雷达装置及天线装置

摘要

在垂直方向上等间隔配置，在水平方向上以规定的间隔配置的线性阵列的右侧4列构成发信CH，剩余的12列构成接收CH群。构成接收CH群的线性阵列中，中央4列线性阵列以各1列作为CH单位构成接收CH5～8，两侧8列(每一侧各4列)的线性阵列以各2列作为CH单位构成接收CH1～4。用接收CH5～8构成第1接收阵列，用接收CH1～8构成第2接收阵列。在广角中距离的检测处理中，用第1接收阵列进行信号合成，在长距离检测处理中，用第2接收阵列进行信号合成。发信阵列产生的辐射图案，使发信阵列的第2零值与第2接收阵列的第1零值一致，而且对发信阵列的第1零值进行补偿，使得发信阵列的第1零值与发信阵列的第1旁瓣之间的增益差在规定值以内。

权利要求

1.一种雷达装置，其特征在于， 具备：发信部，生成由连续波形成的探测波；

天线部，具备将所述探测波向空间辐射的发信天线及接收该探测波从反射标反射回来的反射波的接收天线；

接收部，输出将来自所述接收天线的接收信号降频变换到规定的频带的信号；以及信号处理部，对从所述接收部输出的信号进行规定的频率分析，将到所述反射标的距离、与所述反射标的相对速度、所述反射标存在的方位中的一个以上的信息输出，作为所述反射标的检测区域划分为比预先设定的设定距离近且比预先设定的设定角更广角的区域即第1检测区域和比所述设定距离远且是所述设定角的内侧的区域即第2检测区域时，所述接收天线作为阵列天线具备接收用的多个天线，同时由第1接收阵列和第2接收阵列构成，其中，所述第1接收阵列采用所述接收用的多个天线中相邻的规定数目的天线对所述第1检测区域进行探测，所述第2接收阵列采用所述多个天线的全部天线探测所述第2检测区域，作为用于所述第1、第2检测区域的探测，共用所述发信天线，

所述发信天线的辐射图案是，所述发信天线的辐射图案的、从主瓣起的第2个零值即第2零值与所述第2接收阵列的接收图案的、从主瓣起的第1个零值即第1零值大致一致，所述发信天线的辐射图案的第1旁瓣与该辐射图案的、从主瓣起的第1个零值即第1零值之间的电平差在规定值以内。

2.根据权利要求1所述的雷达装置，其特征在于，

所述发信天线的辐射图案的第1旁瓣包含于所述第1检测区域中，而不包含于所述第

2检测区域中。

3.根据权利要求2所述的雷达装置，其特征在于，

所述发信天线作为阵列天线具备发信用的多个天线，构成采用全部所述发信用的多个天线向所述第1及第2检测区域照射所述探测波的发信阵列，同时，与所述接收天线一起搭载在同一天线基板上。

4.根据权利要求1~3中的任一项所述的雷达装置，其特征在于，所述发信部将构成该发信部的电路部件安装于分立的发信电路基板上之后，加盖、附着焊球，然后被封装，搭载于母基板，其中，所述母基板接合有搭载了所述发信天线和所述接收天线的天线基板。

5.根据权利要求4所述的雷达装置，其特征在于，

所述接收部在将构成该接收部的电路部件安装于分立的接收电路基板之后，加盖，附着焊球，然后被封装，搭载于所述母基板。

6.根据权利要求4所述的雷达装置，其特征在于，

所述接收部在将构成该接收部的电路部件安装于分立的电路基板后，使焊球附着于该电路部件侧，被封装，搭载于所述母基板。

7.根据权利要求5或6所述的雷达装置，其特征在于，

所述天线基板侧形成同轴结构，所述发信电路基板侧形成波导管结构，而且这些结构部通过设置于所述母基板的波导管孔大致在直线上并排配置。

8.根据权利要求5或6所述的雷达装置，其特征在于，

所述天线基板侧形成同轴结构，所述接收电路基板侧形成波导管结构，而且这些结构部通过设置于所述母基板的波导管孔大致在直线上并排配置。

9.根据权利要求1～3、5以及6的任一项所述的雷达装置，其特征在于，所述接收部对于构成所述接收天线的每一天线构成一个接收信道，在每一该接收信道配置混频器，同时，配置所述混频器使得将向所述各混频器馈电的本地信号放大的放大器与对应的所述混频器之间的信号电气长度分别相同，所述接收天线与对应的所述混频器之间的信号电气长度分别相同。

10.根据权利要求1～3、5以及6的任一项所述的雷达装置，其特征在于，构成所述第2接收阵列的天线间的水平方向的间隔设定为所述探测波的波长的0.56倍～0.84倍之间。

11.根据权利要求1～3、5以及6的任一项所述的雷达装置，其特征在于，所述第1零值与所述第1旁瓣之间的电平差在5dB以内。

12.根据权利要求1～3、5以及6的任一项所述的雷达装置，其特征在于，所述第1零值的最小宽度根据作为检测对象的反射标中的小宽度的反射标决定。

13.根据权利要求3、5以及6的任一项所述的雷达装置，其特征在于，构成所述发信阵列的天线间的水平方向的间隔与构成所述第2接收阵列的天线间的水平方向的间隔设定为相同程度的间隔。

14.根据权利要求3、5以及6的任一项所述的雷达装置，其特征在于，构成所述发信阵列及所述接收阵列的各天线是在垂直方向上等间隔配置的线性阵列。

15.一种天线装置，具备将多个具有在第1方向上排列的多个发信用天线元件的天线元件群排列在与所述第1方向正交的第2方向上形成的发信天线；以及将多个具有在所述第1方向上排列的多个接收用天线元件的天线元件群排列在所述第2方向上形成的接收天线，所述天线装置适用于根据接收从所述发信天线向空间辐射的探测波被反射标反射回来的反射波的所述接收天线的接收信号进行所述反射标的检测处理的雷达装置，其特征在于，所述接收天线由第1接收阵列和第2接收阵列构成，

所述第1接收阵列采用所述接收用的多个天线元件群中的相邻的规定数目的天线元件群，对于比预先设定的设定距离近且比预先设定的设定角更广角的区域即第1检测区域进行探测，所述第2接收阵列采用全部所述多个天线元件群，对于比所述设定距离远且是所述设定角的内侧的区域即第2检测区域进行探测，作为所述第1、第2检测区域探测用天线共用所述发信天线，

