_О）、Δφ_Ｓｉ（Ｒ_О’）を計算し、励振位相のずれ値メモリ２６に書き込む（ステップＳ６）。ここで、励振位相のずれ値は、図４のΔφ_Ｃ、Δφ_Ｆ、Δφ_Ｎに対応する。そして、レーダ送受信システムＳの運用前において、校正が補正される場合では、励振位相のずれ値は、ずれ値メモリ２６に書き込まれ、レーダ送受信システムＳの運用時において、校正が補正される場合では、励振位相のずれ値は、被観測反射体ＲＯの検出毎に計算される。

【0062】

図６の下段では、励振位相補正部２３は、遠方界領域に対応する上記所定距離Ｒ_Ｃと、遠方界領域に対応する上記他の距離Ｒ_Оと、フレネル領域に対応する上記他の距離Ｒ_О’と、について、各第１仮想アンテナ素子Ｖｉ（ｉ＝０、２、３、４、６、７、１２、１４、１５）の励振位相の校正値Δφ_ｉ（Ｒ_Ｃ）に対する、当該第１仮想アンテナ素子Ｖｉの励振位相の補正値０、Δφ_Ｓｉ（Ｒ_О）－Δφ_Ｓｉ（Ｒ_Ｃ）、Δφ_Ｓｉ（Ｒ_О’）－Δφ_Ｓｉ（Ｒ_Ｃ）を計算し、励振位相の補正値メモリ２７に書き込む（ステップＳ５）。ＫＲ積拡張補正部２４は、ＫＲ積拡張を用いて信号の欠落を補間し、当該第１仮想アンテナ素子Ｖｉの励振位相の補正値０、Δφ_Ｓｉ（Ｒ_О）－Δφ_Ｓｉ（Ｒ_Ｃ）、Δφ_Ｓｉ（Ｒ_О’）－Δφ_Ｓｉ（Ｒ_Ｃ）に基づいて、各第２仮想アンテナ素子Ｖｉ（ｉ＝１、５、８、９、１０、１１、１３）の励振位相の補正値０、Δφ_Ｓｉ（Ｒ_О）－Δφ_Ｓｉ（Ｒ_Ｃ）、Δφ_Ｓｉ（Ｒ_О’）－Δφ_Ｓｉ（Ｒ_Ｃ）を計算し、励振位相の補正値メモリ２７に書き込む（ステップＳ６）。ここで、励振位相の補正値は、図４のΔφ_Ｎ－Δφ_Ｃに対応する。そして、レーダ送受信システムＳの運用前において、校正が補正される場合では、励振位相の補正値は、補正値メモリ２７に書き込まれ、レーダ送受信システムＳの運用時において、校正が補正される場合では、励振位相の補正値は、被観測反射体ＲＯの検出毎に計算される。

【0063】

このように、通常の広さの電波暗室において、各第１仮想アンテナ素子（及び各第２仮想アンテナ素子）の励振位相の校正値を計算したうえで、被観測反射体ＲＯが位置する他の距離（遠方界領域でもよく、極近距離領域でもよい）において、各第１仮想アンテナ素子（及び各第２仮想アンテナ素子）の励振位相の補正値を計算することができる。なお、励振位相のずれ値及び補正値は、図６のように、距離ビン毎に計算してもよく、変形例として、複数の距離ビンを含む距離ブロック毎に計算してもよい。

