本公開涉及波導(dǎo)裝置以及具有該波導(dǎo)裝置的天線裝置以及雷達(dá)。

背景技術(shù)：

在專利文獻(xiàn)1至3以及非專利文獻(xiàn)1以及2中公開了具有人工磁導(dǎo)體的波導(dǎo)結(jié)構(gòu)的例子。人工磁導(dǎo)體為通過人工方式實(shí)現(xiàn)了自然界中不存在的理想磁導(dǎo)體(PMC：Perfect Magnetic Conductor)的性質(zhì)的結(jié)構(gòu)體。理想磁導(dǎo)體具有“表面的磁場的切線分量為零”的性質(zhì)。這是與理想電導(dǎo)體(PEC：Perfect Electric Conductor)的性質(zhì)、即“表面的電場的切線分量為零”的性質(zhì)相反的性質(zhì)。理想磁導(dǎo)體雖不存在于自然界中，但能夠通過例如多個(gè)導(dǎo)電性桿的排列那樣的人工結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)。人工磁導(dǎo)體在由該結(jié)構(gòu)規(guī)定的特定頻帶中作為理想磁導(dǎo)體發(fā)揮功能。人工磁導(dǎo)體抑制或阻止具有特定頻帶(傳播截止頻帶)中所包含的頻率的電磁波沿著人工磁導(dǎo)體的表面?zhèn)鞑?。因此，人工磁?dǎo)體的表面有時(shí)被稱作高阻抗面。

在專利文獻(xiàn)1至3以及非專利文獻(xiàn)1以及2中公開的波導(dǎo)裝置中，通過在行以及列方向上排列的多個(gè)導(dǎo)電性桿實(shí)現(xiàn)了人工磁導(dǎo)體。這種桿是有時(shí)還被稱作柱或銷的突出部。這些波導(dǎo)裝置分別具有相向的一對(duì)導(dǎo)電板。一個(gè)導(dǎo)電板具有：向另一導(dǎo)電板側(cè)突出的脊部；以及位于脊部兩側(cè)的人工磁導(dǎo)體。脊部的上表面(具有導(dǎo)電性的面)隔著間隙與另一導(dǎo)電板的導(dǎo)電性表面相向。具有人工磁導(dǎo)體的傳播截止頻帶中所包含的頻率的電磁波在該導(dǎo)電性表面與脊部的上表面之間的空間(間隙)中沿著脊部傳播。

[專利文獻(xiàn)]

[專利文獻(xiàn)1]國際公開第2010/050122號(hào)

[專利文獻(xiàn)2]美國專利第8803638號(hào)說明書

[專利文獻(xiàn)3]歐州專利申請(qǐng)公開第1331688號(hào)說明書

[非專利文獻(xiàn)]

[非專利文獻(xiàn)1]AH.Kirino and K.Ogawa,"A 76GHz Multi-Layered Phased Array Antenna using a Non-Metal Contact Metamaterial Wavegude",IEEE Transaction on Antenna and Propagation,Vol.60,No.2,pp.840-853,February,2012

[非專利文獻(xiàn)2]A.Uz.Zaman and P.-S.Kildal,"Ku Band Linear Slot-Array in Ridge Gapwaveguide Technology",EUCAP 2013,7th European Conference on Antenna and Propagation

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

根據(jù)專利文獻(xiàn)1至3以及非專利文獻(xiàn)1以及2中公開的波導(dǎo)結(jié)構(gòu)，與使用以往的波導(dǎo)管的情況相比，能夠?qū)崿F(xiàn)小型的天線裝置。但是，若天線裝置變小，則很難構(gòu)筑用于向各天線元件供電的饋線。

本公開的實(shí)施方式提供一種具有適用于小型的天線裝置的新型供電結(jié)構(gòu)的波導(dǎo)裝置。

本公開的一方式所涉及的波導(dǎo)裝置具有：第一導(dǎo)電部件，其具有第一導(dǎo)電性表面；第一波導(dǎo)部件，其具有導(dǎo)電性的第一波導(dǎo)面，所述第一波導(dǎo)面與所述第一導(dǎo)電性表面相向，所述第一波導(dǎo)面具有沿著所述第一導(dǎo)電性表面延伸的條形狀；多個(gè)第一導(dǎo)電性桿，所述多個(gè)第一導(dǎo)電性桿分別具有與所述第一導(dǎo)電性表面相向的頂端部，所述多個(gè)第一導(dǎo)電性桿位于所述第一波導(dǎo)部件的兩側(cè)；第二導(dǎo)電部件，其具有第二導(dǎo)電性表面；第二波導(dǎo)部件，其具有導(dǎo)電性的第二波導(dǎo)面，所述第二波導(dǎo)面與所述第二導(dǎo)電性表面相向，所述第二波導(dǎo)面具有沿著所述第二導(dǎo)電性表面延伸的條形狀；以及多個(gè)第二導(dǎo)電性桿，所述多個(gè)第二導(dǎo)電性桿分別具有與所述第二導(dǎo)電性表面相向的頂端部，所述多個(gè)第二導(dǎo)電性桿位于所述第二波導(dǎo)部件的兩側(cè)。在所述第一波導(dǎo)面與所述第一導(dǎo)電性表面之間存在第一波導(dǎo)間隙。在所述第二波導(dǎo)面與所述第二導(dǎo)電性表面之間存在第二波導(dǎo)間隙。所述第一波導(dǎo)間隙的一端與所述第二波導(dǎo)間隙連接。所述第一波導(dǎo)面以及所述第一導(dǎo)電性表面中的至少一個(gè)在一端與所述第二波導(dǎo)面以及所述第二導(dǎo)電性表面中的至少一個(gè)連接。所述第一波導(dǎo)面延伸的方向在所述第一波導(dǎo)間隙的所述一端與所述第二波導(dǎo)間隙的連接部與平行于所述第二導(dǎo)電性表面的平面交叉。

本公開的一方式所涉及的天線裝置具有：波導(dǎo)裝置；以及至少一個(gè)天線元件，所述至少一個(gè)天線元件與所述波導(dǎo)裝置連接。

本公開的一方式所涉及的雷達(dá)具有：天線裝置，其具有波導(dǎo)裝置以及與所述波導(dǎo)裝置連接的至少一個(gè)天線元件；以及微波集成電路，其與所述天線裝置連接。

實(shí)用新型效果

根據(jù)本公開的實(shí)施方式，能夠改變電場方向傳輸電磁波。因此，提高波導(dǎo)裝置以及天線裝置的設(shè)計(jì)自由度。

附圖說明

圖1是示意地表示波導(dǎo)裝置所具有的基本結(jié)構(gòu)的非限定性例子的立體圖。

圖2A是示意地表示波導(dǎo)裝置100的與XZ面平行的截面的結(jié)構(gòu)的圖。

圖2B是示意地表示波導(dǎo)裝置100的與XZ面平行的截面的另一結(jié)構(gòu)的圖。

圖3是示意地表示處于為了便于理解而將導(dǎo)電部件110與導(dǎo)電部件120的間隔極大地分開的狀態(tài)的波導(dǎo)裝置100的立體圖。

圖4是表示圖2所示的結(jié)構(gòu)中的各部件的尺寸范圍的例子的圖。

圖5A示意地表示在波導(dǎo)部件122的波導(dǎo)面122a與導(dǎo)電部件110的導(dǎo)電性表面110a的間隙中的寬度較窄的空間中傳播的電磁波。

圖5B是示意地表示中空波導(dǎo)管130的截面的圖。

圖5C是表示在導(dǎo)電部件120上設(shè)置有兩個(gè)波導(dǎo)部件122的實(shí)施方式的剖視圖。

圖5D是示意地表示并排配置有兩個(gè)中空波導(dǎo)管130的波導(dǎo)裝置的截面的圖。

圖6A是表示專利文獻(xiàn)1的圖7所示的相移器的波導(dǎo)結(jié)構(gòu)的立體圖。

圖6B是表示專利文獻(xiàn)1的圖8所示的相移器的波導(dǎo)結(jié)構(gòu)的剖視圖。

圖7A是示意地表示本公開的實(shí)施方式1中的波導(dǎo)裝置200的結(jié)構(gòu)的一部分的立體圖。

圖7B是表示從圖7A所示的結(jié)構(gòu)中去掉導(dǎo)電部件110A、110B的結(jié)構(gòu)的圖。

圖8是示意地表示從X軸的正方向觀察圖7A所示的波導(dǎo)裝置200時(shí)的結(jié)構(gòu)的圖。

圖9A是表示兩個(gè)波導(dǎo)間隙126A、126B連接的第一例的圖。

圖9B是表示兩個(gè)波導(dǎo)間隙126A、126B連接的第二例的圖。

圖9C是表示兩個(gè)波導(dǎo)間隙126A、126B連接的第三例的圖。

圖9D是表示兩個(gè)波導(dǎo)間隙126A、126B連接的第四例的圖。

圖9E是表示兩個(gè)波導(dǎo)間隙126A、126B連接的第五例的圖。

圖9F是表示兩個(gè)波導(dǎo)間隙126A、126B連接的第六例的圖。

圖9G是表示兩個(gè)波導(dǎo)間隙126A、126B連接的第七例的圖。

圖10是表示第一波導(dǎo)間隙126A的一端與第二波導(dǎo)間隙126B的遠(yuǎn)離兩端的部位連接的結(jié)構(gòu)的一個(gè)例子的圖。

圖11A是示意地表示具有阻抗匹配部的T型波導(dǎo)的結(jié)構(gòu)的例子的圖。

圖11B是示意地表示具有阻抗匹配部的T型波導(dǎo)的結(jié)構(gòu)的另一例子的圖。

圖12是表示包含實(shí)施方式1的波導(dǎo)裝置200中的第一波導(dǎo)間隙126A以及第二波導(dǎo)間隙126B的饋線(電路)的一個(gè)例子中的散射參數(shù)(S參數(shù))的頻率依賴性的圖表。

圖13A是表示排列有多個(gè)縫隙(開口部)的天線裝置(陣列天線)的例子的圖。

圖13B是圖13A的B-B線剖視圖。

圖14A是圖13A的C-C線剖視圖。

圖14B是示意地表示圖13A所示的天線裝置的一部分的圖。

圖15A是表示第三波導(dǎo)部件122C以及第三導(dǎo)電性桿124C在第三導(dǎo)電部件120C中的平面布局的圖。

圖15B是表示第二波導(dǎo)部件122B以及第二導(dǎo)電性桿124B在第二導(dǎo)電部件120B中的平面布局的圖。

圖16A是表示只有波導(dǎo)部件122的作為上表面的波導(dǎo)面122a具有導(dǎo)電性、波導(dǎo)部件122的除了波導(dǎo)面122a以外的部分不具有導(dǎo)電性的結(jié)構(gòu)的例子的剖視圖。

圖16B是表示波導(dǎo)部件122未形成于導(dǎo)電部件120上的變形例的圖。

圖16C是表示導(dǎo)電部件120、波導(dǎo)部件122以及多個(gè)導(dǎo)電性桿124分別在電介質(zhì)的表面涂布有金屬等導(dǎo)電性材料的結(jié)構(gòu)的例子的圖。

圖16D是表示在導(dǎo)電部件110、120、波導(dǎo)部件122以及導(dǎo)電性桿124各自的最表面具有電介質(zhì)層110b、120b的結(jié)構(gòu)的例子的圖。

圖16E是在導(dǎo)電部件110、120、波導(dǎo)部件122以及導(dǎo)電性桿124各自的最表面具有電介質(zhì)層110b、120b的結(jié)構(gòu)的另一例子的圖。

圖16F是表示波導(dǎo)部件122的高度低于導(dǎo)電性桿124的高度且導(dǎo)電部件110的導(dǎo)電性表面110a中的與波導(dǎo)面122a相向的部分向波導(dǎo)部件122側(cè)突出的例子的圖。

圖16G是表示在圖16F的結(jié)構(gòu)中還將導(dǎo)電性表面110a中的與導(dǎo)電性桿124相向的部分向?qū)щ娦詶U124側(cè)突出的例子的圖。

圖17A是表示導(dǎo)電部件110的導(dǎo)電性表面110a具有曲面形狀的例子的圖。

圖17B是表示導(dǎo)電部件120的導(dǎo)電性表面120a也具有曲面形狀的例子的圖。

圖18表示本車輛500和與本車輛500在相同的車道上行駛的先行車輛502。

圖19表示本車輛500的車載雷達(dá)系統(tǒng)510。

圖20A表示車載雷達(dá)系統(tǒng)510的陣列天線AA與多個(gè)入射波k之間的關(guān)系。

圖20B表示接收第k個(gè)入射波的陣列天線AA。

圖21是表示基于本公開的車輛行駛控制裝置600的基本結(jié)構(gòu)的一個(gè)例子的框圖。

圖22是表示車輛行駛控制裝置600的結(jié)構(gòu)的另一例子的框圖。

圖23是表示車輛行駛控制裝置600的更具體的結(jié)構(gòu)的例子的框圖。

圖24是表示本應(yīng)用例中的雷達(dá)系統(tǒng)510的更詳細(xì)的結(jié)構(gòu)例的框圖。

圖25表示根據(jù)三角波生成電路581所生成的信號(hào)調(diào)制的發(fā)送信號(hào)的頻率變化。

圖26表示“上行”期間的拍頻fu以及“下行”期間的拍頻fd。

圖27表示信號(hào)處理電路560通過具有處理器PR以及存儲(chǔ)裝置MD的硬件實(shí)現(xiàn)的實(shí)施方式的例子。

圖28是表示三個(gè)頻率f1、f2、f3之間的關(guān)系的圖。

圖29是表示復(fù)平面上的合成頻譜F1～F3之間的關(guān)系的圖。

圖30是表示求出相對(duì)速度以及距離的處理的步驟的流程圖。

圖31是與具有包含縫隙陣列天線的雷達(dá)系統(tǒng)510以及車載攝像頭系統(tǒng)700的融合裝置有關(guān)的圖。

圖32是表示通過將毫米波雷達(dá)510和車載攝像頭系統(tǒng)700放在車廂內(nèi)的大致相同的位置來使各自的視場、視線一致，從而使核對(duì)處理容易的圖。

圖33是表示基于毫米波雷達(dá)的監(jiān)控系統(tǒng)1500的結(jié)構(gòu)例的圖。

圖34是表示數(shù)字式通信系統(tǒng)800A的結(jié)構(gòu)的框圖。

圖35是表示包含能夠使電波的發(fā)射模式發(fā)生改變的發(fā)射機(jī)810B的通信系統(tǒng)800B的例子的框圖。

圖36是表示裝配有MIMO功能的通信系統(tǒng)800C的例子的框圖。

[符號(hào)說明]

100 波導(dǎo)裝置

110、110A、110B、110C 導(dǎo)電部件

110a、110Aa、110Ba 導(dǎo)電性表面

112 縫隙

114 喇叭的側(cè)壁

120、120A、120B 導(dǎo)電部件

120a、120Aa、120Ba 第二導(dǎo)電部件的導(dǎo)電性表面

122、122A、122B、122C 波導(dǎo)部件

122a、122Aa、122Ba 波導(dǎo)面

124、124A、124B、124C 導(dǎo)電性桿

124a 導(dǎo)電性桿的頂端部

124b 導(dǎo)電性桿的基部

125 人工磁導(dǎo)體的表面

126A、126B、126C 波導(dǎo)間隙

127 連接部

129 阻抗匹配部(凸部)

130 中空波導(dǎo)管

132 中空波導(dǎo)管的內(nèi)部空間

140 扼流結(jié)構(gòu)

145B、145C 貫通孔(端口)

200 波導(dǎo)裝置

290 電子電路

500 本車輛

502 先行車輛

510 車載雷達(dá)系統(tǒng)

520 行駛支援電子控制裝置

530 雷達(dá)信號(hào)處理裝置

540 通信設(shè)備

550 計(jì)算機(jī)

552 數(shù)據(jù)庫

560 信號(hào)處理電路

570 物體檢測裝置

580 收發(fā)電路

596 選擇電路

600 車輛行駛控制裝置

700 車載攝像頭系統(tǒng)