进行馈电，使得所述发信天线的辐射图案是，所述发信天线的辐射图案的、从主瓣起的第2个零值即第2零值与所述第2接收阵列的接收图案的、从主瓣起的第1个零值即第1零值大致一致，所述发信天线的辐射图案的第1旁瓣与该辐射图案的、从主瓣起的第1个零值即第1零值之间的电平差在规定值以内。

说明书

雷达装置及天线装置

技术领域

[0001] 本发明涉及收发连续波以至少检测反射标存在的方位的雷达装置及使用于该雷达装置的合适的天线装置。

背景技术

[0002] 以往，通过收发连续波(雷达波)检测反射标的雷达装置搭载于汽车。而且这种雷达装置(车载用雷达装置)为了检测反射标(例如防护轨等路边物体、先行车辆)存在的方位，正确确定反射标的位置，将多个天线元件配置在预先规定的相等的间隔上而构成的阵列天线作为接收天线使用(参照例如专利文献1)。

[0003] 专利文献1：日本特开平8-181537号公报

[0004] 但是，在车载用雷达装置中，与到作为检测对象之一的车辆的距离相比，车辆的行驶速度快，因此有必要检测出远离车辆的位置(例如100m到200m左右)上存在的反射标的方位，将天线元件配置得能够使波束宽度集束为较窄，即能够使阵列天线的主瓣(main lobe)尖锐。

[0005] 因此，一般的车载用雷达装置能检测出反射标存在的方位的角度范围狭小(以下，将该角度范围虽然狭小但还是能够检测出在远离车辆的位置上存在的反射标的检测区域称为“通常检测区域”)，及早检测出从自己的车辆的侧方插入到前方的其他车辆是困难的。

[0006] 也就是说，对已有的车载用雷达装置，在维持能够检测出远离车辆的位置上存在的反射标的状态(也就是维持在通常检测区域的检测能力的状态)下，谋求能够在更宽的角度范围(以下称为“广角角度范围”)检测反射标的方位的能力。

[0007] 因此，除了通常检测区域外，还要能够在广角角度范围进行方位检测，为此考虑如下所述方法，例如，采用设置有以第1配置间隔配置多个天线元件的第1阵列天线和以设定得比第1配置间隔狭小的第2配置间隔配置多个天线元件的第2阵列天线的接收天线的方法。实际上，如果采用这种方法，除了通常检测区域外，还能够在广角角度范围进行方位检测。

[0008] 但是，用这种方法的情况下，存在接收天线面积变大，成本增加的问题。特别是在车载用雷达装置的情况下，对设置场所的限制非常大，增大接收天线的面积是有困难的。

发明内容

[0009] 本发明是鉴于上述情况而作出的，其目的在于，提供不增大接收天线的面积，除了通常检测区域外，能够以更广的角度范围检测反射标存在的方位的雷达装置及能够使用于该雷达装置的天线装置。

[0010] 为了解决上述課題，实现本发明的目的，本发明的雷达装置，其特征在于，具备生成连续波形成的探测波的发信部；具备将所述探测波向空间辐射的发信天线及接收该探测波从反射标反射回来的反射波的接收天线的天线部；输出将从所述接收天线来的接收信号降频变换到规定的频带的信号的接收部；以及对从所述接收部输出的信号进行规定的频率分析，将到所述反射标的距离、与所述反射标的相对速度、所述反射标存在的方位中的一个以上的信息输出的信号处理部，将所述反射标的检测区域划分为比预先设定的设定距离近并且比预先设定的设定角更广角的区域即第1检测区域以及比所述设定距离远并且是在所述设定角的内侧的区域即第2检测区域时，所述接收天线作为阵列天线具备接收用的多个天线，同时由用所述接收用的多个天线中的相邻的规定数目的天线对所述第1检测区域进行探测的第1接收阵列和用所述多个天线的全部探测所述第2检测区域的第2接收阵列构成，所述发信天线作为所述第1、第2检测区域的探测用的天线被共用，所述发信天线的辐射图案是，所述发信天线的辐射图案的第2零值与所述第2接收阵列的接收图案的第1零值大致一致，所述发信天线的辐射图案的第1旁瓣与该辐射图案的第1零值之间的电平差在规定值以内。

[0011] 如果采用本发明，则能够提供如下所述的雷达装置，即接收天线面积不增大，就能够检测通常检测区域，而且能够在更广的角度范围检测反射标存在的方位。

附图说明

[0012] 图1是表示本发明的实施方式的雷达装置的功能结构的方框图。

[0013] 图2表示本实施方式的雷达装置的天线基板的概观的图。

[0014] 图3是表示本实施方式的雷达装置的一截面结构的示意图。

[0015] 图4表示发信天线及接收天线各天线的增益的图。

[0016] 图5表示零值补偿的概念的图。

[0017] 图6为长距离用天线的增益和广角中距离用天线的增益的一示例的图。

[0018] 图7是说明收发合成增益的下限值、零值宽度和零值的最小宽度的图。

[0019] 图8是表示检测距离与允许的零值宽度之间的关系的曲线。

[0020] 图9是表示本实施方式的反射标检测处理的处理步骤的流程图。

[0021] 图10是表示长距离检测处理的子流程的图。

[0022] 图11是表示广角中距离检测处理的子流程的图。

[0023] 图12是说明频率调制宽度的延伸的概念的图。

[0024] 图13是说明滤波器频带的窄频带化的概念的图。

[0025] 符号说明

[0026] 10 天线部

[0027] 12 发信天线

[0028] 14 接收天线

[0029] 20 发信部

[0030] 21 振荡器

[0031] 22、24、32 放大器

[0032] 23 分配器

[0033] 30 LO信号放大部

[0034] 40 接收部

[0035] 42 混频器

[0036] 44 LO信号分配电路

[0037] 46、82、83、98 信号线路

[0038] 50 信号处理部

[0039] 51 视频放大器

[0040] 52 多路复用器

[0041] 53 AD变换器

[0042] 54 微机

[0043] 62 母基板

[0044] 64 天线基板

[0045] 66 发信部电路基板

[0046] 68 LO信号放大部电路基板

[0047] 70 接收部电路基板

[0048] 72、74 盖体

[0049] 76 BGA焊球

[0050] 80、81 波导管孔

[0051] 84、86 芯片电阻

[0052] 88 粘接剂

[0053] 90 发信天线用馈电盘

[0054] 92 接收天线用馈电盘

[0055] 94、96 同轴信号线

具体实施方式

[0056] 以下参照附图对本发明的雷达装置及天线装置的实施方式进行详细说明。还有，本发明不限定于下面所述的实施方式。

[0057] <实施方式>

[0058] 图1是表示本发明的实施方式的雷达装置的功能结构的方框图。图1中，本实施方式的雷达装置是FM-CW方式的雷达装置，具备天线部10、发信部20、本地信号(以下记为“LO信号”)放大部30、接收部40、以及信号处理部50。发信部20、LO信号放大部30、以及接收部40构成收发信电路部，在该收发信电路部的前级部配置天线部10，在后级部配置信号处理部50。