【0064】

本開示の励振位相補正値メモリの内容を図７にも示す。図７の上段では、励振振幅位相校正部２１は、アレイアンテナ装置１のフレネル領域に対応する上記所定距離Ｒ_Ｃについて、各第１仮想アンテナ素子Ｖｉ（ｉ＝０、２、３、４、６、７、１２、１４、１５）の励振振幅及び励振位相の校正値ΔＡ_ｉ（Ｒ_Ｃ）及びΔφ_ｉ（Ｒ_Ｃ）を計算し、励振振幅位相の校正値メモリ２５に書き込む（ステップＳ２）。ＫＲ積拡張校正部２２は、ＫＲ積拡張を用いて信号の欠落を補間し、当該第１仮想アンテナ素子Ｖｉの励振振幅及び励振位相の校正値ΔＡ_ｉ（Ｒ_Ｃ）及びΔφ_ｉ（Ｒ_Ｃ）に基づいて、各第２仮想アンテナ素子Ｖｉ（ｉ＝１、５、８、９、１０、１１、１３）の励振振幅及び励振位相の校正値ΔＡ_ｉ（Ｒ_Ｃ）及びΔφ_ｉ（Ｒ_Ｃ）を計算し、励振振幅位相の校正値メモリ２５に書き込む（ステップＳ３）。ここで、励振振幅及び励振位相の校正値は、複素数ΔＡ_ｉ（Ｒ_Ｃ）ｅｘｐ（ｊΔφ_ｉ（Ｒ_Ｃ））としてもよい。そして、レーダ送受信システムＳの運用前において、校正が補正される場合のみならず、レーダ送受信システムＳの運用時において、校正が補正される場合であっても、励振振幅及び励振位相の校正値は、校正値メモリ２５に書き込まれる。

【0065】

図７の中段では、励振位相補正部２３は、フレネル領域に対応する上記所定距離Ｒ_Ｃと、遠方界領域に対応する上記他の距離Ｒ_Оと、フレネル領域に対応する上記他の距離Ｒ_О’と、について、各第１仮想アンテナ素子Ｖｉ（ｉ＝０、２、３、４、６、７、１２、１４、１５）の励振位相のずれ値Δφ_Ｓｉ（Ｒ_Ｃ）、Δφ_Ｓｉ（Ｒ_О）、Δφ_Ｓｉ（Ｒ_О’）を計算し、励振位相のずれ値メモリ２６に書き込む（ステップＳ５）。ＫＲ積拡張補正部２４は、ＫＲ積拡張を用いて信号の欠落を補間し、当該第１仮想アンテナ素子Ｖｉの励振位相のずれ値Δφ_Ｓｉ（Ｒ_Ｃ）、Δφ_Ｓｉ（Ｒ_О）、Δφ_Ｓｉ（Ｒ_О’）に基づいて、各第２仮想アンテナ素子Ｖｉ（ｉ＝１、５、８、９、１０、１１、１３）の励振位相のずれ値Δφ_Ｓｉ（Ｒ_Ｃ）、Δφ_Ｓｉ（Ｒ_О）、Δφ_Ｓｉ（Ｒ_О’）を計算し、励振位相のずれ値メモリ２６に書き込む（ステップＳ６）。ここで、励振位相のずれ値は、図４のΔφ_Ｃ、Δφ_Ｆ、Δφ_Ｎに対応する。そして、レーダ送受信システムＳの運用前において、校正が補正される場合では、励振位相のずれ値は、ずれ値メモリ２６に書き込まれ、レーダ送受信システムＳの運用時において、校正が補正される場合では、励振位相のずれ値は、被観測反射体ＲＯの検出毎に計算される。