710 攝像頭

720 圖像處理電路

具體實(shí)施方式

在說明本公開的實(shí)施方式之前，對(duì)本公開的基礎(chǔ)知識(shí)進(jìn)行說明。

前述的專利文獻(xiàn)1以及非專利文獻(xiàn)1所公開的脊形波導(dǎo)設(shè)置在能夠作為人工磁導(dǎo)體發(fā)揮功能的對(duì)開式鐵芯結(jié)構(gòu)中。根據(jù)本公開利用這種人工磁導(dǎo)體的脊形波導(dǎo)(以下，有時(shí)稱作WRG：Waffle-iron Ridge waveGuide)能夠在微波段或毫米波段中實(shí)現(xiàn)損耗低的天線饋線。

圖1是示意地表示這種波導(dǎo)裝置所具有的基本結(jié)構(gòu)的非限定性例子的立體圖。在圖1中示出了表示相互正交的X、Y、Z方向的XYZ坐標(biāo)。圖示的波導(dǎo)裝置100具有相向且平行地配置的板狀的導(dǎo)電部件110以及導(dǎo)電部件120。在導(dǎo)電部件120排列有多個(gè)導(dǎo)電性桿124。

另外，本申請(qǐng)的附圖所示的結(jié)構(gòu)物的方向是考慮說明的容易理解度而設(shè)定的，并不對(duì)本公開的實(shí)施方式在實(shí)際實(shí)施時(shí)的方向進(jìn)行任何限制。并且，附圖所示的結(jié)構(gòu)物的整體或一部分的形狀以及大小也不限制實(shí)際形狀以及大小。

圖2A是示意地表示波導(dǎo)裝置100的與XZ面平行的截面的結(jié)構(gòu)的圖。如圖2A所示，導(dǎo)電部件110在與導(dǎo)電部件120相向的一側(cè)具有導(dǎo)電性表面110a。導(dǎo)電性表面110a沿著與導(dǎo)電性桿124的軸向(Z方向)正交的平面(與XY面平行的平面)二維擴(kuò)展。該例子中的導(dǎo)電性表面110a為平滑的平面，但是如后面敘述，導(dǎo)電性表面110a無需為平面。

圖3是示意地表示處于為了便于理解而將導(dǎo)電部件110與導(dǎo)電部件120的間隔過大地分開的狀態(tài)的波導(dǎo)裝置100的立體圖。在實(shí)際的波導(dǎo)裝置100中，如圖1以及圖2A所示，導(dǎo)電部件110與導(dǎo)電部件120的間隔窄，導(dǎo)電部件110以覆蓋導(dǎo)電部件120的所有導(dǎo)電性桿124的方式配置。

再次參照?qǐng)D2A。排列在導(dǎo)電部件120上的多個(gè)導(dǎo)電性桿124分別具有與導(dǎo)電性表面110a相向的頂端部124a。在圖示的例子中，多個(gè)導(dǎo)電性桿124的頂端部124a位于同一平面上。該平面形成人工磁導(dǎo)體的表面125。導(dǎo)電性桿124無需其整體具有導(dǎo)電性，只要具有沿著桿狀結(jié)構(gòu)物的至少上表面以及側(cè)面擴(kuò)展的導(dǎo)電層即可。該導(dǎo)電層可以位于桿狀結(jié)構(gòu)物的表層，但也可以是將表層進(jìn)行絕緣涂裝或由樹脂層構(gòu)成，而在桿狀結(jié)構(gòu)物的表面不存在導(dǎo)電層的狀態(tài)。并且，只要導(dǎo)電部件120能夠支承多個(gè)導(dǎo)電性桿124而實(shí)現(xiàn)人工磁導(dǎo)體，則無需其整體具有導(dǎo)電性。只要導(dǎo)電部件120的表面中的排列有多個(gè)導(dǎo)電性桿124的一側(cè)的面120a具有導(dǎo)電性，相鄰的多個(gè)導(dǎo)電性桿124的表面通過導(dǎo)電體而電連接即可。并且，可以對(duì)導(dǎo)電部件120的具有導(dǎo)電性的層進(jìn)行絕緣涂裝或利用樹脂層覆蓋。換句話說，只要導(dǎo)電部件120以及多個(gè)導(dǎo)電性桿124的組合的整體具有與導(dǎo)電部件110的導(dǎo)電性表面110a相向的凹凸?fàn)畹膶?dǎo)電性表面即可。

在導(dǎo)電部件120上的多個(gè)導(dǎo)電性桿124之間配置有脊?fàn)畹牟▽?dǎo)部件122。更詳細(xì)地說，在波導(dǎo)部件122的兩側(cè)分別存在人工磁導(dǎo)體，波導(dǎo)部件122被兩側(cè)的人工磁導(dǎo)體夾著。由圖3可知，該例子中的波導(dǎo)部件122被導(dǎo)電部件120支承，并沿著Y方向直線地延伸。在圖示的例子中，波導(dǎo)部件122具有與導(dǎo)電性桿124的高度以及寬度相同的高度以及寬度。如后面敘述，波導(dǎo)部件122的高度以及寬度也可以具有與導(dǎo)電性桿124的高度以及寬度不同的值。與導(dǎo)電性桿124不同，波導(dǎo)部件122在沿著導(dǎo)電性表面110a引導(dǎo)電磁波的方向(在該例子中為Y方向)上延伸。波導(dǎo)部件122也無需整體具有導(dǎo)電性，只要具有與導(dǎo)電部件110的導(dǎo)電性表面110a相向的導(dǎo)電性的波導(dǎo)面122a即可。導(dǎo)電部件120、多個(gè)導(dǎo)電性桿124以及波導(dǎo)部件122也可以為連續(xù)的單一結(jié)構(gòu)體的一部分。而且，導(dǎo)電部件110也可以是該單一結(jié)構(gòu)體的一部分。

在波導(dǎo)部件122的兩側(cè)，各人工磁導(dǎo)體的表面125與導(dǎo)電部件110的導(dǎo)電性表面110a之間的空間不傳播具有特定頻帶內(nèi)的頻率的電磁波。這種頻帶稱作“受限帶”。人工磁導(dǎo)體被設(shè)計(jì)成在波導(dǎo)裝置100內(nèi)傳播的電磁波(以下，有時(shí)稱作“信號(hào)波”)的頻率(以下，有時(shí)稱作“工作頻率”)包含于受限帶。受限帶能夠根據(jù)導(dǎo)電性桿124的高度、即形成于相鄰的多個(gè)導(dǎo)電性桿124之間的槽的深度；導(dǎo)電性桿124的寬度、配置間隔；以及導(dǎo)電性桿124的頂端部124a與導(dǎo)電性表面110a之間的間隙的大小而調(diào)整。

接著，參照?qǐng)D4對(duì)各部件的尺寸、形狀、配置等的例子進(jìn)行說明。

圖4是表示圖2A所示的結(jié)構(gòu)中的各部件的尺寸范圍的例子的圖。在本說明書中，將在導(dǎo)電部件110的導(dǎo)電性表面110a與波導(dǎo)部件122的波導(dǎo)面122a之間的波導(dǎo)中傳播的電磁波(信號(hào)波)在自由空間中的波長的代表值(例如，與工作頻帶的中心頻率對(duì)應(yīng)的中心波長)設(shè)為λo。并且，將工作頻帶中的最高頻率的電磁波在自由空間中的波長設(shè)為λm。將各導(dǎo)電性桿124中的與導(dǎo)電部件120接觸的一端的部分稱作“基部”。如圖4所示，各導(dǎo)電性桿124具有頂端部124a和基部124b。各部件的尺寸、形狀、配置等的例子如下。

(1)導(dǎo)電性桿的寬度

導(dǎo)電性桿124的寬度(X方向以及Y方向的大小)能夠設(shè)定成小于λm/2。若在該范圍內(nèi)，則能夠防止在X方向以及Y方向上產(chǎn)生最低次的諧振。另外，不僅是X以及Y方向，在XY截面的對(duì)角方向上也有可能引起諧振，因此優(yōu)選導(dǎo)電性桿124的XY截面的對(duì)角線的長度也小于λm/2。桿的寬度以及對(duì)角線的長度的下限值為能夠通過加工方法制作的最小長度，并無特別限定。

(2)從導(dǎo)電性桿的基部到導(dǎo)電部件110的導(dǎo)電性表面的距離

從導(dǎo)電性桿124的基部124b到導(dǎo)電部件110的導(dǎo)電性表面110a的距離能夠設(shè)定成比導(dǎo)電性桿124的高度長且小于λm/2。在該距離為λm/2以上的情況下，在導(dǎo)電性桿124的基部124b與導(dǎo)電性表面110a之間產(chǎn)生諧振，失去信號(hào)波的鎖定效應(yīng)。

從導(dǎo)電性桿124的基部124b到導(dǎo)電部件110的導(dǎo)電性表面110a的距離相當(dāng)于導(dǎo)電部件110與導(dǎo)電部件120的間隔。例如，在作為毫米波段的76.5±0.5GHz的信號(hào)波在波導(dǎo)中傳播的情況下，信號(hào)波的波長在3.8923mm至3.9435mm的范圍內(nèi)。因此，在該情況下，λm為3.8923mm，所以導(dǎo)電部件110與導(dǎo)電部件120的間隔能夠設(shè)定成小于3.8923mm的一半。只要導(dǎo)電部件110與導(dǎo)電部件120以實(shí)現(xiàn)這種窄的間隔的方式相向配置，則導(dǎo)電部件110與導(dǎo)電部件120無需嚴(yán)格地平行。并且，若導(dǎo)電部件110與導(dǎo)電部件120的間隔小于λm/2，則導(dǎo)電部件110和/或?qū)щ姴考?20的整體或一部分也可以具有曲面形狀。另一方面，導(dǎo)電部件110以及導(dǎo)電部件120的平面形狀(與XY面垂直地投影的區(qū)域的形狀)以及平面大小(與XY面垂直地投影的區(qū)域的大小)能夠根據(jù)用途任意設(shè)計(jì)。

在圖2A所示的例子中，導(dǎo)電性表面120a為平面，但是本公開的實(shí)施方式并不限定于此。例如，如圖2B所示，導(dǎo)電性表面120a也可以是截面為近似于U字或V字的形狀的面的底部。在導(dǎo)電性桿124或波導(dǎo)部件122具有寬度朝向基部擴(kuò)大的形狀的情況下，導(dǎo)電性表面120a呈這樣的結(jié)構(gòu)。即使是這樣的結(jié)構(gòu)，只要導(dǎo)電性表面110a與導(dǎo)電性表面120a之間的距離比波長λm的一半短，則圖2B所示的裝置能夠作為本公開的實(shí)施方式中的波導(dǎo)裝置發(fā)揮功能。

(3)從導(dǎo)電性桿的頂端部到導(dǎo)電性表面的距離L2

從導(dǎo)電性桿124的頂端部124a到導(dǎo)電性表面110a的距離L2設(shè)定成小于λm/2。這是因?yàn)?，在該距離為λm/2以上的情況下，產(chǎn)生在導(dǎo)電性桿124的頂端部124a與導(dǎo)電性表面110a之間往返的傳播模式，無法鎖定電磁波。另外，多個(gè)導(dǎo)電性桿124中的至少與波導(dǎo)部件122相鄰的導(dǎo)電性桿124處于頂端與導(dǎo)電性表面110a非電接觸的狀態(tài)。在此，導(dǎo)電性桿的頂端與導(dǎo)電性表面非電接觸的狀態(tài)是指以下狀態(tài)中的任一狀態(tài)：在頂端與導(dǎo)電性表面之間存在空隙的狀態(tài)；以及在導(dǎo)電性桿的頂端和導(dǎo)電性表面中的任一方存在絕緣層，導(dǎo)電性桿的頂端與導(dǎo)電性表面隔著絕緣層接觸的狀態(tài)。

(4)導(dǎo)電性桿的排列以及形狀

多個(gè)導(dǎo)電性桿124中的相鄰的兩個(gè)導(dǎo)電性桿124之間的間隙例如具有小于λm/2的寬度。相鄰的兩個(gè)導(dǎo)電性桿124之間的間隙的寬度根據(jù)從該兩個(gè)導(dǎo)電性桿124的一個(gè)導(dǎo)電性桿124的表面(側(cè)面)到另一導(dǎo)電性桿124的表面(側(cè)面)的最短距離來定義。該桿之間的間隙的寬度以在桿之間的區(qū)域不引起最低次的諧振的方式確定。產(chǎn)生諧振的條件根據(jù)導(dǎo)電性桿124的高度、相鄰的兩個(gè)導(dǎo)電性桿之間的距離以及導(dǎo)電性桿124的頂端部124a與導(dǎo)電性表面110a之間的空隙的容積的組合而確定。因此，桿之間的間隙的寬度能夠依據(jù)其他設(shè)計(jì)參數(shù)適當(dāng)?shù)卮_定。桿之間的間隙的寬度并無明確的下限，但為了確保制造的容易度，在傳播毫米波段的電磁波的情況下，例如可以是λm/16以上。另外，間隙的寬度無需固定。只要小于λm/2，則導(dǎo)電性桿124之間的間隙也可以具有各種各樣的寬度。

多個(gè)導(dǎo)電性桿124的排列只要發(fā)揮作為人工磁導(dǎo)體的功能，則不限定于圖示的例子。多個(gè)導(dǎo)電性桿124無需呈正交的行以及列狀排列，行以及列也可以呈90度以外的角度交叉。多個(gè)導(dǎo)電性桿124無需沿著行或列排列在直線上，也可以不體現(xiàn)簡單的規(guī)律性而分散配置。各導(dǎo)電性桿124的形狀以及大小也可以按照導(dǎo)電部件120上的位置發(fā)生改變。

多個(gè)導(dǎo)電性桿124的頂端部124a所形成的人工磁導(dǎo)體的表面125無需為嚴(yán)格意義上的平面，也可以為具有細(xì)微的凹凸的平面或曲面。即，各導(dǎo)電性桿124的高度無需相同，在導(dǎo)電性桿124的排列能夠作為人工磁導(dǎo)體發(fā)揮功能的范圍內(nèi)，各個(gè)導(dǎo)電性桿124能夠具有多樣性。

導(dǎo)電性桿124并不限定于圖示的棱柱形狀，例如也可以具有圓筒狀的形狀。并且，導(dǎo)電性桿124無需具有簡單的柱狀的形狀。人工磁導(dǎo)體還能夠通過除了導(dǎo)電性桿124的排列以外的結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)，能夠?qū)⒍喾N多樣的人工磁導(dǎo)體用于本公開的波導(dǎo)裝置。另外，在導(dǎo)電性桿124的頂端部124a的形狀為棱柱形狀的情況下，優(yōu)選其對(duì)角線的長度小于λm/2。當(dāng)為橢圓形狀時(shí)，優(yōu)選長軸的長度小于λm/2。在頂端部124a呈另一其他形狀的情況下，也優(yōu)選其跨度尺寸在最長的部分也小于λm/2。

導(dǎo)電性桿124的高度、即從基部124b到頂端部124a的長度能夠設(shè)定為比導(dǎo)電性表面110a與導(dǎo)電性表面120a之間的距離(小于λm/2)短的值，例如λo/4。

(5)波導(dǎo)面的寬度

波導(dǎo)部件122的波導(dǎo)面122a的寬度、即波導(dǎo)面122a在與波導(dǎo)部件122延伸的方向正交的方向上的大小能夠設(shè)定成小于λm/2(例如λo/8)。這是因?yàn)?，若波?dǎo)面122a的寬度為λm/2以上，則在寬度方向上引起諧振，若引起諧振，則WRG無法作為簡單的傳輸線路進(jìn)行工作。

(6)波導(dǎo)部件的高度

波導(dǎo)部件122的高度(在圖示的例子中為Z方向的大小)設(shè)定成小于λm/2。這是因?yàn)?，在該高度為λm/2以上的情況下，導(dǎo)電性桿124的基部124b與導(dǎo)電性表面110a之間的距離為λm/2以上。相同地，關(guān)于導(dǎo)電性桿124(尤其是與波導(dǎo)部件122相鄰的導(dǎo)電性桿124)的高度也設(shè)定成小于λm/2。

(7)波導(dǎo)面與導(dǎo)電性表面之間的距離L1

關(guān)于波導(dǎo)部件122的波導(dǎo)面122a與導(dǎo)電性表面110a之間的距離L1設(shè)定成小于λm/2。這是因?yàn)?，在該距離為λm/2以上的情況下，在波導(dǎo)面122a與導(dǎo)電性表面110a之間引起諧振，無法作為波導(dǎo)發(fā)揮功能。在某一例子中，該距離為λm/4以下。為了確保制造的容易度，在傳播毫米波段的電磁波的情況下，優(yōu)選將距離L1設(shè)為例如λm/16以上。