[0059] 下面，对图1所示的雷达装置的各结构部分的详细情况进行说明。图1中，天线部10具备构成天线系统的发信信道(CH)的发信天线12以及构成天线系统的接收信道群(CH1、CH2、…、CH8)的接收天线14。在这里，接收信道CH1由天线141，142构成，接收信道CH2由天线143，144构成，接收信道CH3由天线149，1410构成，接收信道CH4由天线1411，1412构成。另一方面，接收信道CH5～CH8分别由天线145～148构成。但是，图1的天线部10的结构只是表示其一个例子，并非限定于这些结构。又，在图1中，构成发信天线12及接收天线14的天线141～1412不必一定是分别为单个的天线，也可以是具备多个天线元件的阵列天线。

[0060] 发信部20具备输出作为雷达装置所必要的规定的调制信号的振荡器21、放大振荡器21的输出的放大器22、分配放大器22的输出的分配器23、以及输出端连接于发信天线12并且将分配器23的输出加以放大的放大器24。还有，放大器24是例如具有倍频功能的高频放大器(图1中例示2倍频放大器)。如果使用具有倍频功能的高频放大器，则相对于通过发信天线12向空间辐射的探测波(以下称为“雷达波”)的频率，可以使收发信电路部的设计频率降低到例如1/2(2倍频放大器的情况)，因此有收发信电路部的设计变得容易的优点。

[0061] LO信号放大部30具备对通过发信部20的分配器23提供的LO信号进行放大的放大器32。

[0062] 接收部40连接于接收天线14，具有基于通过发信部20的分配器23输入的LO信号对接收天线14接收的信号实施降频变换的混频器42。还有，混频器42是按每一接收CH设置的构成。又，在接收部40，构成对混频器42提供(分配)LO信号的电路即LO信号分配电路44，对连结天线部10与信号处理部50的信号线路46中的混频器42的配置位置进行调整，使对混频器42提供LO信号的供给路径长度(相当于LO信号＝L1，L2…)及对混频器42提供RF信号的供给路径长度(相当于RF信号＝D1，D2…)在各接收CH间为等距离(以下根据需要称为“接收CH的等长配线化”)。

[0063] 在这里，对于接收CH的等长配线化的概念进行说明。如图1所示，将LO信号放大部30的放大器32与混频器421、422之间的信号电气长度分别记为L1、L2，与接收CH1、CH2对应的各接收天线与混频器421、422之间的信号电气长度分别记为D1、D2时，混频器421、422配置为对LO信号能够满足“L1＝L2”的关系，对RF信号能够满足“D1＝D2”的关系。
对于其他混频器也一样。基于这样的等长配线化概念配置各混频器，能够减小各CH间的增益偏差及振幅偏差。

[0064] 还有，在图1中，将传送来自接收CH5～8的信号的信号线路46配置于中央，将传送来自接收CH1、2及接收CH3、4的信号的信号线路46配置于两侧，但不必限定于这样的结构。但是，在图中所示那样的结构的情况下，接收CH1、2与接收CH3、4形成对称形状，另一方面，对于接收CH5～8，与接收信号相关的相位关系处于反相关系，因此，接收CH1、2及接收CH3、4的信号漏入接收CH5～8的情况下，该漏入信号起到被抵消的作用。从而，如图所示，将接收CH5～8配置于中央，在其两侧配置接收CH1、2及接收CH3、4的结构是理想的结构。

[0065] 信号处理部50具备连接于混频器42并且将降频变换后的信号放大的视频放大器(AMP)51、将通过视频放大器51的与各接收CH对应的信号依次切换后输出到AD变换器53的多路复用器(Multiplexer：MUX)52、对多路复用器52的输出进行模拟-数字变换的AD变换器(ADC)53、以及基于AD变换器53的输出生成有关反射标的一个以上的信息并输出的微机54。在这里，在视频放大器51，设置将利用混频器42进行了降频变换的信号加以放大的放大电路56(561、562、…)、以及对放大电路56的出力信号施加频带限制后输出到多路复用器52的滤波器58(581、582、…)。又，微机54中，除了ROM、RAM、CPU等基本要素外，还设置能够对通过AD变换器53取入的数据实施高速傅立叶变换(FFT)处理等的处理手段(例如DSP)等。

[0066] 还有，图1所示的结构是大概的结构图，例如在接收部40的混频器42与信号处理部50的视频放大器51之间插入的滤波器等结构要素、在微机54与振荡器21之间插入的对振荡器21进行控制的控制电路(专用集成电路，Application Specific Integrated Circuit：ASIC)等结构要素都被省略。

[0067] 又，在图1所示的结构中，采用信号处理部50具备视频放大器51、多路复用器52、以及AD变换器53的结构，但是也可以形成将这些部件逐一从信号处理部50迁出，设置于接收部40的结构。

[0068] 下面，参照图1对如图1所示构成的雷达装置的大概的动作进行说明。由振荡器21生成、由放大器22放大的毫米波段或微波波段的高频信号由分配器23分配后，被输入放大器24及LO信号放大部的放大器32。放大器24采用来自分配器23的高频信号生成发信信号，通过发信天线12作为雷达波发送。