【0066】

図７の下段では、励振位相補正部２３は、フレネル領域に対応する上記所定距離Ｒ_Ｃと、遠方界領域に対応する上記他の距離Ｒ_Оと、フレネル領域に対応する上記他の距離Ｒ_О’と、について、各第１仮想アンテナ素子Ｖｉ（ｉ＝０、２、３、４、６、７、１２、１４、１５）の励振位相の校正値Δφ_ｉ（Ｒ_Ｃ）に対する、当該第１仮想アンテナ素子Ｖｉの励振位相の補正値０、Δφ_Ｓｉ（Ｒ_О）－Δφ_Ｓｉ（Ｒ_Ｃ）、Δφ_Ｓｉ（Ｒ_О’）－Δφ_Ｓｉ（Ｒ_Ｃ）を計算し、励振位相の補正値メモリ２７に書き込む（ステップＳ５）。ＫＲ積拡張補正部２４は、ＫＲ積拡張を用いて信号の欠落を補間し、当該第１仮想アンテナ素子Ｖｉの励振位相の補正値０、Δφ_Ｓｉ（Ｒ_О）－Δφ_Ｓｉ（Ｒ_Ｃ）、Δφ_Ｓｉ（Ｒ_О’）－Δφ_Ｓｉ（Ｒ_Ｃ）に基づいて、各第２仮想アンテナ素子Ｖｉ（ｉ＝１、５、８、９、１０、１１、１３）の励振位相の補正値０、Δφ_Ｓｉ（Ｒ_О）－Δφ_Ｓｉ（Ｒ_Ｃ）、Δφ_Ｓｉ（Ｒ_О’）－Δφ_Ｓｉ（Ｒ_Ｃ）を計算し、励振位相の補正値メモリ２７に書き込む（ステップＳ６）。ここで、励振位相の補正値は、図４のΔφ_Ｎ－Δφ_Ｃに対応する。そして、レーダ送受信システムＳの運用前において、校正が補正される場合では、励振位相の補正値は、補正値メモリ２７に書き込まれ、レーダ送受信システムＳの運用時において、校正が補正される場合では、励振位相の補正値は、被観測反射体ＲＯの検出毎に計算される。

【0067】

このように、さらに狭めの電波暗室において、各第１仮想アンテナ素子（及び各第２仮想アンテナ素子）の励振位相の校正値を計算したうえで、被観測反射体ＲＯが位置する他の距離（極近距離領域でもよく、遠方界領域でもよい）において、各第１仮想アンテナ素子（及び各第２仮想アンテナ素子）の励振位相の補正値を計算することができる。なお、励振位相のずれ値及び補正値は、図７のように、距離ビン毎に計算してもよく、変形例として、複数の距離ビンを含む距離ブロック毎に計算してもよい。

【産業上の利用可能性】

【0068】

本開示のレーダアレイアンテナ校正装置、方法及びプログラムは、ミリ波等を適用して物標を検出する車載レーダ等において、（１）２次元アレイアンテナ装置の遠方界領域のみならず極近距離領域においても、各アンテナ素子の励振振幅及び励振位相を校正したうえで、サイドローブが小さいビームを所望方位角に形成することができ、（２）ＭＩＭＯ及びＫＲ積拡張を適用する２次元アレイアンテナ装置の遠方界領域のみならず極近距離領域においても、各仮想アンテナ素子の励振振幅及び励振位相を校正したうえで、サイドローブが小さいビームを所望方位角に形成することができる。

【符号の説明】

【0069】

Ｓ：レーダ送受信システム
１：アレイアンテナ装置
２：アレイアンテナ校正装置
Ｔ０、Ｔ１、Ｔ３：実在送信アンテナ素子
Ｔ２：非実在送信アンテナ素子
Ｒ０、Ｒ２、Ｒ３：実在受信アンテナ素子
Ｒ１：非実在受信アンテナ素子
Ｄ０～Ｄ３：直交分離処理部
Ｖ０、Ｖ２、Ｖ３、Ｖ４、Ｖ６、Ｖ７、Ｖ１２、Ｖ１４、Ｖ１５：第１仮想アンテナ素子
Ｖ１、Ｖ５、Ｖ８、Ｖ９、Ｖ１０、Ｖ１１、Ｖ１３：第２仮想アンテナ素子
２１：励振振幅位相校正部
２２：ＫＲ積拡張校正部
２３：励振位相補正部
２４：ＫＲ積拡張補正部
２５：校正値メモリ
２６：ずれ値メモリ
２７：補正値メモリ
ＲＣ：校正用反射体
ＲＯ：被観測反射体
Ａ０、Ａ１：アンテナ素子
Ｗ０、Ｗ１：レーダ信号波面

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】