導(dǎo)電性表面110a與波導(dǎo)面122a之間的距離L1的下限以及導(dǎo)電性表面110a與導(dǎo)電性桿124的頂端部124a之間的距離L2的下限依賴于機(jī)械工作的精度以及將上下兩個(gè)導(dǎo)電部件110、120以確保固定距離的方式組裝時(shí)的精度。在利用沖壓加工方法或注塑加工方法的情況下，上述距離的實(shí)際下限為50微米(μm)左右。在利用MEMS(Micro-Electro-Mechanical System：微機(jī)電系統(tǒng))技術(shù)制作例如太赫茲區(qū)域的產(chǎn)品的情況下，上述距離的下限為2～3μm左右。

根據(jù)具有上述結(jié)構(gòu)的波導(dǎo)裝置100，工作頻率的信號(hào)波無法在人工磁導(dǎo)體的表面125與導(dǎo)電部件110的導(dǎo)電性表面110a之間的空間中傳播，而是在波導(dǎo)部件122的波導(dǎo)面122a與導(dǎo)電部件110的導(dǎo)電性表面110a之間的空間中傳播。與中空波導(dǎo)管不同，這種波導(dǎo)結(jié)構(gòu)中的波導(dǎo)部件122的寬度無需具有應(yīng)傳播的電磁波的半波長以上的寬度。并且，也無需通過沿著厚度方向(與YZ面平行)延伸的金屬壁連接導(dǎo)電部件110與導(dǎo)電部件120。

圖5A示意地表示在波導(dǎo)部件122的波導(dǎo)面122a與導(dǎo)電部件110的導(dǎo)電性表面110a的間隙中的寬度窄的空間中傳播的電磁波。圖5A中的三個(gè)箭頭示意地表示所傳播的電磁波的電場的方向。所傳播的電磁波的電場與導(dǎo)電部件110的導(dǎo)電性表面110a以及波導(dǎo)面122a垂直。

在波導(dǎo)部件122的兩側(cè)分別配置有由多個(gè)導(dǎo)電性桿124形成的人工磁導(dǎo)體。電磁波在波導(dǎo)部件122的波導(dǎo)面122a與導(dǎo)電部件110的導(dǎo)電性表面110a的間隙中傳播。圖5A只是示意圖，并不準(zhǔn)確地表示電磁波實(shí)際形成的電磁場的大小。在波導(dǎo)面122a上的空間中傳播的電磁波(電磁場)的一部分也可以從由波導(dǎo)面122a的寬度劃分的空間向外側(cè)(人工磁導(dǎo)體存在的一側(cè))沿著橫向擴(kuò)展。在該例子中，電磁波沿著圖5A的與紙面垂直的方向(Y方向)傳播。這種波導(dǎo)部件122無需沿著Y方向直線地延伸，可以具有未圖示的彎曲部和/或分支部。由于電磁波沿著波導(dǎo)部件122的波導(dǎo)面122a傳播，因此傳播方向在彎曲部發(fā)生變化，傳播方向在分支部分支為多個(gè)方向。

在圖5A的波導(dǎo)結(jié)構(gòu)中，在所傳播的電磁波的兩側(cè)并不存在中空波導(dǎo)管中必不可少的金屬壁(電壁)。因此，在該例子中的波導(dǎo)結(jié)構(gòu)中，所傳播的電磁波形成的電磁場模式的邊界條件不包含“因金屬壁(電壁)產(chǎn)生的約束條件”，波導(dǎo)面122a的寬度(X方向的大小)小于電磁波的波長的一半。

圖5B為了參考而示意地表示中空波導(dǎo)管130的截面。在圖5B中用箭頭示意地表示形成于中空波導(dǎo)管130的內(nèi)部空間132的電磁場模式(TE₁₀)的電場的方向。箭頭的長度與電場的強(qiáng)度對(duì)應(yīng)。中空波導(dǎo)管130的內(nèi)部空間132的寬度必須設(shè)定為比波長的一半寬。即，中空波導(dǎo)管130的內(nèi)部空間132的寬度無法設(shè)定為小于所傳播的電磁波的波長的一半。

圖5C是表示在導(dǎo)電部件120上設(shè)置有兩個(gè)波導(dǎo)部件122的實(shí)施方式的剖視圖。在這樣相鄰的兩個(gè)波導(dǎo)部件122之間配置有由多個(gè)導(dǎo)電性桿124形成的人工磁導(dǎo)體。更準(zhǔn)確地說，在各波導(dǎo)部件122的兩側(cè)配置有由多個(gè)導(dǎo)電性桿124形成的人工磁導(dǎo)體，能夠?qū)崿F(xiàn)各波導(dǎo)部件122獨(dú)立地傳播電磁波。

圖5D為了參考而示意地表示并排配置有兩個(gè)中空波導(dǎo)管130的波導(dǎo)裝置的截面。兩個(gè)中空波導(dǎo)管130相互電絕緣。電磁波傳播的空間的周圍需要用構(gòu)成中空波導(dǎo)管130的金屬壁覆蓋。因此，無法將電磁波傳播的內(nèi)部空間132的間隔縮短成比兩張金屬壁的厚度的總和短。兩張金屬壁的厚度的總和通常比所傳播的電磁波的波長的一半長。因此，很難將中空波導(dǎo)管130的排列間隔(中心間隔)設(shè)成比所傳播的電磁波的波長短。尤其在電磁波的波長為10mm以下的毫米波段的情況下，或者在處理10mm以下波長的電磁波的情況下，很難形成足夠薄于波長的金屬壁。因此，在商業(yè)方面很難以現(xiàn)實(shí)的成本實(shí)現(xiàn)。

與此相比，具有人工磁導(dǎo)體的波導(dǎo)裝置100能夠容易實(shí)現(xiàn)靠近波導(dǎo)部件122的結(jié)構(gòu)。因此，能夠適宜用于向多個(gè)天線元件靠近配置的陣列天線供電。

在利用如以上的WRG構(gòu)成小型的陣列天線的情況下，問題在于如何向各天線元件供電。配置有天線元件的面的面積根據(jù)設(shè)置部位以及所要求的天線特性而確定。若配置有天線元件的面的面積因設(shè)置部位的限制等而變小，則很難經(jīng)由波導(dǎo)向各天線元件進(jìn)行必要的供電。

為了在有限的空間內(nèi)向各天線元件進(jìn)行所希望的供電，利用如圖3所示的一維脊形波導(dǎo)或二維脊形波導(dǎo)是不夠的，需要構(gòu)成三維的饋線網(wǎng)絡(luò)。例如在專利文獻(xiàn)1以及非專利文獻(xiàn)1中公開了這樣的三維饋線的例子。以下，為了參考而引用專利文獻(xiàn)1中公開的附圖對(duì)其結(jié)構(gòu)進(jìn)行說明。

圖6A是表示專利文獻(xiàn)1的圖7所示的相移器的波導(dǎo)結(jié)構(gòu)的立體圖。該相移器具有：具有貫通孔27b的上側(cè)導(dǎo)體23；以及具有貫通孔27a的下側(cè)導(dǎo)體22。下側(cè)導(dǎo)體22具有沿著Z方向延伸的脊部25和其周圍的多個(gè)柱狀突起(桿)24。貫通孔27b和貫通孔27a設(shè)置于在Z方向上遠(yuǎn)離的位置。

圖6B是表示專利文獻(xiàn)1的圖8所示的相移器的波導(dǎo)結(jié)構(gòu)的剖視圖。該相移器具有將兩個(gè)圖6A所示的相移器組合在一起的結(jié)構(gòu)。圖6B表示將使兩個(gè)相移器的導(dǎo)體22a、22b背靠背的結(jié)構(gòu)沿著脊部25a、25b切斷的情況的截面。在該相移器中，電磁波穿過貫通孔27ba、27aa、27ab、27bb在圖示的A-A路徑中傳播。通過使導(dǎo)體22a、22b向圖中的箭頭30的方向滑動(dòng)，穿過貫通孔27ba、27aa、27ab、27bb的電磁波的相位發(fā)生改變。由此，能夠作為可變相移器進(jìn)行工作。

在圖6A以及圖6B所示的結(jié)構(gòu)中，上側(cè)層中的脊形波導(dǎo)與下側(cè)層中的脊形波導(dǎo)經(jīng)由各導(dǎo)體的貫通孔相連。在貫通孔的附近設(shè)置有包含脊部的頂端部和多個(gè)槽的扼流結(jié)構(gòu)28、29。由此，抑制高頻能量的損耗，能夠經(jīng)由貫通孔在不同的層之間高效地傳輸電磁波。

通過如以上的結(jié)構(gòu)，能夠構(gòu)成三維的饋線網(wǎng)絡(luò)。另一方面，考慮根據(jù)用途要求在裝置的厚度方向(即，與導(dǎo)體板擴(kuò)展的方向垂直的方向)上傳播電磁波的情況。例如，設(shè)想如下情況：在將多個(gè)獨(dú)立的脊形波導(dǎo)構(gòu)筑于一個(gè)裝置中或者與波導(dǎo)分體地配置攝像頭等其他結(jié)構(gòu)物的情況下，為了確保必要的空間，要求在裝置的厚度方向上傳播電磁波。但是，以往未曾知曉能夠進(jìn)行這樣的傳播的波導(dǎo)結(jié)構(gòu)。

本公開的實(shí)施方式提供一種不僅能夠在一個(gè)導(dǎo)電部件擴(kuò)展的方向上傳播電磁波，而且在與該方向交叉的方向上也能夠傳播電磁波的新型波導(dǎo)結(jié)構(gòu)。

以下，對(duì)基于本公開的實(shí)施方式的波導(dǎo)裝置的具體結(jié)構(gòu)例進(jìn)行說明。但是，有時(shí)省略不必要的詳細(xì)說明。例如，有時(shí)省略已周知的事項(xiàng)的詳細(xì)說明或?qū)?shí)際相同的結(jié)構(gòu)的重復(fù)說明。這是為了避免以下說明不必要地冗長，便于本領(lǐng)域技術(shù)人員理解。另外，發(fā)明人等為了讓本領(lǐng)域技術(shù)人員充分理解本公開而提供附圖以及以下說明，并非意圖通過這些限制權(quán)利要求書中記載的主題。在以下說明中，對(duì)相同或類似的構(gòu)成要素標(biāo)注同一參照符號(hào)。

＜實(shí)施方式1：波導(dǎo)裝置＞

圖7A是示意地表示本公開的例示性的實(shí)施方式中的波導(dǎo)裝置200的結(jié)構(gòu)的一部分的立體圖。波導(dǎo)裝置200具有如使兩個(gè)參照?qǐng)D1至圖5A說明的波導(dǎo)裝置100耦合的結(jié)構(gòu)。兩個(gè)波導(dǎo)大致垂直地連接，電磁波的電場方向(即，與波導(dǎo)面垂直的方向)在連接部發(fā)生約90度變化。由此，不僅能夠使電磁波沿著一個(gè)導(dǎo)電性表面以及波導(dǎo)面?zhèn)鞑?，而且還能夠使電磁波沿著與這兩個(gè)面垂直的另一導(dǎo)電性表面以及另一波導(dǎo)面?zhèn)鞑ァ?/p>

以下，對(duì)波導(dǎo)裝置200的結(jié)構(gòu)進(jìn)行更詳細(xì)的說明。

波導(dǎo)裝置200具有分別包含與前述的波導(dǎo)裝置100相同的結(jié)構(gòu)的兩個(gè)部分。一個(gè)部分具有：相向的兩個(gè)導(dǎo)電部件110A、120A；以及位于導(dǎo)電部件110A與導(dǎo)電部件120A之間的第一波導(dǎo)部件122A以及多個(gè)第一導(dǎo)電性桿124A。另一部分具有：相向的兩個(gè)導(dǎo)電部件110B、120B；以及位于導(dǎo)電部件110B與導(dǎo)電部件120B之間的第二波導(dǎo)部件122B以及多個(gè)第二導(dǎo)電性桿124B。在以下說明中，有時(shí)將導(dǎo)電部件110A稱作“第一導(dǎo)電部件110A”，將導(dǎo)電部件110B稱作“第二導(dǎo)電部件110B”。

圖7B表示為了便于理解而從圖7A所示的結(jié)構(gòu)中去掉導(dǎo)電部件110A、110B的結(jié)構(gòu)。第一波導(dǎo)部件122A的基部以及多個(gè)第一導(dǎo)電性桿124A的基部與導(dǎo)電部件120A的導(dǎo)電性表面連接。第一波導(dǎo)部件122A具有沿著第一導(dǎo)電部件110A的導(dǎo)電性表面延伸的條形狀(有時(shí)還稱作“帶形狀”)的第一波導(dǎo)面122Aa。多個(gè)第一導(dǎo)電性桿124A位于第一波導(dǎo)部件122A的兩側(cè)，分別具有與第一導(dǎo)電部件110A的導(dǎo)電性表面相向的頂端部。多個(gè)第一導(dǎo)電性桿124A的排列作為人工磁導(dǎo)體發(fā)揮功能。由此，能夠使電磁波沿著第一波導(dǎo)部件122A的波導(dǎo)面?zhèn)鞑ァＡ硗?，在本說明書中，“條形狀”并非指條紋(stripes)形狀，而是指單一的條(a stripe)形狀。不僅是沿著一個(gè)方向直線地延伸的形狀，中途彎曲或分支的形狀也包含于“條形狀”。另外，關(guān)于在第一波導(dǎo)面122Aa上設(shè)置有高度或?qū)挾劝l(fā)生改變的部分的情況，只要是包含在從第一波導(dǎo)面122Aa的法線方向觀察時(shí)沿著一個(gè)方向延伸的部分的形狀，則也相當(dāng)于“條形狀”。

相同地，第二波導(dǎo)部件122B的基部以及多個(gè)第二導(dǎo)電性桿124B的基部與第二導(dǎo)電部件120B的導(dǎo)電性表面連接。第二波導(dǎo)部件122B具有沿著第二導(dǎo)電部件110B的導(dǎo)電性表面延伸的條形狀的第二波導(dǎo)面122Ba。多個(gè)第二導(dǎo)電性桿124B位于第二波導(dǎo)部件122B的兩側(cè)，分別具有與第二導(dǎo)電部件110B的導(dǎo)電性表面相向的頂端部。多個(gè)第二導(dǎo)電性桿124B的排列作為人工磁導(dǎo)體發(fā)揮功能。由此，能夠使電磁波沿著第二波導(dǎo)部件122B的波導(dǎo)面?zhèn)鞑ァ?/p>

圖8是示意地表示從X軸的正方向觀察圖7A所示的波導(dǎo)裝置200時(shí)的結(jié)構(gòu)的圖。在圖8中，為了便于觀察而對(duì)除了波導(dǎo)部件122A、122B以外的構(gòu)成要素加了陰影線。在第一波導(dǎo)部件122A的第一波導(dǎo)面122Aa與第一導(dǎo)電部件110A的第一導(dǎo)電性表面110Aa之間存在第一波導(dǎo)間隙126A。第一波導(dǎo)間隙126A是形成于第一波導(dǎo)面122Aa與第一導(dǎo)電性表面110Aa相向的區(qū)域的波導(dǎo)，沿著Z方向延伸。另一方面，在第二波導(dǎo)部件122B的第二波導(dǎo)面122Ba與第二導(dǎo)電部件110B的第二導(dǎo)電性表面110Ba之間存在第二波導(dǎo)間隙126B。第二波導(dǎo)間隙126B是形成于第二波導(dǎo)面122Ba與第二導(dǎo)電性表面110Ba相向的區(qū)域的波導(dǎo)，沿著Y方向延伸。第一波導(dǎo)間隙126A的一端與第二波導(dǎo)間隙126B連接。將第一波導(dǎo)間隙126A與第二波導(dǎo)間隙126B連接的部位稱作“連接部127”。第一導(dǎo)電部件110A的第一導(dǎo)電性表面110Aa的一端與第二導(dǎo)電部件110B的第二導(dǎo)電性表面110Ba的一端連接。在本說明書中，兩個(gè)波導(dǎo)間隙“連接”是指處于在一個(gè)波導(dǎo)間隙中傳播的電磁波的至少一部分能夠在另一波導(dǎo)間隙中傳播的配置關(guān)系。尤其為了有效地在另一波導(dǎo)間隙中傳播，需要使構(gòu)成兩個(gè)波導(dǎo)間隙中的一個(gè)波導(dǎo)間隙的波導(dǎo)面和導(dǎo)電性表面中的任一個(gè)與構(gòu)成兩個(gè)波導(dǎo)間隙中的另一波導(dǎo)間隙的波導(dǎo)面和導(dǎo)電性表面中的任一個(gè)連接。