[0069] 从发信天线12发送并被反射标反射的雷达波(即反射波)被接收天线14所接收，被输入混频器42。对每一接收CH设置的各混频器42，将来自放大器32的LO信号混合于从接收天线14输入的接收信号中，由此，生成差拍信号。这些差拍信号，对于每一接收CH，被并行输入视频放大器51，由视频放大器5放大并加以频带限制后，由多路复用器52依次切换，再用A/D变换器53取样，输入微机54。在这里，A/D变换器53在雷达波的一个调制周期的期间、即雷达波的每一上升区间及下降区间，对从接收CH1～CH8中选择出的规定CH的合成输出进行取样处理。微机54用从A/D变换器53来的取样数据，运算例如反射标的方位信息、自己的车辆与反射标之间的相对距离信息、自己的车辆与反射标的相对速度信息等，将该信息输出到未图示的车辆控制器等。

[0070] 图2是表示本实施方式的雷达装置的天线基板的概观的图。在图2中，在天线基板64上以规定的图案配置形成为矩形的多个天线元件(补片(patch)天线)。这些天线元件用未图示的带状线路连接。又，这些带状线路被引导为在未图示的发信天线及接收天线的各馈电点合成。还有，在图2中，各天线元件的形状为矩形，但是也可以采用多角形、圆形、椭圆形等任意形状的天线元件。

[0071] 又，本实施方式的天线基板64中，将对空间垂直的方向(第1方向：纸面上下方向)上等间隔配置的天线元件群(以下称为“线性阵列”)以规定的间隔(该图的例子中为0.7λ：λ为发信信号的波长)配置于水平方向(第2方向：纸面的左右方向)。这些线性阵列中，纸面右侧的4列构成发信CH，其余的12列构成接收CH(接收CH群)。而且，构成接收CH群的线性阵列中，中央4列的线性阵列各以1列为CH单位构成接收CH群的接收CH5～8。另一方面，构成接收CH群的线性阵列中，两侧8列(每一侧各4列)线性阵列各以2列为CH单位构成接收CH群的接收CH1～4。即，纸面最左侧的2列线性阵列的输出被实施2阵列合成并构成接收CH1，与接收CH1相邻的2列线性阵列(接收CH1与CH5之间的线性阵列)的输出被实施2阵列合成并构成接收CH2。又，与接收CH8的右侧相邻的2列线性阵列的输出被实施2阵列合成并构成接收CH3，与接收CH3的右侧相邻的2列线性阵列的输出被实施2阵列合成并构成接收CH4。还有，在接收CH1～4的2阵列合成在天线基板64上实现。通过在天线基板64上实现2阵列合成，天线基板64与下述发信部电路基板及接收部电路基板的连接变得容易。特别是与发信部电路基板及接收部电路基板的连接，需要波导管结构的孔(下述波导管孔)，因此通过用天线基板64实现2阵列合成，就有不必设置多个波导管孔的优点。

[0072] 还有，在图2中，作为本实施方式的一个例子，表示出水平方向的元件间隔为0.7λ，但是元件间隔不必一定是0.7λ。但是，如果将元件间隔加大，则虽然对增益方面会有利，但第1零值(null)的位置向内侧(0°方向)移动，对正面方向的检测距离有影响，因此过大的元件间隔是不理想的。反之，如果元件间隔过小，则天线开口面积变小，天线增益变小。特别是如果元件间隔为0.5λ以下，则阵列因子(factor)形成的零值不发生，因此具有不必进行零值补偿(null filling)的优点，但是正面方向的天线增益小，难免要增加天线元件数目，因此过于狭窄的元件间隔是不理想的。从而，水平方向的元件间隔以0.7λ为基准，在±20％(0.56λ～0.84λ)的范围内是理想的，如果是在±10％(0.63λ～
0.77λ)的范围内则更理想。

[0073] 在如上所述构成的接收CH，本实施方式的雷达装置中，将用接收CH5～CH8(第1接收CH)进行信号合成的阵列结构定义为第1接收阵列，将用接收CH1～CH8的全部(第2接收CH)进行信号合成的阵列结构定义为第2接收阵列。还有，详细说明在后面进行，本实施方式的雷达装置中，定义对近距离(例如10m以内)或中距离(例如60m以内)的反射标进行广角检测的处理(以下称为“广角中距离检测处理”或简称为“广角中距离”)、以及对远距离(例如60m以上)的反射标进行检测的处理(以下称为“长距离检测处理”或简称为“长距离”)，在广角中距离检测处理的情况下，使用第1接收阵列，长距离检测处理的情况下，使用第2接收阵列。也就是说，适用于本实施方式的雷达装置的天线装置构成远近兼用的阵列天线，同时构成为根据反射标的探测距离切换使用接收用的2种接收图案并且一部分的阵列天线与反射标的探测距离无关地而可以共用。

[0074] 还有，使用第2接收阵列时，在信号处理部50，用模拟信号处理或数字信号处理对接收CH5与CH6的输出实施2阵列合成(为了方便，将该合成的接收CH称为接收CH9)，由此构成由天线145与天线146形成的2列线性阵列，同时将接收CH7与CH8的输出合成(为了方便，将该合成的接收CH称为接收CH10)，由此构成由天线147与天线148这2列形成的线性阵列。也就是采用由对2个天线的输出分别实施2阵列合成的线性阵列构成的CH1、CH2、CH9、CH10、CH3、CH4这6个接收CH的信号，构成第2接收阵列。信号处理部50采用来自实施了2阵列合成的6个接收CH的接收信号(差拍信号)，利用下述频率分析进行长距离检测处理。

[0075] 图3是表示本实施方式的雷达装置的一截面结构的示意图，详细地说，例示包含搭载于电路基板上的天线部、发信部、LO信号放大部、接收部的截面结构的一个例子。在图3中，形成有发信天线及接收天线的天线基板64(参照图2)用例如粘接剂88与母基板62固定。在其固定的母基板62，以天线基板64侧为下表面侧时，在其上表面侧，通过BGA焊球(BGA ball)76接合配置发信部20、LO信号放大部30、接收部40。

[0076] 在发信部20，构成发信部20的各结构要素(图3中图示放大器24)配置于发信部电路基板66的上部侧。在LO信号放大部30，构成LO信号放大部30的放大器32被配置于LO信号放大部电路基板68的上部侧。又，在发信部电路基板66及LO信号放大部电路基板68上，覆盖着发信部20及LO信号放大部30的各结构要素分别设置盖体(lid)72、74，这些盖体72、74能够实现高频电路部件的气密封，同时能够抑制不需要的高频信号的出射和入射。

[0077] 在接收部40，将构成接收部40的各结构要素(在图3中，除了混频器42外，还图示芯片电阻84、86等接收电路部件)配置于接收部电路基板70的下表面侧(母基板62侧)。又，BGA焊球76按照在接收部40处理的高频信号在电介质基板内的有效波长λ的1/4以下的规定的间隔配置，与接收部电路基板70的接地导体及母基板62的接地导体连接，形成用BGA焊球76与接收部电路基板70及母基板62的接地导体包围接收电路部件周围的结构。其结果是，混频器42形成被接收部电路基板70及BGA焊球76覆盖的结构，不使用盖体就能够封装接收电路部件，同时能够对接收电路部件实施电磁屏蔽(shield)，能够得到能减小从发信部20或LO信号放大部30射出可能进入接收部40的不要的电磁波的影响的效果。

[0078] 还有，在接收部40，也可以与发信部20及LO信号放大部30一样，形成在接收部电路基板70的上表面侧配置各结构要素，在其上部设置盖体(lid)的结构。

[0079] 又，发信部20的放大器24与发信天线之间的电气连接，利用在天线基板64上设置的发信天线用馈电盘90、设置在天线基板64内的与发信天线用馈电盘90连接的同轴信号线94、以及设置在同轴信号线94正上方的波导管孔80实现。利用这一结构，发信天线用馈电盘90与发信部20通过同轴结构的传输线和波导管结构的孔，大致并排配置在直线上，配线结构容易实现，同时也有减小传输损耗的效果。

[0080] 又，接收部40的混频器42与接收天线之间的电气连接，借助于设置在天线基板64上的接收天线用馈电盘92、设置在天线基板64内的与接收天线用馈电盘92连接的同轴信号线96、在同轴信号线96正上方设置的波导管孔81、以及配设在接收部电路基板70内且与混频器42的一端电气连接的信号线路98实现。借助于这一结构，接收天线用馈电盘92与信号线路98的一端，通过同轴结构的信号传输部与波导管结构的信号传输部，大致并排配置在直线上，天线部与发信部之间的连接结构变得容易，同时也有减小传输损耗的效果。

[0081] 而且，接收部40的混频器42与LO信号放大部30的放大器32之间的电气连接，通过配设在接收部电路基板70内且与混频器42的另一端电气连接的信号线路83、以及配设在母基板62内且通过BGA焊球76与放大器32及混频器42电气连接的信号线路82实现。如上所述，发信天线与发信部20之间的连接以及接收天线与接收部40之间的电气连接，利用母基板62的两端侧实现，因此，在母基板62的中央部生成很大的区域(电介质区域)。从而，混频器42与放大器32之间的电气连接可以利用该区域实现，所以能够进行高自由度的配线设计。

[0082] 还有，母基板62、天线基板64、发信部电路基板66、LO信号放大部电路基板68、以及接收部电路基板70，可以采用高频传输特性优异的树脂基板或陶瓷基板等各种基板，特别是发信部电路基板66、LO信号放大部电路基板68等搭载高输出的高频电路部件的基板，适合使用容易进行高频电路设计而且容易实现小型化的陶瓷基板。又，母基板62适合使用比陶瓷基板便宜的树脂基板，同时，天线基板64、接收部电路基板70适合使用比母基板62有更低的高频信号损耗的树脂基板。还有，母基板62、天线基板64、以及接收部电路基板70用树脂基板构成，接合为一体，可以采用将各基板间进行接合时的线胀系数相近的材料，因此，对于汽车使用的热环境下的热应力的接合可靠性与作为脆性材料的陶瓷基板相比，得到提高。这样能够加大接收部电路基板70的封装尺寸，因此能够用一体化的高频(特别是60GHz以上的毫米波)封装构成接收CH为6CH以上的接收部。

[0083] 下面对本实施方式的雷达装置的天线增益(发信系统及接收系统)进行说明。图4表示发信天线(发信阵列)的天线增益以及接收天线(第1接收阵列及第2接收阵列)的天线增益。图4中，实线所示的波形是发信阵列的天线增益，一点锁线所示的波形是第1接收阵列(第1接收CH)的天线增益，虚线所示的波形是第2接收阵列(第2接收CH)的天线增益。

[0084] 如上所述，第1接收阵列的天线增益由接收CH5～8(中央4列的线性阵列)形成，是在广角中距离检测处理中使用的天线增益，因此具有更广角度的指向性。另一方面，第2接收阵列的天线增益由接收CH1～8(对各天线实施2阵列合成的全部12列的线性阵列)形成，是长距离检测处理中使用的天线增益，因此与第1接收阵列相比具有较狭窄的指向性(增益大，接收波束宽度狭小)。

[0085] 又，发信阵列的天线增益是由发信CH(发信侧全部4列的线性阵列)形成的天线增益，如图所示具有比第2接收阵列的天线增益狭小的指向性。又，发信阵列的天线增益，使发信阵列的第2零值与第2接收阵列的第1零值一致，而且对发信阵列的第1零值进行补偿(fill)，使发信阵列的第1零值与发信阵列的第1旁瓣之间的增益差在规定值(例如5dB)以内。

[0086] 在这里，使发信阵列的第2零值与第2接收阵列的第1零值一致的第一个理由是为了确保长距离检测处理的收发合成增益，第二个理由是为了确保长距离检测处理的D/U比。

[0087] 在长距离检测处理中，检测区域不必是广角的，因此使用接收波束宽度狭小的第2接收阵列。另一方面，反射标的检测距离由发信阵列的增益与接收阵列(第2接收阵列)的增益之积(以下称为“收发合成增益”)决定，因此最好是使检测范围外的收发合成增益尽可能降低。因此，通过使检测范围外的发信阵列的第2零值与第2接收阵列的第1零值一致，反而能够提高检测范围内的收发合成增益。

[0088] 又，将长距离检测处理的检测区域假定为例如±20°，又将发信阵列的第2零值及第2接收阵列的第1零值的角度(方位)假定为±30°。另一方面，将检测区域设定为例如±20°的情况下，在信号处理的性质上，例如从30°的反射标反射来的反射信号在约-10°的角度位置作为接收信号出现(30°的反射信号以20°的位置为基准折返)。从而，在该30°的收发合成增益大的情况下，成为D/U比(Desire to Undesire ratio，希望和非希望之比)，对信号处理有不良影响。因此，如上所述，使发信阵列的第2零值与第2接收阵列的第1零值一致。