波導(dǎo)裝置200用于傳播規(guī)定頻帶的電磁波。將工作頻帶中的最高頻率的電磁波在自由空間中的波長設(shè)為λm。如已說明，多個(gè)第一導(dǎo)電性桿124A的基部與第一導(dǎo)電性表面110Aa之間的距離設(shè)定為小于λm/2。相同地，多個(gè)第二導(dǎo)電性桿124B的基部與第二導(dǎo)電性表面110Ba之間的距離也設(shè)定為小于λm/2。由此，抑制沿著各波導(dǎo)面?zhèn)鞑サ碾姶挪ǖ男孤?，能夠高效地傳播電磁波?/p>

在圖8所示的例子中，第一波導(dǎo)間隙126A的一端(圖中的下側(cè)的端部)與第二波導(dǎo)間隙126B的一端(圖中的右側(cè)的端部)在連接部127連接。在本實(shí)施方式中，如圖8中箭頭所示，能夠使電磁波借助連接部127在第一波導(dǎo)間隙126A與第二波導(dǎo)間隙126B之間傳播。

在圖8所示的例子中，第二波導(dǎo)部件122B在連接部127的附近中斷，在該中斷部的前方存在包含第二波導(dǎo)部件122B的頂端部和多個(gè)第二導(dǎo)電性桿124B的扼流結(jié)構(gòu)140。扼流結(jié)構(gòu)由長度為大致λg/4的附加傳輸線路和配置于該附加傳輸線路的端部的深度為λo的大致四分之一的多個(gè)槽或高度為λo的大致四分之一的導(dǎo)電性桿的列構(gòu)成，向入射波與反射波之間賦予約180°(π)的相位差。由此，能夠抑制電磁波從第二波導(dǎo)部件122B的一端泄漏。另外，在此，λg是傳輸線路上的電磁波的波長，在WRG中與后述的λr一致。

在本實(shí)施方式中，第一波導(dǎo)面122Aa延伸的方向在連接部127與平行于第二導(dǎo)電性表面110B的平面正交。換句話說，第一波導(dǎo)間隙126A延伸的方向與第二波導(dǎo)間隙126B延伸的方向正交。但是，本公開并不限定于這樣的例子。在第一波導(dǎo)面122Aa延伸的方向在連接部127與平行于第二導(dǎo)電性表面110B的平面交叉的結(jié)構(gòu)中均有效。如后述，第二導(dǎo)電性表面110B并非必須為平面狀，也可以是曲面狀。在該情況下，也認(rèn)為在連接部127的附近近似地呈平面狀，能夠?qū)εc第二導(dǎo)電性表面110B平行的平面進(jìn)行定義。第一波導(dǎo)間隙126A和第二波導(dǎo)間隙126B在連接部127形成的角度例如可以是30度以上且90度以下。

連接部127可以不在第二波導(dǎo)間隙126B的一端的附近，也可以位于第二波導(dǎo)間隙126B的兩端之間的任意部位。但是，為了使電磁波高效地從一個(gè)波導(dǎo)間隙向另一波導(dǎo)間隙傳輸，連接部127設(shè)置在第二波導(dǎo)間隙126B的端部的附近。例如，從第二波導(dǎo)間隙126B的兩端中的靠近連接部127的一側(cè)的端部到連接部127的距離(是指Y方向的距離。)能夠設(shè)計(jì)成小于多個(gè)第二導(dǎo)電性桿124B的基部與第二導(dǎo)電性表面110B之間的距離(小于λm/2)。另外，第二波導(dǎo)間隙126B中的“端部”是指規(guī)定第二波導(dǎo)間隙126B的第二波導(dǎo)部件122B的第二波導(dǎo)面122Ba的端部?！皬亩瞬康竭B接部127的距離”是指從端部到連接部127的一端的距離。在某一例子中，在將自由空間中的波長為λm的電磁波在第二波導(dǎo)間隙中的波長設(shè)為λr時(shí)，從第二波導(dǎo)間隙126B的兩端中的靠近連接部127的一側(cè)的端部到連接部127的距離能夠設(shè)計(jì)成λr/4。而且，多個(gè)第二導(dǎo)電性桿124B能夠以包圍第二波導(dǎo)間隙126B中的靠近連接部127的一側(cè)的端部的方式配置。由此，能夠抑制電磁波越過該端部傳播以及在該端部與連接部127之間產(chǎn)生最低次的諧振，能夠降低能量的損耗。

如圖8所示，本實(shí)施方式中的第一導(dǎo)電部件110A以及第二導(dǎo)電部件110B構(gòu)成了連成一體的一個(gè)部件。換句話說，第一導(dǎo)電部件110A以及第二導(dǎo)電部件110B是連續(xù)的單一結(jié)構(gòu)體的一部分。該單一結(jié)構(gòu)體也可以借助未圖示的支承部與導(dǎo)電部件120A、120B、波導(dǎo)部件122A、122B以及多個(gè)導(dǎo)電性桿124A、124B中的至少一部分相連。這樣的單一結(jié)構(gòu)體例如由相同的材料構(gòu)成，可以是經(jīng)過切削、拉深或成型等工序制造的單一部件。單一結(jié)構(gòu)體例如還能夠利用3D打印機(jī)制造。這種構(gòu)成要素之間的邊界不明確的結(jié)構(gòu)也包含于本公開的實(shí)施方式。導(dǎo)電部件110A、110B、120A、120B、波導(dǎo)部件122A、122B以及導(dǎo)電性桿124A、124B無需全部由相同的材料構(gòu)成。并且，第一導(dǎo)電部件110A與第二導(dǎo)電部件110B也可以不相連。

波導(dǎo)裝置200中的兩個(gè)波導(dǎo)間隙126A、126B連接的方法可以考慮各種各樣的方式。以下，對(duì)兩個(gè)波導(dǎo)間隙126A、126B連接的例子進(jìn)行說明。

圖9A是表示兩個(gè)波導(dǎo)間隙126A、126B連接的第一例的圖。圖9A中的箭頭示意地表示電磁波在第一波導(dǎo)間隙126A以及第二波導(dǎo)間隙126B中的傳播方向。關(guān)于后面附圖的箭頭也相同。在圖9A的例子中，第一導(dǎo)電性表面110Aa在第一波導(dǎo)間隙126A的一端(即，圖中的下側(cè)的端部)與第二導(dǎo)電性表面110Ba物理連接。在此，某一部件與另一部件“物理連接”是指兩者在物理上相連而相互固定。第二波導(dǎo)部件122B的兩端中的靠近連接部127的一側(cè)的端部被多個(gè)第二導(dǎo)電性桿124B包圍，形成了前述的扼流結(jié)構(gòu)140。由此，能夠使電磁波在第二波導(dǎo)間隙126B中只在與扼流結(jié)構(gòu)140所在的一側(cè)相反的一側(cè)傳播。在該例子中，由第一波導(dǎo)間隙126A和第二波導(dǎo)間隙126B構(gòu)成的波導(dǎo)的形狀呈例如字母“L”的形狀。因此，能夠?qū)⑦@樣的波導(dǎo)稱作L型波導(dǎo)。

圖9B是表示兩個(gè)波導(dǎo)間隙126A、126B連接的第二例的圖。與圖9A的例子相反，在該例子中，第二波導(dǎo)部件122B靠Y軸的負(fù)方向側(cè)。在該例子中，第一導(dǎo)電性表面110Aa也在第一波導(dǎo)間隙126A的一端與第二導(dǎo)電性表面110Ba物理連接。在該結(jié)構(gòu)中，也實(shí)現(xiàn)了與圖9A所示的結(jié)構(gòu)相同的功能。

圖9C是表示兩個(gè)波導(dǎo)間隙126A、126B連接的第三例的圖。在該例子中，第一波導(dǎo)部件122A的側(cè)面在第一波導(dǎo)間隙126A的一端與第二導(dǎo)電性表面110Ba相向。第二波導(dǎo)部件122B與第一導(dǎo)電部件110A物理連接。即使是這樣的結(jié)構(gòu)，也能夠?qū)崿F(xiàn)與圖9A所示的結(jié)構(gòu)相同的功能。

圖9D是表示兩個(gè)波導(dǎo)間隙126A、126B連接的第四例的圖。在該例子中，第二波導(dǎo)部件122B靠Y軸的負(fù)方向側(cè)，這一點(diǎn)與圖9C的例子不同。在該例子中，第一波導(dǎo)面122Aa在第一波導(dǎo)間隙126A的一端與第二波導(dǎo)面122Ba物理連接。并且，第一波導(dǎo)部件122A的側(cè)面與第二導(dǎo)電性表面110Ba相向。

圖9E是表示兩個(gè)波導(dǎo)間隙126A、126B連接的第五例的圖。在該例子中，第一波導(dǎo)面122Aa在第一波導(dǎo)間隙126A的一端與第二導(dǎo)電性表面110Ba物理連接。另外，第一波導(dǎo)部件122A的上表面中的不與第一導(dǎo)電性表面110Aa相向的部分(連接部127附近的部位)也包含于第一波導(dǎo)面122Aa。第二波導(dǎo)部件122B與第一導(dǎo)電性表面110Aa物理連接。在該例子中，由于第一波導(dǎo)部件122A作為壁存在于第二波導(dǎo)間隙126B的一端，因此在第二波導(dǎo)間隙126B中傳播來的電磁波在連接部127改變傳播方向，在第一波導(dǎo)間隙126A中傳播。

圖9F是表示兩個(gè)波導(dǎo)間隙126A、126B連接的第六例的圖。在該例子中，第二波導(dǎo)部件122B以及多個(gè)第二導(dǎo)電性桿124B位于Z軸的負(fù)方向側(cè)，這一點(diǎn)與圖9E的結(jié)構(gòu)不同。第一導(dǎo)電性表面110Aa在第一波導(dǎo)間隙126A的一端與第二導(dǎo)電性表面110Ba物理連接。并且，第一波導(dǎo)面122Aa在第一波導(dǎo)間隙126A的一端與第二波導(dǎo)面122Ba物理連接。在該結(jié)構(gòu)中，也能夠?qū)崿F(xiàn)與圖9E等同的功能。

圖9G是表示兩個(gè)波導(dǎo)間隙126A、126B連接的第七例的圖。在該例子中，第一波導(dǎo)部件122A以及多個(gè)第一導(dǎo)電性桿124A位于Y軸的正方向側(cè)，這一點(diǎn)與圖9E的結(jié)構(gòu)不同。第一導(dǎo)電性表面110Aa在第一波導(dǎo)間隙126A的一端與第二導(dǎo)電性表面110Ba物理連接。第一波導(dǎo)部件122A的側(cè)面在第一波導(dǎo)間隙126A的一端與第二導(dǎo)電性表面110Ba相向。第一波導(dǎo)面122Aa在第一波導(dǎo)間隙126A的一端與第二波導(dǎo)面122Ba物理連接。該結(jié)構(gòu)也具有與圖9E以及圖9F的結(jié)構(gòu)等同的功能。

在圖9A至圖9G所示的結(jié)構(gòu)例中，由第一波導(dǎo)間隙126A和第二波導(dǎo)間隙126B構(gòu)成的波導(dǎo)均具有L字型的結(jié)構(gòu)。更具體地說，在圖9A至圖9D所示的結(jié)構(gòu)例中，由于通過連接部127附近的扼流結(jié)構(gòu)140在第二波導(dǎo)間隙126B的一端側(cè)阻斷電磁波，因此波導(dǎo)的結(jié)構(gòu)呈L字型。另一方面，在圖9E以及圖9F所示的結(jié)構(gòu)例中，由于第一波導(dǎo)部件122A作為壁存在于連接部127的附近，因此波導(dǎo)的結(jié)構(gòu)呈L字型。通過如以上的結(jié)構(gòu)，能夠在第一波導(dǎo)間隙126A與第二波導(dǎo)間隙126B之間高效地傳輸電磁波。

波導(dǎo)裝置200并不限于上述L字型的結(jié)構(gòu)，可以考慮多種多樣的結(jié)構(gòu)。例如，也可以是電磁波的傳播路徑在連接部127分為兩個(gè)以上的結(jié)構(gòu)。以下，對(duì)這樣的結(jié)構(gòu)的例子進(jìn)行說明。

圖10是表示第一波導(dǎo)間隙126A的一端(圖中的下側(cè)的端部)與第二波導(dǎo)間隙126B的遠(yuǎn)離兩端(存在于圖的左右外側(cè))的部位連接的結(jié)構(gòu)的一個(gè)例子的圖。在該例子中，第二導(dǎo)電部件110B具有在連接部127的部位分割的兩個(gè)部分。第二導(dǎo)電部件110B的一個(gè)部分與第一導(dǎo)電部件110A相連，另一部分與第一導(dǎo)電部件120A相連。這樣，第二導(dǎo)電部件110B也可以由分割了的多個(gè)部分構(gòu)成。

在圖10所示的結(jié)構(gòu)中，在第一波導(dǎo)間隙126A中傳播并到達(dá)連接部127的電磁波沿著第二波導(dǎo)間隙126B分為Y軸的正方向和負(fù)方向而傳播。另一方面，在第二波導(dǎo)間隙126B中傳播并到達(dá)連接部127的電磁波分為直接直進(jìn)的電磁波和在第一波導(dǎo)間隙126A中傳播的電磁波。這樣，在圖10所示的例子中，波導(dǎo)在連接部127分支為兩個(gè)。這樣的結(jié)構(gòu)由于能夠使電磁波分支為兩個(gè)路徑來傳播，因此例如能夠在用于向多個(gè)天線元件供給(供電)同一頻率的電磁波的饋線中使用。在圖10所示的結(jié)構(gòu)中，第一波導(dǎo)間隙126A和第二波導(dǎo)間隙126B構(gòu)成類似于字母“T”的形狀的波導(dǎo)。因此，能夠?qū)⑦@樣的波導(dǎo)稱作T型波導(dǎo)。

圖11A是示意地表示具有T型波導(dǎo)的結(jié)構(gòu)的另一例子的圖。在該圖中，為了便于理解結(jié)構(gòu)而示出了將部件之間的間隔極大地?cái)U(kuò)大的狀態(tài)。在該例子中，從第一波導(dǎo)部件122A的一端(靠近連接部127的一側(cè)的端部)以λro/4的長度設(shè)置有作為阻抗匹配部(1/4波長變換器)發(fā)揮功能的凸部129。λro是自由空間中的波長為λo的電磁波在第一波導(dǎo)間隙126A中的波長。另外，在圖11A的例子中，第一導(dǎo)電部件110A和第二導(dǎo)電部件110B通過具有長方體形狀的單一的導(dǎo)電部件實(shí)現(xiàn)。

在T型波導(dǎo)中，由于產(chǎn)生波導(dǎo)的分支，因此在第一波導(dǎo)間隙126A與第二波導(dǎo)間隙126B之間產(chǎn)生阻抗的不匹配。如圖11A的例子，通過設(shè)置作為阻抗匹配部發(fā)揮功能的凸部129，抑制連接部127中的反射，能夠降低能量的損耗。凸部129的高度(即，凸部129的頂面相對(duì)于第一波導(dǎo)面122Aa的基準(zhǔn)面的高度)根據(jù)第一波導(dǎo)間隙126A中的阻抗以及第二波導(dǎo)間隙126B中的阻抗的值而適宜地設(shè)定。并且，阻抗匹配部的長度也并不限定于λro/4，能夠選擇偏離這些值的長度。但是，若為λro/8以下或者λro/2以上，則無法獲得作為阻抗匹配部的效果。因此，從波導(dǎo)間隙的一端朝向另一端延伸的凸部的長度設(shè)定為比λro/8長且比λro/2短的值。