[0089] 又，对发信阵列的第1零值进行补偿，使发信阵列的第1零值与发信阵列的第1旁瓣之间的增益差在规定值(例如5dB)以内的第一个理由是为了确保广角中距离检测处理的收发合成增益，第二个理由是为了广角中距离检测处理的广角化(消除盲区)。

[0090] 本实施方式的雷达装置，在广角中距离检测处理中，以利用发信阵列的旁瓣(第1旁瓣)为一个要旨。这是为了在共用发信阵列的长距离检测处理中确保0°方向的检测距离(只利用发信阵列的主瓣的情况下，0°方向的增益低下，0°方向的检测距离变短)。另一方面，利用发信阵列的第1旁瓣的情况下，第1旁瓣附近的零值(位于比第1旁瓣更靠主瓣侧)的角度的检测距离会变小。因此，在本实施方式中，对发信天线进行增益控制，以对发信阵列的第1零值进行补偿(以下称为“零值补偿(null filling)”)。

[0091] 图5是表示零值补偿的概念的图。在图5中，左图是不进行零值补偿的情况下的辐射图案，右图是进行零值补偿的情况下的辐射图案。如图所示，±20°附近的零值(第1零值)得到补偿，±20°～±30°略多的增益大致平坦。其结果是，广角中距离检测处理中的收发合成增益得以确保，盲区消除，能够实现广角化。

[0092] 还有，零值补偿技术是公知的技术，在例如日本特开昭58-118971号公报中公开了，因此在这里不进行详细说明。

[0093] 图6表示基于上述概念形成的天线增益的一个例子。在图6中，左图所示的波形是发信阵列的天线增益(广角中距离·长距离共用)，中央上图所示的波形是第2接收阵列的天线增益(长距离模式用)，中央下图所示的波形是第1接收阵列的天线增益(广角中距离用)。从而，长距离用的收发合成增益为左图及中央上图所示的各波形的增益之和(右上图)，广角中距离用的收发合成增益为左图及中央下图所示的各波形的增益之和(右下图)。从各图可知，长距离检测处理及广角中距离检测处理的增益切换通过阵列增益被合适设定的第1接收阵列与第2接收阵列的适当切换来实现。

[0094] 又，图7是用于说明收发合成增益下限值、零值宽度及零值的最小宽度的图。首先，对收发合成增益下限值进行说明。图7(a)的上部表示广角中距离检测处理的收发合成增益的一个例子。在这里，该图中所示的虚线表示收发合成增益的下限值(收发合成增益下限值)。该收发合成增益下限值意味着收发合成增益低于该值时就不能够检测出反射标的增益电平。还有，接收部接收的信号，越远的反射标来的就越小，因此在这里所说的收发合成增益下限值可以定义为广角中距离检测处理的最大检测距离的收发合成增益。

[0095] 下面对零值宽度进行说明。该图(a)的下部，是其上部所示的收发合成增益波形中发生的零值的部分的放大图。如该图所示，零值宽度可定义为收发合成增益波形上与引出的收发合成增益下限值线之间的交点间的角度(角度宽度)。还有，在这里，规定零值宽度的2个交点中，又将处于内侧(0°方向侧)的交点进一步定义为“零值内侧角度”。该零值内侧角度是决定下述“允许的零值宽度”时必要的参数。

[0096] 下面，对零值的最小宽度进行说明。该图(b)表示零值的最小宽度的概念。如上所述，本实施方式的雷达装置中，通过实施对发信阵列的第1零值进行补偿的零值补偿，确保广角中距离检测处理中广角部分(例如±20°～±30°略多)的检测距离。另一方面，实现将第1零值完全补偿的零值补偿是困难的。又，由于零值补偿，长距离检测处理的0°方位的检测距离被牺牲了。另一方面，只要能够检测零值宽度小的反射标(例如摩托车、自行车等)，没有必要使零值宽度在此以下。因此，广角中距离检测用的收发合成增益的零值宽度允许是不能够将摩托车、自行车等小宽度反射标完全包含在零值宽度内的最小宽度以下的零值。通过规定这样的最小宽度(允许的零值宽度)，能够抑制长距离检测处理的0°方位的检测距离的下降。

[0097] 图8是表示检测距离与允许的零值宽度之间的关系的曲线图。在图8中，横轴表示距离(检测距离)，纵轴表示上述允许的零值宽度，将零值内侧角度作为参数表示其变化的状况。从该图可以明确下述2点。

[0098] (1)检测距离越大(远)，允许的零值宽度越小。

[0099] (2)零值内侧角度的绝对值越小，则允许的零值宽度越小。

[0100] 根据这些情况，允许的零值宽度能够由广角中距离检测处理的最大探测距离与发信阵列的第1零值的内侧角度位置(零值内侧角度)来决定。

[0101] 下面参照图9～图11各图对信号处理部50执行的反射标检测处理的详细情况进行说明。在这里，图9是表示本实施方式的反射标检测处理的处理步骤的流程图。又，图10及图11表示从图9的流程读出的子流程(子程序)。还有，该反射标检测处理在雷达装置启动后每预定的时间间隔启动。

[0102] 在图9中，一旦启动反射标检测处理，就在步骤S10启动振荡器21，开始发送雷达波。在步骤S11，通过AD变换器53取得对差拍信号取样的取样值。接着，在步骤S12一旦取得所希望的取样值，就使振荡器21停止工作，以停止雷达波的发信。

[0103] 然后，在步骤S13，实施规定的频率分析(例如FFT处理)，对每一上升区间和下降区间求取差拍信号的功率谱(频谱)。

[0104] 接着，在步骤S14，执行上述长距离检测处理。该长距离检测处理中，生成与第2接收阵列(接收CH1～CH8)接收的接收信号的频率分析结果相当的频谱，根据该频谱执行检测反射标的处理。

[0105] 具体地说，在这种长距离检测处理中，如图10所示，在步骤S140，检测用接收CH1～CH8的信号求出的频谱上存在的峰值频率成分(以下称为“频率峰”)。还有，该步骤S140检测出的频率峰表示到反射雷达波的候补反射标(即有可能是反射标的物体)的距离(即检测出反射雷达波的候补反射标)。

[0106] 然后，步骤S141根据步骤S13求出的特定频谱，执行推定由步骤S140检测出的候补反射标存在的方位的方位分析。但是，在本实施方式中，采用利用半值角狭小的第2接收阵列的零值从特定频谱求MUSIC(Multiple Signal Classification：多重信号分类)频谱(MUSIC频谱的峰值点是表示候补反射标存在的方位的指标)的众所周知的MUSIC法进行方位分析。