圖11B是示意地表示具有阻抗匹配部的波導(dǎo)裝置200的另一例子的圖。在圖11B的例子中，第一波導(dǎo)部件122A具有分別作為1/4波長變換器發(fā)揮功能的三個(gè)凸部129a、129b、129c。這些凸部129a、129b、129c均在沿著波導(dǎo)面的方向上具有λro/4的長度，從第一波導(dǎo)部件122A的端部依次相鄰排列。最靠近連接部127的凸部129a的高度最大，越遠(yuǎn)離連接部127，則高度越小。各凸部的高度根據(jù)第一波導(dǎo)間隙126A的阻抗以及第二波導(dǎo)間隙126B的阻抗的值而適宜地設(shè)定。這樣，通過設(shè)置基于多個(gè)凸部的多段的阻抗匹配部，更加容易實(shí)現(xiàn)阻抗匹配。凸部的個(gè)數(shù)并不限定于上述例子，也可以是2個(gè)或4個(gè)以上。這樣一來，能夠在第一波導(dǎo)部件122A的第一波導(dǎo)面122Aa中的第一波導(dǎo)間隙126A的一端的附近設(shè)置至少一個(gè)作為1/4波長變換器發(fā)揮功能的凸部。

凸部可以不設(shè)置于第一波導(dǎo)面122Aa，也可以設(shè)置于第一導(dǎo)電性表面110Aa?；蛘?，也可以在第一波導(dǎo)面122Aa以及第一導(dǎo)電性表面110Aa這兩者設(shè)置凸部。也可以在離靠近連接部127的一側(cè)的端部λro/4長度的部分設(shè)置寬度比相鄰的部位大的寬幅部來代替設(shè)置凸部129。無論是凸部還是寬幅部，都具有增大傳輸線路的電容的作用，因此帶來相同的效果。

如以上，第一波導(dǎo)面122Aa以及第一導(dǎo)電性表面110Aa中的至少一個(gè)能夠在離第一波導(dǎo)間隙126A的一端(靠近連接部127的一側(cè)的端部)λro/4長度的區(qū)域具有凸部。由此，抑制具有T型波導(dǎo)結(jié)構(gòu)的波導(dǎo)裝置200中的因阻抗的不匹配引起的反射，能夠降低能量的損耗。

在以上例子中，第一波導(dǎo)面122Aa和第二波導(dǎo)面122Ba處于垂直的配置關(guān)系，但是在本公開中，能夠采用第一波導(dǎo)面122Aa與第二波導(dǎo)面122Ba交叉的任意結(jié)構(gòu)。

以上各例子中的波導(dǎo)裝置200也可以包含除了圖示的波導(dǎo)以外的其他波導(dǎo)。這樣的其他波導(dǎo)并不限于WRG，例如可以是波導(dǎo)管或微帶線路這樣的任意波導(dǎo)。

如以上，在本實(shí)施方式中的波導(dǎo)裝置200中具有如下以往不具有的特征：當(dāng)電磁波的傳播方向在連接部127發(fā)生改變時(shí)，電場的方向(與波導(dǎo)面垂直的方向)發(fā)生改變。在專利文獻(xiàn)1等公開的以往的WRG中，去掉了利用波導(dǎo)管等其他波導(dǎo)手段傳播電磁波的部分，即使電磁波的傳播方向發(fā)生改變，電場的方向也固定。換句話說，在以往的WRG中，除非并用波導(dǎo)管等其他波導(dǎo)手段，否則只能進(jìn)行沿著平行配置的多個(gè)導(dǎo)電部件的方向的傳播。與此相比，在本實(shí)施方式中，不僅能夠進(jìn)行沿著某一導(dǎo)電性表面的方向的傳播，而且還能夠進(jìn)行沿著與該某一導(dǎo)電性表面交叉的平面的方向的傳播。通過將這樣的結(jié)構(gòu)編入波導(dǎo)裝置中，能夠按照目的靈活地設(shè)計(jì)饋線。例如，在構(gòu)筑具有本實(shí)施方式的波導(dǎo)裝置、收發(fā)用的電子電路、多個(gè)天線元件以及攝像頭的雷達(dá)系統(tǒng)的情況下，通過在與排列有天線元件的面垂直的方向(厚度方向)上設(shè)置波導(dǎo)，能夠在空白的空間配置攝像頭等結(jié)構(gòu)物。

接下來，對(duì)通過本實(shí)施方式中的波導(dǎo)的電磁波的透射、反射特性進(jìn)行說明。

圖12是表示包含本實(shí)施方式的波導(dǎo)裝置200中的第一波導(dǎo)間隙126A以及第二波導(dǎo)間隙126B的饋線(電路)的一個(gè)例子中的散射參數(shù)(S參數(shù))的頻率依賴性的圖表。在該例子中，對(duì)具有如圖7A所示的L型波導(dǎo)結(jié)構(gòu)的實(shí)施例進(jìn)行了模擬。關(guān)于74.0GHz～79.0GHz的頻帶，計(jì)算了從第一波導(dǎo)間隙126A中的遠(yuǎn)離連接部127的一側(cè)的端部朝向第二波導(dǎo)間隙126B中的遠(yuǎn)離連接部127的一側(cè)的端部傳輸電磁波時(shí)的S參數(shù)。S參數(shù)是散射矩陣(S矩陣)的矩陣要素，表示在電路中傳播的信號(hào)波的透射、反射特性。圖12中的S(1，1)表示反射波的強(qiáng)度與輸入波的強(qiáng)度的比例，S(2，1)表示透射波的強(qiáng)度與輸入波的強(qiáng)度的比例。

由圖12可知，S(1，1)是-30dB至-20dB(10^-3倍至10^-2倍)左右的非常小的值，而S(2，1)是大致0dB(1倍)。這意味著在電磁波的傳播方向在本實(shí)施方式中的兩個(gè)波導(dǎo)間隙126A、126B的連接部127發(fā)生改變時(shí)，幾乎不產(chǎn)生反射(即，損耗小)。這樣一來，根據(jù)本實(shí)施方式，能夠高效地傳播電磁波。

＜實(shí)施方式2：天線裝置＞

接下來，對(duì)具有本公開的波導(dǎo)裝置的天線裝置的例示性的實(shí)施方式進(jìn)行說明。

本實(shí)施方式的天線裝置具有實(shí)施方式1中的波導(dǎo)裝置和與該波導(dǎo)裝置連接的至少一個(gè)天線元件。天線元件具有將在第一以及第二波導(dǎo)間隙中傳播的電磁波朝向空間發(fā)射的功能以及將在空間中傳播來的電磁波向第一以及第二波導(dǎo)間隙導(dǎo)入的功能中的至少一方。即，本實(shí)施方式中的天線裝置用于信號(hào)的發(fā)送以及接收中的至少一方。

圖13A是表示排列有多個(gè)縫隙(開口部)的天線裝置(陣列天線)的例子的圖。圖13A是從+Z方向觀察天線裝置的俯視圖。圖13B是圖13A的B-B線剖視圖。在圖13B中，為了便于理解而只關(guān)于波導(dǎo)部件122B、122C用陰影線表示。在圖示的天線裝置中層疊有：包含直接與作為天線元件(發(fā)射元件)發(fā)揮功能的多個(gè)縫隙112耦合的多個(gè)第三波導(dǎo)部件122C的第一波導(dǎo)層10a；在內(nèi)部包含實(shí)施方式1中的第一波導(dǎo)間隙126A(沿著Z方向延伸的波導(dǎo))的第二波導(dǎo)層10b；以及在內(nèi)部包含與第一波導(dǎo)間隙126A連接的第二波導(dǎo)間隙126B的第三波導(dǎo)層10c。第一波導(dǎo)層10a中的多個(gè)第三波導(dǎo)部件122C以及多個(gè)第三導(dǎo)電性桿124C配置于第三導(dǎo)電部件120C上。第三波導(dǎo)層10c中的多個(gè)第二波導(dǎo)部件122B以及多個(gè)第二導(dǎo)電性桿124B配置于第二導(dǎo)電部件120B上。

該天線裝置具有覆蓋第一波導(dǎo)層10a中的第三波導(dǎo)部件122C以及第三導(dǎo)電性桿124C的第三導(dǎo)電部件110C。第三導(dǎo)電部件110C具有以4行4列排列的16個(gè)縫隙(開口部)112。在第三導(dǎo)電部件110C設(shè)置有包圍各縫隙112的側(cè)壁114。側(cè)壁114形成了調(diào)整縫隙112的指向性的喇叭。該例子中的縫隙112的個(gè)數(shù)以及排列只是例示性的個(gè)數(shù)以及排列?？p隙112只要設(shè)置至少一個(gè)即可。縫隙112的方向以及形狀也并不限定于圖示的例子。例如，也可以使用H型形狀的縫隙。喇叭的側(cè)壁114的傾斜的有無以及角度、以及喇叭的形狀也并不限定于圖示的例子。并且，也可以省略喇叭。

圖14A是圖13A的C-C線剖視圖。該天線裝置具有：形成沿著Z方向延伸的第一波導(dǎo)間隙126A的第一WRG結(jié)構(gòu)；形成與第一波導(dǎo)間隙126A的一端連接且沿著Y方向延伸的第二波導(dǎo)間隙126B的第二WRG結(jié)構(gòu)；以及形成與第一波導(dǎo)間隙126A的另一端連接并沿著Y方向延伸的第三波導(dǎo)間隙126C的第三WRG結(jié)構(gòu)。第一波導(dǎo)間隙126A以及第二波導(dǎo)間隙126B與在實(shí)施方式1中說明的內(nèi)容相同。但是，由于第二波導(dǎo)間隙126B如后述在圖左側(cè)的端部彎曲，因此在圖14A的剖視圖中顯示得稍微短。第三波導(dǎo)間隙126C形成于第一波導(dǎo)層10a中的第三導(dǎo)電部件110C與第三波導(dǎo)部件122C之間。在圖14A的例子中，第三波導(dǎo)間隙126C從與第一波導(dǎo)間隙126A的連接部分支為兩個(gè)而向+Y方向以及-Y方向延伸。另外，由于圖14A是剖視圖，因此并未示出排列在波導(dǎo)部件122A、122B、122C各自的兩側(cè)的導(dǎo)電性桿。通過這樣的結(jié)構(gòu)，第二波導(dǎo)間隙126B、第一波導(dǎo)間隙126A、第三波導(dǎo)間隙126C直列地連接，能夠使電磁波在其中傳播。

圖14B是示意地表示圖13A所示的天線裝置的一部分的圖。為了易于掌握第一波導(dǎo)部件122A與第三波導(dǎo)部件122C的位置關(guān)系，未示出第三導(dǎo)電部件110C。并且，也未示出第三波導(dǎo)部件122C中的配置于比第三導(dǎo)電部件120C的貫通孔145C靠+Y方向的位置的部分以及包圍第三波導(dǎo)部件122C的第三導(dǎo)電性桿124C。第三導(dǎo)電部件120C所具有的貫通孔145C(端口)分割第三波導(dǎo)部件122C。

圖15A是表示第三波導(dǎo)部件122C以及第三導(dǎo)電性桿124C在第三導(dǎo)電部件120C中的平面布局的圖。貫通孔145C由橫部分113T以及從橫部分113T的兩端朝向與橫部分113T垂直的相同的方向延伸的一對(duì)縱部分113L構(gòu)成。一對(duì)縱部分113L夾著第三波導(dǎo)部件122C。如圖14B所示，被一對(duì)縱部分113L夾住的第三波導(dǎo)部件122C與第一波導(dǎo)部件122A連接，朝向-Z方向延伸。圖15B是表示第二波導(dǎo)部件122B以及第二導(dǎo)電性桿124B在第二導(dǎo)電部件120B中的平面布局的圖。由圖15A以及圖15B可以明確，第三導(dǎo)電部件120C中的第三波導(dǎo)部件122C呈直線狀(條形狀)延伸，不具有分支部和彎曲部。另一方面，第二導(dǎo)電部件120B中的第二波導(dǎo)部件122B具有延伸的方向分為兩個(gè)的分支部以及延伸的方向發(fā)生改變的彎曲部這兩者，具有條形狀的多個(gè)部分相連而成的結(jié)構(gòu)。

第三波導(dǎo)部件122C穿過貫通孔145C與圖14A所示的第一波導(dǎo)部件122A耦合。換句話說，沿著第一波導(dǎo)部件122A傳播來的電磁波能夠穿過貫通孔145C到達(dá)第三波導(dǎo)部件122C，并沿著第三波導(dǎo)部件122C傳播。此時(shí)，各縫隙112作為將在波導(dǎo)中傳播來的電磁波朝向空間發(fā)射的天線元件發(fā)揮功能。相反，若在空間中傳播來的電磁波入射到縫隙112，則該電磁波與位于縫隙112的正下方的第三波導(dǎo)部件122C耦合，并沿著第三波導(dǎo)部件122C傳播。在第三波導(dǎo)部件122C中傳播來的電磁波還能夠穿過貫通孔145C到達(dá)第一波導(dǎo)部件122A，并沿著第一波導(dǎo)部件122A傳播。第二波導(dǎo)部件122B能夠經(jīng)由第二導(dǎo)電部件120B所具有的貫通孔(端口)145B與位于外部的波導(dǎo)裝置或高頻電路(電子電路)耦合。在圖15B中，作為一個(gè)例子示出了與貫通孔145B連接的電子電路290。電子電路290并不限定于特定的位置，可以配置在任意位置。電子電路290例如能夠配置在第二導(dǎo)電部件120B的背面?zhèn)?圖15B中的下側(cè))的電路板。這種電子電路為微波集成電路，例如可以是生成或接收毫米波的MMIC(Monolithic Microwave Integrated Circuit：單片微波集成電路)。

能夠?qū)D13A所示的第三導(dǎo)電部件110C稱作“發(fā)射層”。并且，能夠?qū)瑘D15A所示的第三導(dǎo)電部件120C上的第三波導(dǎo)部件122C以及第三導(dǎo)電性桿124C整體的層稱作“激振層”。也可以將包含圖15B所示的第二導(dǎo)電部件120B上的第二波導(dǎo)部件122B以及第二導(dǎo)電性桿124B整體的層稱作“分配層”。并且，也可以將“激振層”、“分配層”以及其中間的第二波導(dǎo)層10b統(tǒng)稱為“供電層”?！鞍l(fā)射層”、“激振層”以及“分配層”能夠分別通過對(duì)一張金屬板進(jìn)行加工來量產(chǎn)。發(fā)射層、激振層、分配層以及設(shè)置在分配層的背面?zhèn)鹊碾娮与娐纺軌蜃鳛槟K化的一個(gè)產(chǎn)品制造。

由圖13B可知，在該例子中的陣列天線中層疊有板狀的發(fā)射層、激振層以及分配層，激振層和分配層通過第二波導(dǎo)層10b中的沿著Z方向延伸的脊形波導(dǎo)而連接。因此，能夠在激振層與分配層之間確保大的空間。

根據(jù)圖15B所示的第二波導(dǎo)部件122B，從第二導(dǎo)電部件120B的貫通孔145B到第三導(dǎo)電部件120C的各貫通孔145C(參照?qǐng)D15A)的沿著第二波導(dǎo)部件122B測量的距離均相等。因此，從貫通孔145B輸入至第二波導(dǎo)部件122B的信號(hào)波以相同的相位到達(dá)第三導(dǎo)電部件120C的四個(gè)貫通孔145C的每一個(gè)。其結(jié)果是，能夠以相同的相位激振配置于第三導(dǎo)電部件120C上的四個(gè)第三波導(dǎo)部件122C。

另外，無需使作為天線元件發(fā)揮功能的所有縫隙112以相同的相位發(fā)射電磁波。激振層以及分配層中的波導(dǎo)部件122的網(wǎng)絡(luò)模式是任意的，也可以構(gòu)成為各波導(dǎo)部件122獨(dú)立地傳播相互不同的信號(hào)。

如以上，根據(jù)本實(shí)施方式，能夠使電磁波沿著第二波導(dǎo)部件122B、第一波導(dǎo)部件122A以及第三波導(dǎo)部件122C傳播。由于各層具有沿著交叉(典型地為正交)的方向延伸的第一波導(dǎo)部件122A，因此能夠提高饋線的設(shè)計(jì)自由度。例如，能夠在圖13B所示的第二波導(dǎo)層10b的內(nèi)部空間配置其他波導(dǎo)、電路板或攝像頭等結(jié)構(gòu)物。另外，在本實(shí)施方式中，在第二波導(dǎo)部件122B與第三波導(dǎo)部件122C之間配置有與該兩者垂直(Z方向)地延伸的第一波導(dǎo)部件122A，但是也可以在其他位置配置相同的波導(dǎo)部件。并且，也可以配置多個(gè)這樣的波導(dǎo)部件。