[0107] 而且，在步骤S142，判断在步骤S140从上升区间的差拍信号求出的频率峰值与从下降区间的差拍信号求出的频率峰值这两个峰值的功率差及角度差是否在预先规定的允许范围内，该判断的结果如果表明两个峰值都在允许范围内，则执行将该两个峰值的功率差以及角度差作为确定的候补反射标(以下称为”假定反射标”)进行识别的对匹配(pair matching)。还有，该对匹配只对识别的假定反射标，利用FM-CW方式的雷达装置的众所周知的方法，例如按照到假定反射标的距离、假定反射标与自己的车辆的相对速度、假定反射标存在的方位，生成反射标信息，然后返回反射标检测处理。

[0108] 在这里，一旦返回反射标检测处理(即图9)，就在步骤S15实施上述广角中距离检测处理。在该广角中距离检测处理中，生成对第1接收阵列(接收CH5～CH8)接收的信号进行频率分析而得到的结果相当的频谱，基于该频谱，执行检测反射标的处理。

[0109] 具体地说，如图11所示，在广角中距离检测处理中，在步骤S150，对采用接收CH5～CH8的信号求出的频谱(广角用频谱)上存在的频率峰值进行检测(即检测候补反射标)。

[0110] 接着，在步骤S151，执行推定由步骤S150检测出的候补反射标存在的方位的方位分析。还有，在本实施方式中，与长距离检测处理一样采用MUSIC法实施方位分析。

[0111] 进一步，在步骤S152，判断在步骤S15从上升区间的差拍信号求出的频率峰值与从下降区间的差拍信号求出的频率峰值这两个峰值的功率差以及角度差是否在预先规定的允许范围内，如果该判定结果是两个峰值都在允许范围内，则执行将该两个峰值作为假定反射标识别的对匹配。

[0112] 然后，在该广角中距离检测处理中，按照预先规定的条件，抽取基于来自广角区域内存在的同一反射标的反射波的频率峰值的组合，将该频率峰值的组合作为假定反射标进行识别，对每一假定反射标生成反射标信息。

[0113] 在这里，返回反射标检测处理(即图9)，在步骤S16，实施将步骤S14中的长距离检测处理的检测结果与步骤S15中的广角中距离检测处理的检测结果重叠的检测结果重叠处理。

[0114] 接着，在步骤S17，实施众所周知的反射标确定处理，即：判断这次测定周期(cycle)检测出的假定反射标(以下称为“这次周期的反射标”)与上次以前的测定周期中检测出的假定反射标(以下称“前次周期反射标”)是否有预定的规定次数以上连续并且能够连接履历，如果履历能够连接起来，就将该履历能够连接的假定反射标作为确定反射标(即作为反射标是肯定的反射标)进行识别。

[0115] 具体地说，本实施方式的反射标确定处理中，推定这次周期的反射标与前次周期的反射标的组合，抽取该组合的反射标(以下称为“对应候补”)中的任意一个，基于与该抽取的对应候补中的前次周期反射标对应的反射标信息，计算与该前次周期反射标对应的这次周期的反射标的预测位置以及预测速度(以下将它们称为“预测值”)。进一步，基于预测值和从对应候补中的这次周期的反射标求出的位置及速度，求两者的位置差分及速度差分，仪在该位置差分比预先设定的上限位置差小，而且速度差分比预先设定的上限速度差分小的情况下，认定该对应候补存在履历连接。

[0116] 而且，在该反射标确定处理中，按照实现了履历连接的次数等，对确定反射标赋予表示是反射标的可能性的概率，或者，基于与确定反射标的相对速度及确定反射标的位置，执行确定先行车辆或道路旁物体(例如护栏等)并实施分段化的处理。

[0117] 然后，在步骤S18，将在步骤S17中识别的确定反射标的反射标信息发送给规定的车辆控制器，结束本次反射标检测处理(即结束这这次周期)。

[0118] 以上对本实施方式的雷达装置的结构和动作进行了说明，进一步对本实施方式的雷达装置的要部、即反射标检测处理的详细情况进行了说明。还有，本实施方式的雷达装置，如上所述，对每一接收CH设置混频器，采不用切换各子阵列(各CH)所要的CH就能够同时接收(以下称为“直接同时接收”)的结构(以下称为“直接同时接收方式”)。因此，本实施方式的雷达装置在频率分辨率和高频噪声方面能够进一步进行性能改善。

[0119] 图12是说明作为本实施方式的雷达装置的性能改善方法之一的、频率调制宽度的延伸的概念的图。已有的雷达装置的典型的频率调制宽度，如该图的左侧所示，为例如0.5ms。另一方面，本实施方式的雷达装置的频率调制宽度为例如1.5ms，是3倍时间。通过进行这样的频率变动幅度的延伸，得到两个效果，其一是能够取得较多的差拍信号取样点数，提高频率分辨率，也就是得到提高探测距离的分辨率这样的效果。另一效果是，分辨率频带宽变小，有降低高频噪声的效果。

[0120] 图13是说明作为本实施方式的雷达装置的性能改善的另一方法的、滤波器频带的窄频带化的概念的图。在不采用直接同时接收方式的已有的雷达装置中，用一个混频器对多个CH信号进行降频变换，因此，作为典型的雷达装置的模拟滤波器的特性，例如需要200kHz×CH个数的滤波器特性。另一方面，本实施方式的雷达装置，由于采用直接同时接收方式，因此可缩小对每一CH设置的滤波器(参照图1)的频带(窄频带化)。也就是说，本实施方式的雷达装置，每一CH的滤波器的频带可选择为例如200kHz。其结果是，本实施方式的雷达装置能够得到降低高频噪声，提高信噪比的效果。

[0121] 如上所述，如果采用本实施方式的雷达装置，在发信天线中，构成为如下结构，与反射标的探测距离无关地，共用一个发信阵列，同时在接收天线中，根据反射标的探测距离切换使用接收用的2个接收阵列(第1接收阵列及第2接收阵列)。另一方面，这两个接收阵列是共用一部分的天线(子阵列)的结构，而且第1接收阵列与第2接收阵列的切换不使用开关等，因此第1接收阵列与第2接收阵列的切换在瞬间实现。又，第1接收阵列及第2接收阵列双方都构成为不切换形成2个接收阵列的各子阵列(各CH)就能够进行所要的CH的同时接收。