在本實(shí)施方式中，使用了與第一波導(dǎo)間隙126A連接的第三波導(dǎo)間隙126C激振多個(gè)縫隙112的結(jié)構(gòu)，但是并不限定于這樣的結(jié)構(gòu)。例如，也可以是第一波導(dǎo)間隙126A以及第二波導(dǎo)間隙126B中的任一個(gè)激振多個(gè)縫隙112的結(jié)構(gòu)?；蛘?，也可以是借助與本公開的脊形波導(dǎo)不同的波導(dǎo)(例如，波導(dǎo)管或微帶線路)激振縫隙等天線元件的結(jié)構(gòu)。天線裝置所具有的波導(dǎo)裝置還能包含與這樣的脊形波導(dǎo)不同的波導(dǎo)。

本公開的實(shí)施方式中的波導(dǎo)裝置以及天線裝置(縫隙陣列天線)能夠適宜用于例如裝設(shè)在車輛、船舶、飛行器、機(jī)器人等移動(dòng)體的雷達(dá)或雷達(dá)系統(tǒng)。雷達(dá)具有本公開的實(shí)施方式中的天線裝置和與該天線裝置連接的微波集成電路。雷達(dá)系統(tǒng)具有該雷達(dá)和與該雷達(dá)的微波集成電路連接的信號(hào)處理電路。由于本實(shí)施方式的天線裝置具有可小型化的多層的WRG結(jié)構(gòu)，因此與使用以往的中空波導(dǎo)管的結(jié)構(gòu)相比，能夠顯著地縮小排列有天線元件的面的面積。因此，還能夠?qū)⒀b設(shè)有該天線裝置的雷達(dá)系統(tǒng)容易地裝設(shè)于例如車輛的后視鏡的與鏡面相反的一側(cè)的面這樣的窄小部位或UAV(Unmanned Aerial Vehicle，所謂無人機(jī))這樣的小型移動(dòng)體。另外，雷達(dá)系統(tǒng)并不限定于裝設(shè)在車輛的實(shí)施方式的例子，例如能夠固定在道路或建筑物來使用。

本公開的實(shí)施方式中的縫隙陣列天線還能夠用于無線通信系統(tǒng)。這種無線通信系統(tǒng)具有上述的任一實(shí)施方式中的縫隙陣列天線和通信電路(發(fā)送電路或接收電路)。關(guān)于應(yīng)用于無線通信系統(tǒng)的例子的詳細(xì)內(nèi)容在后面進(jìn)行敘述。

本公開的實(shí)施方式中的縫隙陣列天線還能用作室內(nèi)定位系統(tǒng)(IPS：Indoor Positioning System)中的天線。在室內(nèi)定位系統(tǒng)中，能夠確定建筑物內(nèi)的人或無人搬運(yùn)車(AGV：Automated Guided Vehicle)等移動(dòng)體的位置。陣列天線還能夠用于在向來商店或設(shè)施的人持有的信息終端(智能手機(jī)等)提供信息的系統(tǒng)中使用的電波發(fā)射機(jī)(beacon)。在這種系統(tǒng)中，電波發(fā)射機(jī)例如數(shù)秒發(fā)射一次重疊了ID等信息的電磁波。若信息終端接收該電磁波，則信息終端經(jīng)由通信線路向遠(yuǎn)程服務(wù)器計(jì)算機(jī)發(fā)送已接收到的信息。服務(wù)器計(jì)算機(jī)根據(jù)從信息終端獲得的信息確定該信息終端的位置，向該信息終端提供與該位置相應(yīng)的信息(例如，產(chǎn)品索引或優(yōu)惠劵)。

另外，在本說明書中，尊重作為本發(fā)明人之一的桐野的論文(非專利文獻(xiàn)1)以及同一時(shí)期發(fā)表了相關(guān)內(nèi)容的研究的Kildal等的論文的記載，使用“人工磁導(dǎo)體”這一術(shù)語記載了本公開的技術(shù)。但是，由本發(fā)明人等的研究結(jié)果可以明確，本公開所涉及的實(shí)用新型中并非一定需要以往定義中的“人工磁導(dǎo)體”。即，雖然一直認(rèn)為人工磁導(dǎo)體中必須采用周期結(jié)構(gòu)，但是為了實(shí)施本公開所涉及的實(shí)用新型，并非一定需要周期結(jié)構(gòu)。

在本公開中，人工磁導(dǎo)體通過導(dǎo)電性桿的列實(shí)現(xiàn)。一直認(rèn)為，為了阻止朝向遠(yuǎn)離波導(dǎo)面的方向漏出的電磁波，必須在波導(dǎo)部件的一側(cè)存在至少兩個(gè)沿著波導(dǎo)部件(脊部)排列的導(dǎo)電性桿的列。這是因?yàn)椋魶]有最低兩條列，則不存在導(dǎo)電性桿列的配置“周期”。但是，根據(jù)本發(fā)明人等的研究，即使在平行地延伸的兩個(gè)波導(dǎo)部件之間只配置有一列或一條導(dǎo)電性桿的列的情況下，也能夠?qū)囊粋€(gè)波導(dǎo)部件向另一個(gè)波導(dǎo)部件漏出的信號(hào)的強(qiáng)度抑制在-10dB以下。這是在大多用途中在實(shí)際使用上足夠的值。在只具有不完全的周期結(jié)構(gòu)的狀態(tài)下可以實(shí)現(xiàn)這種足夠等級(jí)的分離的理由至今尚不明確。但是，考慮該情況，在本公開中擴(kuò)展以往的“人工磁導(dǎo)體”的概念，使“人工磁導(dǎo)體”這一術(shù)語還包含只配置一列或一條導(dǎo)電性桿的結(jié)構(gòu)。

＜另一變形例＞

接下來，對(duì)具有波導(dǎo)部件122、導(dǎo)電部件110、120以及導(dǎo)電性桿124的波導(dǎo)結(jié)構(gòu)的另一變形例進(jìn)行說明。以下變形例還能夠適用于實(shí)施方式1、2中的任一部位的WRG結(jié)構(gòu)。

圖16A是表示只有波導(dǎo)部件122的作為上表面的波導(dǎo)面122a具有導(dǎo)電性、波導(dǎo)部件122的除波導(dǎo)面122a以外的部分不具有導(dǎo)電性的結(jié)構(gòu)的例子的剖視圖。導(dǎo)電部件110以及導(dǎo)電部件120也同樣只有波導(dǎo)部件122所在的一側(cè)的表面(導(dǎo)電性表面110a、120a)具有導(dǎo)電性，其他部分不具有導(dǎo)電性。這樣，波導(dǎo)部件122、導(dǎo)電部件110以及導(dǎo)電部件120各自也可以非整體具有導(dǎo)電性。

圖16B是表示波導(dǎo)部件122未形成于導(dǎo)電部件120上的變形例的圖。在該例子中，波導(dǎo)部件122固定于支承部件(例如，框體的內(nèi)壁等)，該支承部件支承導(dǎo)電部件110和導(dǎo)電部件120。在波導(dǎo)部件122與導(dǎo)電部件120之間存在間隙。這樣，波導(dǎo)部件122也可以與導(dǎo)電部件120不連接。

圖16C是表示導(dǎo)電部件120、波導(dǎo)部件122以及多個(gè)導(dǎo)電性桿124分別在電介質(zhì)的表面涂布有金屬等導(dǎo)電性材料的結(jié)構(gòu)的例子的圖。導(dǎo)電部件120、波導(dǎo)部件122以及多個(gè)導(dǎo)電性桿124利用導(dǎo)電體相互連接。另一方面，導(dǎo)電部件110由金屬等導(dǎo)電性材料構(gòu)成。

圖16D以及圖16E是表示在導(dǎo)電部件110、120、波導(dǎo)部件122以及導(dǎo)電性桿124各自的最表面具有電介質(zhì)層110b、120b的結(jié)構(gòu)的例子的圖。圖16D表示利用電介質(zhì)層覆蓋作為導(dǎo)電體的金屬制的導(dǎo)電部件的表面的結(jié)構(gòu)的例子。圖16E表示導(dǎo)電部件120具有利用金屬等導(dǎo)電體覆蓋樹脂等電介質(zhì)制的部件的表面，再利用電介質(zhì)層覆蓋該金屬層的結(jié)構(gòu)的例子。覆蓋金屬表面的電介質(zhì)層既可以是樹脂等涂膜，也可以是通過該金屬的氧化而生成的鈍化膜等氧化膜。

最表面的電介質(zhì)層增加通過WRG波導(dǎo)傳播的電磁波的損耗。但是，能夠保護(hù)具有導(dǎo)電性的導(dǎo)電性表面110a、120a不腐蝕。并且，能夠阻斷直流電壓或頻率低到無法通過WRG波導(dǎo)傳播的程度的交流電壓的影響。

圖16F是表示波導(dǎo)部件122的高度比導(dǎo)電性桿124的高度低且導(dǎo)電部件110的導(dǎo)電性表面110a中的與波導(dǎo)面122a相向的部分向波導(dǎo)部件122側(cè)突出的例子的圖。即使是這樣的結(jié)構(gòu)，只要滿足圖4所示的尺寸范圍，則也與前述的實(shí)施方式相同地進(jìn)行工作。

圖16G是表示在圖16F的結(jié)構(gòu)中還使導(dǎo)電性表面110a中的與導(dǎo)電性桿124相向的部分向?qū)щ娦詶U124側(cè)突出的例子的圖。即使是這樣的結(jié)構(gòu)，只要滿足圖4所示的尺寸范圍，則也與前述的實(shí)施方式相同地進(jìn)行工作。另外，也可以采用一部分凹陷的結(jié)構(gòu)來代替導(dǎo)電性表面110a的一部分突出的結(jié)構(gòu)。

圖17A是表示導(dǎo)電部件110的導(dǎo)電性表面110a具有曲面形狀的例子的圖。圖17B是表示導(dǎo)電部件120的導(dǎo)電性表面120a也具有曲面形狀的例子的圖。如這些例子所示，導(dǎo)電性表面110a、120a并不限定于平面形狀，也可以具有曲面形狀。

＜應(yīng)用例1：車載雷達(dá)系統(tǒng)＞

接下來，作為利用上述陣列天線的應(yīng)用例，對(duì)具有陣列天線的車載雷達(dá)系統(tǒng)的一個(gè)例子進(jìn)行說明。用于車載雷達(dá)系統(tǒng)的發(fā)送波具有例如76千兆赫(GHz)頻段的頻率，該發(fā)送波在自由空間中的波長λo為約4mm。

在汽車的防碰撞系統(tǒng)以及自動(dòng)運(yùn)行等安全技術(shù)中識(shí)別尤其在本車輛的前方行駛的一個(gè)或多個(gè)車輛(目標(biāo))是必不可少的。作為車輛的識(shí)別方法，以往開發(fā)出了使用雷達(dá)系統(tǒng)估計(jì)入射波的方向的技術(shù)。

圖18表示本車輛500和與本車輛500在相同的車道上行駛的先行車輛502。本車輛500具有包含上述實(shí)施方式中的陣列天線的車載雷達(dá)系統(tǒng)。若本車輛500的車載雷達(dá)系統(tǒng)發(fā)射高頻的發(fā)送信號(hào)，則該發(fā)送信號(hào)到達(dá)先行車輛502并被先行車輛502反射，其一部分再回到本車輛500。車載雷達(dá)系統(tǒng)接收該信號(hào)，計(jì)算先行車輛502的位置、到先行車輛502的距離以及速度等。

圖19表示本車輛500的車載雷達(dá)系統(tǒng)510。車載雷達(dá)系統(tǒng)510配置在車內(nèi)。更具體地說，車載雷達(dá)系統(tǒng)510配置在后視鏡的與鏡面相反的一側(cè)的面。車載雷達(dá)系統(tǒng)510從車內(nèi)朝向車輛500的行進(jìn)方向發(fā)射高頻的發(fā)送信號(hào)，并接收從行進(jìn)方向入射的信號(hào)。

基于本應(yīng)用例的車載雷達(dá)系統(tǒng)510具有上述實(shí)施方式2中的陣列天線。在本應(yīng)用例中，配置成多個(gè)波導(dǎo)部件各自延伸的方向與鉛垂方向一致，多個(gè)波導(dǎo)部件的排列方向與水平方向一致。因此，能夠縮小將多個(gè)縫隙從正面觀察時(shí)的橫向尺寸。作為包含上述陣列天線的天線裝置的尺寸的一個(gè)例子，橫×縱×深度為60×30×10mm?？梢岳斫鉃?6GHz頻段的毫米波雷達(dá)系統(tǒng)的大小非常小。

另外，以往的大多車載雷達(dá)系統(tǒng)設(shè)置于車外，例如前車頭的頂端部。其理由是，因?yàn)檐囕d雷達(dá)系統(tǒng)的大小比較大，很難如本公開那樣設(shè)置在車內(nèi)?；诒緫?yīng)用例的車載雷達(dá)系統(tǒng)510雖然能夠如上所述那樣設(shè)置在車內(nèi)，但也可以裝設(shè)于前車頭的頂端。由于減少了車載雷達(dá)系統(tǒng)在前車頭中所占的區(qū)域，因此容易配置其他零件。

根據(jù)本應(yīng)用例，由于能夠縮小用于發(fā)送天線的多個(gè)波導(dǎo)部件(脊部)的間隔，因此也能夠縮小與相鄰的多個(gè)波導(dǎo)部件相向設(shè)置的多個(gè)縫隙的間隔。由此，能夠抑制柵瓣的影響。例如，在將橫向相鄰的兩個(gè)縫隙的中心之間的距離設(shè)為短于發(fā)送波的自由空間波長λo(小于約4mm)的情況下，不會(huì)在前方發(fā)生柵瓣。由此，能夠抑制柵瓣的影響。另外，若天線元件的排列間隔大于電磁波的波長的一半，則會(huì)出現(xiàn)柵瓣。但是，若排列間隔小于波長，則不會(huì)在前方出現(xiàn)柵瓣。因此，在不進(jìn)行向從構(gòu)成陣列天線的各天線元件發(fā)射的電波賦予相位差的波束轉(zhuǎn)向的情況下，只要天線元件的配置間隔小于波長，則柵瓣就不會(huì)產(chǎn)生實(shí)質(zhì)性的影響。通過調(diào)整發(fā)送天線的陣列因子，能夠調(diào)整發(fā)送天線的指向性。也可以為了能夠獨(dú)立地調(diào)整在多個(gè)波導(dǎo)部件上傳輸?shù)碾姶挪ǖ南辔欢O(shè)置相移器。在該情況下，為了避免柵瓣的影響，優(yōu)選將天線元件的配置間隔設(shè)為小于發(fā)送波的自由空間波長λo的一半。通過設(shè)置相移器，能夠?qū)l(fā)送天線的指向性改為任意方向。由于周知相移器的結(jié)構(gòu)，因此省略其結(jié)構(gòu)的說明。

由于本應(yīng)用例中的接收天線能夠降低來源于柵瓣的反射波的接收，因此能夠提高以下說明的處理的精度。以下，對(duì)接收處理的一個(gè)例子進(jìn)行說明。

圖20A示出了車載雷達(dá)系統(tǒng)510的陣列天線AA與多個(gè)入射波k(k：1～K的整數(shù)，以下相同。K是存在于不同方位的目標(biāo)的數(shù)量)的關(guān)系。陣列天線AA具有呈直線狀排列的M個(gè)天線元件。由于天線在原理上能夠用于發(fā)送以及接收這兩者，因此陣列天線AA能夠包含發(fā)送天線以及接收天線這兩者。以下，對(duì)處理接收天線所接收的入射波的方法的例子進(jìn)行說明。

陣列天線AA接收從各種角度同時(shí)入射的多個(gè)入射波。多個(gè)入射波中包含從相同的車載雷達(dá)系統(tǒng)510的發(fā)送天線發(fā)射并由目標(biāo)反射的入射波。并且，多個(gè)入射波中還包含從其他車輛發(fā)射的直接或間接的入射波。

入射波的入射角度(即，表示入射方向的角度)表示以陣列天線AA的側(cè)面B為基準(zhǔn)的角度。入射波的入射角度表示相對(duì)于與天線元件組所排列的直線方向垂直的方向的角度。

現(xiàn)在，關(guān)注第k個(gè)入射波?！暗趉個(gè)入射波”是指，從存在于不同方位的K個(gè)目標(biāo)向陣列天線入射K個(gè)入射波時(shí)通過入射角θ_k識(shí)別的入射波。

圖20B表示接收第k個(gè)入射波的陣列天線AA。陣列天線AA所接收的信號(hào)能夠以算式1的形式表現(xiàn)為具有M個(gè)要素的“矢量”。

(算式1)

S＝[s₁、s₂、……、s_M]^T

在此，s_m(m：1～M的整數(shù)，以下相同)是第m個(gè)天線元件所接收的信號(hào)的值。上標(biāo)T是指轉(zhuǎn)置。S是列矢量。列矢量S根據(jù)由陣列天線的結(jié)構(gòu)確定的方向矢量(稱作導(dǎo)向矢量或模式矢量)與目標(biāo)(還稱作波源或信號(hào)源)中的表示信號(hào)的復(fù)矢量的乘積而獲得。當(dāng)波源的個(gè)數(shù)為K時(shí)，從各波源向每個(gè)天線元件入射的信號(hào)的波呈線形重疊。此時(shí)，s_m能夠以算式2的形式表現(xiàn)。

[算式2]

算式2中的a_k、θ_k以及分別為第k個(gè)入射波的振幅、入射波的入射角度以及初始相位。λ表示入射波的波長，j是虛數(shù)單位。

由算式2可以理解，s_m可以表現(xiàn)為由實(shí)部(Re)和虛部(Im)構(gòu)成的復(fù)數(shù)。

若考慮噪聲(內(nèi)部噪聲或熱噪聲)進(jìn)一步一般化，則陣列接收信號(hào)X能夠以算式3的形式表現(xiàn)。

(算式3)

X＝S+N

N是噪聲的矢量表現(xiàn)。

信號(hào)處理電路使用算式3所示的陣列接收信號(hào)X求出入射波的自相關(guān)矩陣Rxx(算式4)，再求出自相關(guān)矩陣Rxx的各固有值。

[算式4]

在此，上標(biāo)H表示復(fù)共軛轉(zhuǎn)置(厄米共軛)。

在求出的多個(gè)固有值中，具有由熱噪聲規(guī)定的規(guī)定值以上的值的固有值(信號(hào)空間固有值)的個(gè)數(shù)與入射波的個(gè)數(shù)對(duì)應(yīng)。而且，通過計(jì)算反射波的入射方向的似然最大(成為最大似然)的角度，能夠確定目標(biāo)的數(shù)量以及各目標(biāo)存在的角度。該處理作為最大似然估計(jì)法是公知的。

接著，參照?qǐng)D21。圖21是表示基于本公開的車輛行駛控制裝置600的基本結(jié)構(gòu)的一個(gè)例子的框圖。圖21所示的車輛行駛控制裝置600具有：裝配于車輛的雷達(dá)系統(tǒng)510；以及與雷達(dá)系統(tǒng)510連接的行駛支援電子控制裝置520。雷達(dá)系統(tǒng)510具有陣列天線AA和雷達(dá)信號(hào)處理裝置530。

陣列天線AA具有多個(gè)天線元件，多個(gè)天線元件分別響應(yīng)于一個(gè)或多個(gè)入射波而輸出接收信號(hào)。如上所述，陣列天線AA還能夠發(fā)射高頻的毫米波。另外，陣列天線AA并不限于實(shí)施方式2中的陣列天線，也可以是適合接收的其他陣列天線。

在雷達(dá)系統(tǒng)510中，陣列天線AA需要安裝于車輛。但是，雷達(dá)信號(hào)處理裝置530的至少一部分功能也可以通過設(shè)置于車輛行駛控制裝置600的外部(例如本車輛的外部)的計(jì)算機(jī)550以及數(shù)據(jù)庫552實(shí)現(xiàn)。在該情況下，雷達(dá)信號(hào)處理裝置530中的位于車輛內(nèi)的部分能夠始終或隨時(shí)連接于設(shè)置在車輛的外部的計(jì)算機(jī)550以及數(shù)據(jù)庫552，以便能夠進(jìn)行信號(hào)或數(shù)據(jù)的雙向通信。通信借助車輛所具有的通信設(shè)備540以及一般的通信網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行。

數(shù)據(jù)庫552可以存儲(chǔ)規(guī)定各種信號(hào)處理算法的程序。雷達(dá)系統(tǒng)510的工作所需的數(shù)據(jù)以及程序的內(nèi)容能夠借助通信設(shè)備540從外部更新。這樣一來，雷達(dá)系統(tǒng)510的至少一部分功能能夠在本車輛的外部(包含其他車輛的內(nèi)部)通過云計(jì)算的技術(shù)實(shí)現(xiàn)。因此，本公開中的“車載”的雷達(dá)系統(tǒng)無需所有構(gòu)成要素裝設(shè)于車輛。但是，在本申請(qǐng)中，為了簡便，只要沒有另外說明，對(duì)本公開的所有構(gòu)成要素裝設(shè)于一臺(tái)車輛(本車輛)的方式進(jìn)行說明。

雷達(dá)信號(hào)處理裝置530具有信號(hào)處理電路560。該信號(hào)處理電路560從陣列天線AA直接或間接地接收接收信號(hào)，并將接收信號(hào)或由接收信號(hào)生成的二次信號(hào)輸入到入射波估計(jì)單元AU。由接收信號(hào)生成二次信號(hào)的電路(未圖示)的一部分或全部無需設(shè)置于信號(hào)處理電路560的內(nèi)部。這種電路(前處理電路)的一部分或全部也可以設(shè)置在陣列天線AA與雷達(dá)信號(hào)處理裝置530之間。

信號(hào)處理電路560構(gòu)成為利用接收信號(hào)或二次信號(hào)進(jìn)行運(yùn)算，并輸出表示入射波的個(gè)數(shù)的信號(hào)。在此，“表示入射波的個(gè)數(shù)的信號(hào)”能夠稱作表示在本車輛的前方行駛的一個(gè)或多個(gè)先行車輛的數(shù)量的信號(hào)。

該信號(hào)處理電路560構(gòu)成為進(jìn)行公知的雷達(dá)信號(hào)處理裝置所執(zhí)行的各種信號(hào)處理即可。例如，信號(hào)處理電路560能夠構(gòu)成為，執(zhí)行MUSIC(多重信號(hào)分類)法、ESPRIT(旋轉(zhuǎn)不變因子空間)法以及SAGE(空間交替期望最大化)法等“超分辨率算法”(super resolution method)或分辨率相對(duì)低的其他入射方向估計(jì)算法。

圖21所示的入射波估計(jì)單元AU通過任意的入射方向估計(jì)算法估計(jì)表示入射波的方位的角度，并輸出表示估計(jì)結(jié)果的信號(hào)。信號(hào)處理電路560利用由入射波估計(jì)單元AU執(zhí)行的公知算法估計(jì)到入射波的波源即目標(biāo)的距離、目標(biāo)的相對(duì)速度以及目標(biāo)的方位，并輸出表示估計(jì)結(jié)果的信號(hào)。

本公開中的“信號(hào)處理電路”這一術(shù)語并不限定于單獨(dú)的電路，也包括將多個(gè)電路的組合概括地理解為一個(gè)功能元件的形態(tài)。信號(hào)處理電路560也可以通過一個(gè)或多個(gè)片上系統(tǒng)(SoC)實(shí)現(xiàn)。例如，信號(hào)處理電路560的一部分或全部也可以為可編程邏輯設(shè)備(PLD)、即FPGA(Field-Programmable Gate Array：現(xiàn)場可編程門陣列)。在該情況下，信號(hào)處理電路560包含多個(gè)運(yùn)算元件(例如，通用邏輯以及乘法器)以及多個(gè)存儲(chǔ)元件(例如，查詢表或存儲(chǔ)模塊)?；蛘?，信號(hào)處理電路560也可以為通用處理器以及主存儲(chǔ)裝置的集合。信號(hào)處理電路560也可以為包含處理器內(nèi)核和存儲(chǔ)器的電路。這些能夠作為信號(hào)處理電路560發(fā)揮功能。

行駛支援電子控制裝置520構(gòu)成為根據(jù)從雷達(dá)信號(hào)處理裝置530輸出的各種信號(hào)進(jìn)行車輛的行駛支援。行駛支援電子控制裝置520對(duì)各種電子控制單元進(jìn)行指示，以使各種電子控制單元發(fā)揮規(guī)定的功能。規(guī)定的功能例如包括：在到先行車輛的距離(車間距離)比預(yù)先設(shè)定的值小時(shí)發(fā)出警報(bào)來催促駕駛員進(jìn)行制動(dòng)操作的功能；控制制動(dòng)器的功能；以及控制油門的功能。例如，在進(jìn)行本車輛的自適應(yīng)巡航控制的工作模式時(shí)，行駛支援電子控制裝置520向各種電子控制單元(未圖示)以及致動(dòng)器發(fā)送規(guī)定的信號(hào)，將從本車輛到先行車輛的距離維持在預(yù)先設(shè)定的值，或者將本車輛的行駛速度維持在預(yù)先設(shè)定的值。

在基于MUSIC法的情況下，信號(hào)處理電路560求出自相關(guān)矩陣的各固有值，輸出表示這些固有值中比由熱噪聲規(guī)定的規(guī)定值(熱噪聲功率)大的固有值(信號(hào)空間固有值)的個(gè)數(shù)的信號(hào)，以作為表示入射波的個(gè)數(shù)的信號(hào)。

接著，參照?qǐng)D22。圖22是表示車輛行駛控制裝置600的結(jié)構(gòu)的其他例子的框圖。圖22的車輛行駛控制裝置600中的雷達(dá)系統(tǒng)510具有：包含接收專用的陣列天線(還稱作接收天線)Rx以及發(fā)送專用的陣列天線(還稱作發(fā)送天線)Tx的陣列天線AA；以及物體檢測裝置570。

發(fā)送天線Tx以及接收天線Rx中的至少一個(gè)具有上述的波導(dǎo)結(jié)構(gòu)。發(fā)送天線Tx例如發(fā)射作為毫米波的發(fā)送波。接收專用的接收天線Rx響應(yīng)于一個(gè)或多個(gè)入射波(例如毫米波)而輸出接收信號(hào)。

收發(fā)電路580向發(fā)送天線Tx發(fā)送用于發(fā)送波的發(fā)送信號(hào)，并且進(jìn)行基于由接收天線Rx接收的接收波的接收信號(hào)的“前處理”。前處理的一部分或全部也可以通過雷達(dá)信號(hào)處理裝置530的信號(hào)處理電路560執(zhí)行。收發(fā)電路580進(jìn)行的前處理的典型例子可以包括：由接收信號(hào)生成差頻信號(hào)；以及將模擬形式的接收信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字形式的接收信號(hào)。

另外，基于本公開的雷達(dá)系統(tǒng)并不限定于裝設(shè)在車輛的方式的例子，能夠固定于道路或建筑物來使用。

接著，對(duì)車輛行駛控制裝置600的更具體的結(jié)構(gòu)的例子進(jìn)行說明。

圖23表示車輛行駛控制裝置600的更具體的結(jié)構(gòu)的例子的框圖。圖23所示的車輛行駛控制裝置600具有雷達(dá)系統(tǒng)510和車載攝像頭系統(tǒng)700。雷達(dá)系統(tǒng)510具有陣列天線AA、與陣列天線AA連接的收發(fā)電路580以及信號(hào)處理電路560。

車載攝像頭系統(tǒng)700具有：裝設(shè)于車輛的車載攝像頭710；以及對(duì)通過車載攝像頭710獲取的圖像或影像進(jìn)行處理的圖像處理電路720。

本應(yīng)用例中的車輛行駛控制裝置600具有：與陣列天線AA以及車載攝像頭710連接的物體檢測裝置570；以及與物體檢測裝置570連接的行駛支援電子控制裝置520。該物體檢測裝置570除了包含前述的信號(hào)處理裝置530(包含信號(hào)處理電路560)之外，還包含收發(fā)電路580以及圖像處理電路720。物體檢測裝置570不僅利用通過雷達(dá)系統(tǒng)510獲得的信息，而且還能夠利用通過圖像處理電路720獲得的信息檢測道路上或道路附近的目標(biāo)。例如，本車輛在同一方向的兩條以上車道中的任意一條車道上行駛時(shí)，能夠通過圖像處理電路720判別本車輛行駛的車道是哪條車道，并將該判別的結(jié)果提供給信號(hào)處理電路560。信號(hào)處理電路560在通過規(guī)定的入射方向估計(jì)算法(例如MUSIC法)識(shí)別先行車輛的數(shù)量以及方位時(shí)，能夠通過參照來自圖像處理電路720的信息關(guān)于先行車輛的配置提供可靠度更高的信息。

另外，車載攝像頭系統(tǒng)700是確定本車輛行駛的車道是哪條車道的構(gòu)件的一個(gè)例子。也可以利用其他構(gòu)件確定本車輛的車道位置。例如，能夠利用超寬帶無線技術(shù)(UWB：Ultra Wide Band)確定本車輛在多條車道中的哪條車道上行駛。周知超寬帶無線技術(shù)能夠用作位置測定和/或雷達(dá)。若利用超寬帶無線技術(shù)，則由于雷達(dá)的距離分辨率增高，因此即使在前方存在多臺(tái)車輛的情況下，也能夠根據(jù)距離的差將每個(gè)目標(biāo)進(jìn)行區(qū)分并檢測。因此，能夠確定路肩的護(hù)欄或與中央分離帶之間的距離。各車道的寬度已在各國的法律等中預(yù)先規(guī)定。利用這些信息，能夠確定本車輛在當(dāng)前行駛中的車道的位置。另外，超寬帶無線技術(shù)是一個(gè)例子。也可以利用基于其他無線技術(shù)的電波。并且，也可以將光學(xué)雷達(dá)(LIDAR：Light Detection and Ranging)與雷達(dá)組合使用。光學(xué)雷達(dá)有時(shí)還被稱作激光雷達(dá)。

陣列天線AA能夠?yàn)橥ǔ５能囕d用毫米波陣列天線。本應(yīng)用例中的發(fā)送天線Tx向車輛的前方發(fā)射毫米波作為發(fā)送波。發(fā)送波的一部分典型地由作為先行車輛的目標(biāo)反射。由此，產(chǎn)生以目標(biāo)為波源的反射波。反射波的一部分作為入射波到達(dá)陣列天線(接收天線)AA。構(gòu)成陣列天線AA的多個(gè)天線元件分別響應(yīng)一個(gè)或多個(gè)入射波輸出接收信號(hào)。在作為反射波的波源發(fā)揮功能的目標(biāo)的個(gè)數(shù)為K個(gè)(K為1以上的整數(shù))的情況下，入射波的個(gè)數(shù)為K個(gè)，但入射波的個(gè)數(shù)K并非已知的數(shù)。

在圖21的例子中，雷達(dá)系統(tǒng)510還包含陣列天線AA而一體配置于后視鏡。但是，陣列天線AA的個(gè)數(shù)以及位置并不限定于特定的個(gè)數(shù)以及特定的位置。陣列天線AA也可以配置于車輛的后面，以便能夠檢測位于車輛的后方的目標(biāo)。并且，還可以在車輛的前面或后面配置多個(gè)陣列天線AA。陣列天線AA也可以配置在車輛的室內(nèi)。即使在采用各天線元件具有上述喇叭的喇叭天線作為陣列天線AA的情況下，具有這種天線元件的陣列天線也能夠配置在車輛的室內(nèi)。

信號(hào)處理電路560接收接收信號(hào)并進(jìn)行處理，該接收信號(hào)通過接收天線Rx接收并通過收發(fā)電路580進(jìn)行前處理。該處理包括：將接收信號(hào)輸入至入射波估計(jì)單元AU的情況；或由接收信號(hào)生成二次信號(hào)并將二次信號(hào)輸入至入射波估計(jì)單元AU的情況。