[0122] 从而，如果采用本实施方式的雷达装置，则在保持能够检测远离车辆的位置上存在的反射标(即保持对远距离区域的反射标进行检测的性能不变(实现长距离检测处理))的基础上，又能够在比通常角度范围更大的更广角度范围即广角区域迅速进行反射标检测(实现广角中距离检测处理)。其结果是，如果采用本实施方式的雷达装置，则能够及早检测出例如在自己的车辆前方突然出现的插入车辆，而且也能够检测出在远距离存在的反射标的正確位置，两者能够兼顾。

[0123] 而且，本实施方式的雷达装置，不改变构成阵列天线的天线元件的配置间隔或追加天线元件，通过规定天线元件或子阵列的组合来实现。

[0124] 因此，适用于本实施方式的雷达装置的天线部，与已有的雷达装置所适用的天线部相比，不增大天线面积(开口面积)，就能够实现上述功能。

[0125] 又，如果采用本实施方式的雷达装置，则使发信阵列的辐射图案的第2零值与第2接收阵列的接收图案的第1零值一致(不必须完全一致)，因此长距离检测处理的收发合成增益能够得到確保，同时能够确保长距离检测处理中的D/U比。

[0126] 又，如果采用本实施方式的雷达装置，则由于广角中距离检测处理的广角化，因此采用利用发信阵列的辐射图案的第1旁瓣的形态，但这时用零值补偿方法对发信阵列的第1零值进行补偿，因此能够确保广角中距离检测处理中的收发合成增益，并且同时能够消除广角中距离检测处理中的盲区。

[0127] 又，如果采用本实施方式的雷达装置，则进行补偿发信阵列的第1零值的零值补偿时，使发信阵列的第1零值与发信阵列的第1旁瓣之间的增益差在规定值以内(例如5dB以内)，因此对长距离检测处理的检测性能不会有大的影响，能够实现广角中距离检测处理的广角化。

[0128] 又，如果采用本实施方式的雷达装置，则关于天线基板与发信电路基板之间的连接，天线基板侧采用同轴结构，发信电路基板侧采用波导管结构，并且这些结构部大致并排配置在直线上，因此天线部与发信部之间的连接结构容易实现，也能够获得减小天线部与发信部之间的耦合损失的效果。

[0129] 又，如果采用本实施方式的雷达装置，则关于天线基板与接收电路基板之间的连接，也是天线基板侧采用同轴结构，接收电路基板侧采用波导管结构，并且这些结构部大致并排配置于直线上，因此天线部与接收部之间的连接结构容易实现，也能够获得减小天线部与接收部之间的耦合损失的效果。

[0130] 又，本实施方式的雷达装置中适用的发信部，将电路部件安装于分立的电路基板后，加盖、附着焊球，被封装(packaged)，因此容易搭载于母基板，同时也能够获得与天线基板连接容易的效果。

[0131] 又，本实施方式的雷达装置中适用的接收部，将电路部件安装于分立的电路基板的下表面侧后，附着焊球，被封装，因此容易搭载于母基板，并且容易与天线基板连接，同时能够获得不设置盖而能够进行气密封的效果。还有，在接收部也与发信部一样，也可以在接收部电路基板的上表面侧配置各构造要素，在其上部设盖，能够得到同样的效果。

[0132] 又，本实施方式的雷达装置，发信系统的电路部件中，把将LO信号分配给接收部的混频器的LO信号放大部安装于与其他发信部的电路元件不同的电路基板后，加盖、附上焊球，被封装，因此，即使在与天线电路基板的相互制约配置自由度小的发信封装与接收封装配置之后，也能够获得利用母基板的空出的空间能够容易进行接收封装与混频器的连接的效果。

[0133] 又，本实施方式的雷达装置，采用不切换各子阵列(各CH)就能够实现所要的CH同时接收的直接同时接收方式，因此能够获得提高频率分辨率、减小高频噪声的效果。

[0134] 又，本实施方式的雷达装置，由于采用直接同时接收方式，能够实现滤波器频带的窄频带化，因此可获得能够减小高频噪声、能够提高信噪比的效果。

[0135] 以上对本发明的雷达装置的一实施方式进行了说明，但是本发明不限于上述实施方式，在不脱离本发明的要旨的范围内，可以用各种各样的方式实施。

[0136] 例如，上述实施方式的天线元件的排列，采用在垂直方向上等间隔配置的线性阵列，但是并不限于等间隔排列或线性阵列，也可以是不等间隔排列。

[0137] 例如，上述实施方式的接收阵列的排列，用中央的4列线性阵列构成第1接收阵列(广角中距离、长距离共用)，但不限于中央的4列，也可以是中央的3列，或中央的5列。也不必一定是在中央部，也可以用左侧的4列、或右侧的4列构成。又，各1列的线性阵列，可以不是阵列结构，也可以作为单个的天线元件构成。

[0138] 又，在上述实施方式中，分别划分为，将对近距离或中距离的反射标进行广角检测的处理作为广角中距离检测处理，将对远距离反射标进行检测的处理作为长距离检测处理，但是这些划分只不过表示一个例子。本发明只要是将对于比预先设定的设定距离近并且比预先设定的设定角广角的区域(第1检测区域)中存在的反射标进行检测的处理作为广角中距离检测处理、将对于比预先设定的设定距离远并且在预先设定的设定角的内侧区域(第2检测区域)存在的反射标进行检测的处理作为长距离检测处理进行划分即可。

[0139] 又，上述实施方式的反射标检测处理中，作为方位解析的方法采用MUSIC，但是方位解析的方法不限于此，例如也可以用DBF(Digital Beam Forming：数字波束形成)进行方位解析。

[0140] 还有，本发明可以适用于预碰撞安全系统(所谓PCS)、适应性巡航控制系统(Adaptive Cruise Control System(所谓ACC))、碰撞预警系统(Forward collision warning(所谓FCW))、航道改变预警系统(Lane change warning(所谓LCW))等各种雷达装置。

[0141] 工业应用性

[0142] 如上所述，本发明作为不增大接收天线面积，能够在通常检测区域，而且在更大的角度范围，检测反射标存在的方位的雷达装置及天线装置是有用的。