在圖23的例子中，在物體檢測裝置570內(nèi)設(shè)置有選擇電路596，選擇電路596接收從信號(hào)處理電路596輸出的信號(hào)以及從圖像處理電路720輸出的信號(hào)。選擇電路596向行駛支援電子控制裝置520提供從信號(hào)處理電路560輸出的信號(hào)以及從圖像處理電路720輸出的信號(hào)中的一方或雙方。

圖24是表示本應(yīng)用例中的雷達(dá)系統(tǒng)510的更詳細(xì)的結(jié)構(gòu)例的框圖。

如圖24所示，陣列天線AA具有：進(jìn)行毫米波的發(fā)送的發(fā)送天線Tx；以及接收由目標(biāo)反射的入射波的接收天線Rx。附圖上為一個(gè)發(fā)送天線Tx，但也可以設(shè)置特性不同的兩種以上的發(fā)送天線。陣列天線AA具有M個(gè)(M為3以上的整數(shù))天線元件11₁、11₂、……、11_M。多個(gè)天線元件11₁、11₂、……、11_M分別響應(yīng)于入射波而輸出接收信號(hào)s₁、s₂、……、s_M(圖20B)。

在陣列天線AA中，天線元件11₁～11_M例如隔著固定的間隔呈直線狀或面狀排列。入射波從角度θ的方向入射至陣列天線AA，該角度θ是入射波與排列有天線元件11₁～11_M的面的法線形成的角度。因此，入射波的入射方向由該角度θ規(guī)定。

當(dāng)來自一個(gè)目標(biāo)的入射波入射至陣列天線AA時(shí)，能夠與平面波從相同的角度θ的方位入射至天線元件11₁～11_M的情況近似。當(dāng)從位于不同方位的K個(gè)目標(biāo)向陣列天線AA入射K個(gè)入射波時(shí)，能夠根據(jù)相互不同的角度θ₁～θ_K識(shí)別每個(gè)入射波。

如圖24所示，物體檢測裝置570包含收發(fā)電路580和信號(hào)處理電路560。

收發(fā)電路580具有三角波生成電路581、VCO(Voltage-Controlled-Oscillator：壓控振蕩器)582、分配器583、混頻器584、濾波器585、開關(guān)586、A/D轉(zhuǎn)換器(交流/直流轉(zhuǎn)換器)587以及控制器588。本應(yīng)用例中的雷達(dá)系統(tǒng)構(gòu)成為通過FMCW(頻率調(diào)制連續(xù)波)方式進(jìn)行毫米波的收發(fā)，但本公開的雷達(dá)系統(tǒng)并不限定于該方式。收發(fā)電路580構(gòu)成為根據(jù)來自陣列天線AA的接收信號(hào)和用于發(fā)送天線Tx的發(fā)送信號(hào)生成差頻信號(hào)。

信號(hào)處理電路560具有距離檢測部533、速度檢測部534以及方位檢測部536。信號(hào)處理電路560構(gòu)成為對(duì)來自收發(fā)電路580的A/D轉(zhuǎn)換器587的信號(hào)進(jìn)行處理，并分別輸出表示到檢測出的目標(biāo)的距離、目標(biāo)的相對(duì)速度、目標(biāo)的方位的信號(hào)。

首先，對(duì)收發(fā)電路580的結(jié)構(gòu)以及動(dòng)作進(jìn)行詳細(xì)說明。

三角波生成電路581生成三角波信號(hào)并提供給VCO582。VCO582輸出具有根據(jù)三角波信號(hào)調(diào)制的頻率的發(fā)送信號(hào)。圖25示出了根據(jù)三角波生成電路581所生成的信號(hào)調(diào)制的發(fā)送信號(hào)的頻率變化。該波形的調(diào)制寬度為Δf，中心頻率為f0。這樣被調(diào)制頻率后的發(fā)送信號(hào)被提供給分配器583。分配器583將從VCO582獲得的發(fā)送信號(hào)分配給各混頻器584以及發(fā)送天線Tx。這樣一來，發(fā)送天線發(fā)射具有如圖25所示那樣呈三角波狀調(diào)制了的頻率的毫米波。

在圖25中除了記載發(fā)送信號(hào)之外，還記載了基于由單獨(dú)的先行車輛反射的入射波的接收信號(hào)的例子。接收信號(hào)相比于發(fā)送信號(hào)延遲。該延遲同本車輛與先行車輛的距離成比例。并且，接收信號(hào)的頻率通過多普勒效應(yīng)與先行車輛的相對(duì)速度相應(yīng)地增減。

若將接收信號(hào)與發(fā)送信號(hào)混合，則根據(jù)頻率的差異生成差頻信號(hào)。該差頻信號(hào)的頻率(拍頻)在發(fā)送信號(hào)的頻率增加的期間(上行)與發(fā)送信號(hào)的頻率減小的期間(下行)不同。若求各期間的拍頻，則根據(jù)這些拍頻計(jì)算出到目標(biāo)的距離和目標(biāo)的相對(duì)速度。

圖26示出了“上行”期間的拍頻fu以及“下行”期間的拍頻fd。在圖26的圖表中，橫軸為頻率，縱軸為信號(hào)強(qiáng)度。這種圖表通過進(jìn)行差頻信號(hào)的時(shí)間-頻率轉(zhuǎn)換而獲得。若獲得拍頻fu、fd，則根據(jù)公知的算式計(jì)算出到目標(biāo)的距離和目標(biāo)的相對(duì)速度。在本應(yīng)用例中，能夠通過以下說明的結(jié)構(gòu)以及動(dòng)作求出與陣列天線AA的各天線元件對(duì)應(yīng)的拍頻，并根據(jù)該拍頻估計(jì)出目標(biāo)的位置信息。

在圖24所示的例子中，來自與各天線元件11₁～11_M對(duì)應(yīng)的信道Ch₁～Ch_M的接收信號(hào)通過放大器放大，并輸入到對(duì)應(yīng)的混頻器584。各混頻器584將發(fā)送信號(hào)與放大了的接收信號(hào)混合。通過該混合而生成對(duì)應(yīng)于接收信號(hào)與發(fā)送信號(hào)之間的頻率差的差頻信號(hào)。生成的差頻信號(hào)被提供給對(duì)應(yīng)的濾波器585。濾波器585進(jìn)行信道Ch₁～Ch_M的差頻信號(hào)的頻帶限制，并將進(jìn)行了頻帶限制的差頻信號(hào)提供給開關(guān)586。

開關(guān)586響應(yīng)于從控制器588輸入的采樣信號(hào)而執(zhí)行切換。控制器588例如能夠由微型計(jì)算機(jī)構(gòu)成?？刂破?88根據(jù)存儲(chǔ)于ROM(只讀存儲(chǔ)器)等存儲(chǔ)器中的計(jì)算機(jī)程序控制收發(fā)電路580整體?？刂破?88無需設(shè)置于收發(fā)電路580的內(nèi)部，也可以設(shè)置在信號(hào)處理電路560的內(nèi)部。即，收發(fā)電路580也可以按照來自信號(hào)處理電路560的控制信號(hào)進(jìn)行工作。或者，也可以通過控制收發(fā)電路580以及信號(hào)處理電路560整體的中央運(yùn)算單元等實(shí)現(xiàn)控制器588的一部分或全部功能。

通過了各個(gè)濾波器585的信道Ch₁～Ch_M的差頻信號(hào)借助開關(guān)586依次提供至A/D轉(zhuǎn)換器587。A/D轉(zhuǎn)換器587將從開關(guān)586輸入的信道Ch₁～Ch_M的差頻信號(hào)與采樣信號(hào)同步而轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)。

以下，對(duì)信號(hào)處理電路560的結(jié)構(gòu)以及動(dòng)作進(jìn)行詳細(xì)說明。在本應(yīng)用例中，通過FMCW方式估計(jì)到目標(biāo)的距離以及目標(biāo)的相對(duì)速度。雷達(dá)系統(tǒng)并不限定于以下說明的FMCW方式，還能夠利用雙頻CW(雙頻連續(xù)波)或擴(kuò)頻等其他方式實(shí)施。

在圖24所示的例子中，信號(hào)處理電路560具有存儲(chǔ)器531、接收強(qiáng)度計(jì)算部532、距離檢測部533、速度檢測部534、DBF(數(shù)字波束成形)處理部535、方位檢測部536、目標(biāo)轉(zhuǎn)移處理部537、相關(guān)矩陣生成部538、目標(biāo)輸出處理部539以及入射波估計(jì)單元AU。如上所述，信號(hào)處理電路560的一部分或全部既可以通過FPGA實(shí)現(xiàn)，也可以通過通用處理器以及主存儲(chǔ)裝置的集合實(shí)現(xiàn)。存儲(chǔ)器531、接收強(qiáng)度計(jì)算部532、DBF處理部535、距離檢測部533、速度檢測部534、方位檢測部536、目標(biāo)轉(zhuǎn)移處理部537以及入射波估計(jì)單元AU既可以分別是通過單獨(dú)的硬件實(shí)現(xiàn)的各個(gè)元件，也可以是一個(gè)信號(hào)處理電路中的功能上的模塊。

圖27示出了信號(hào)處理電路560通過具有處理器PR以及存儲(chǔ)裝置MD的硬件實(shí)現(xiàn)的方式的例子。具有這種結(jié)構(gòu)的信號(hào)處理電路560也能夠通過存儲(chǔ)于存儲(chǔ)裝置MD中的計(jì)算機(jī)程序的工作而發(fā)揮圖24所示的接收強(qiáng)度計(jì)算部532、DBF處理部535、距離檢測部533、速度檢測部534、方位檢測部536、目標(biāo)轉(zhuǎn)移處理部537、相關(guān)矩陣生成部538以及入射波估計(jì)單元AU的功能。

本應(yīng)用例中的信號(hào)處理電路560構(gòu)成為將轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)的各差頻信號(hào)作為接收信號(hào)的二次信號(hào)估計(jì)先行車輛的位置信息，并輸出表示估計(jì)結(jié)果的信號(hào)。以下，對(duì)本應(yīng)用例中的信號(hào)處理電路560的結(jié)構(gòu)以及動(dòng)作進(jìn)行詳細(xì)說明。

信號(hào)處理電路560內(nèi)的存儲(chǔ)器531按信道Ch₁～Ch_M存儲(chǔ)從A/D轉(zhuǎn)換器587輸出的數(shù)字信號(hào)。存儲(chǔ)器531例如能夠由半導(dǎo)體存儲(chǔ)器、硬盤和/或光盤等一般的存儲(chǔ)介質(zhì)構(gòu)成。

接收強(qiáng)度計(jì)算部532對(duì)存儲(chǔ)于存儲(chǔ)器531中的每一個(gè)信道Ch₁～Ch_M的差頻信號(hào)(圖25的下圖)進(jìn)行傅里葉變換。在本說明書中，將傅里葉變換后的復(fù)數(shù)數(shù)據(jù)的振幅稱作“信號(hào)強(qiáng)度”。接收強(qiáng)度計(jì)算部532將多個(gè)天線元件中的任一天線元件的接收信號(hào)的復(fù)數(shù)數(shù)據(jù)或多個(gè)天線元件全部的接收信號(hào)的復(fù)數(shù)數(shù)據(jù)的相加值轉(zhuǎn)換為頻譜。這樣一來，能夠檢測依賴于與所獲得的頻譜的各峰值對(duì)應(yīng)的拍頻、即距離的目標(biāo)(先行車輛)的存在。若對(duì)所有天線元件的接收信號(hào)的復(fù)數(shù)數(shù)據(jù)進(jìn)行加法運(yùn)算，則使噪聲分量平均化，因此提高S/N比(信噪比)。

在目標(biāo)、即先行車輛為一個(gè)的情況下，傅里葉變換的結(jié)果是，如圖26所示那樣在頻率增加的期間(“上行”期間)以及減小的期間(“下行”期間)分別獲得具有一個(gè)峰值的頻譜。將“上行”期間的峰值的拍頻設(shè)為“fu”，將“下行”期間的峰值的拍頻設(shè)為“fd”。

接收強(qiáng)度計(jì)算部532根據(jù)每一個(gè)拍頻的信號(hào)強(qiáng)度檢測超過預(yù)先設(shè)定的數(shù)值(閾值)的信號(hào)強(qiáng)度，由此判斷為存在目標(biāo)。接收強(qiáng)度計(jì)算部532在檢測出信號(hào)強(qiáng)度的峰的情況下，向距離檢測部533、速度檢測部534輸出峰值的拍頻(fu、fd)作為對(duì)象物頻率。接收強(qiáng)度計(jì)算部532向距離檢測部533輸出表示頻率調(diào)制寬度Δf的信息，并向速度檢測部534輸出表示中心頻率f0的信息。

接收強(qiáng)度計(jì)算部532在檢測出與多個(gè)目標(biāo)對(duì)應(yīng)的信號(hào)強(qiáng)度的峰的情況下，根據(jù)預(yù)先規(guī)定的條件將上行的峰值和下行的峰值關(guān)聯(lián)起來。對(duì)判斷為來自同一目標(biāo)的信號(hào)的峰賦予同一編號(hào)，并提供給距離檢測部533以及速度檢測部534。

在存在多個(gè)目標(biāo)的情況下，在傅里葉變換之后，在差頻信號(hào)的上行部分和差頻信號(hào)的下行部分分別呈現(xiàn)與目標(biāo)的數(shù)量相同的數(shù)量的峰。由于接收信號(hào)同雷達(dá)與目標(biāo)的距離成比例地延遲，圖25中的接收信號(hào)向右方向移位，因此雷達(dá)與目標(biāo)的距離越遠(yuǎn)離，差頻信號(hào)的頻率越大。

距離檢測部533根據(jù)從接收強(qiáng)度計(jì)算部532輸入的拍頻fu、fd通過下述算式計(jì)算距離R，并提供給目標(biāo)轉(zhuǎn)移處理部537。

R＝{c·T/(2·Δf)}·{(fu+fd)/2}

并且，速度檢測部534根據(jù)從接收強(qiáng)度計(jì)算部532輸入的拍頻fu、fd通過下述算式計(jì)算相對(duì)速度V，并提供給目標(biāo)轉(zhuǎn)移處理部537。

V＝{c/(2·f0)}·{(fu-fd)/2}

在計(jì)算距離R以及相對(duì)速度V的算式中，c為光速，T為調(diào)制周期。

另外，距離R的分辨率下限值用c/(2Δf)表示。因此，Δf越大，則距離R的分辨率越高。在頻率f0為76GHz頻段的情況下，在將Δf設(shè)定為660兆赫(MHz)左右時(shí)，距離R的分辨率例如為0.23米(m)左右。因此，在兩臺(tái)先行車輛并行時(shí)，有時(shí)很難通過FMCW方式識(shí)別車輛是一臺(tái)還是兩臺(tái)。在這種情況下，只要執(zhí)行角度分辨率極高的入射方向估計(jì)算法，就能夠?qū)膳_(tái)先行車輛的方位進(jìn)行分離并檢測。

DBF處理部535利用天線元件11₁、11₂、……、11_M中的信號(hào)的相位差在天線元件的排列方向上對(duì)被輸入的復(fù)數(shù)數(shù)據(jù)進(jìn)行傅里葉變換，該復(fù)數(shù)數(shù)據(jù)在與各天線對(duì)應(yīng)的時(shí)間軸上進(jìn)行了傅里葉變換。然后，DBF處理部535計(jì)算空間復(fù)數(shù)數(shù)據(jù)，并按照每一個(gè)拍頻輸出至方位檢測部536，該空間復(fù)數(shù)數(shù)據(jù)表示與角度分辨率對(duì)應(yīng)的每一個(gè)角度信道的頻譜的強(qiáng)度。

方位檢測部536為了估計(jì)先行車輛的方位而設(shè)置。方位檢測部536向目標(biāo)轉(zhuǎn)移處理部537輸出角度θ作為對(duì)象物存在的方位，該角度θ在計(jì)算出的每一個(gè)拍頻的空間復(fù)數(shù)數(shù)據(jù)的值的大小中取最大的值。

另外，估計(jì)表示入射波的入射方向的角度θ的方法并不限定于該例子。能夠利用前述的各種入射方向估計(jì)算法來進(jìn)行。

目標(biāo)轉(zhuǎn)移處理部537計(jì)算當(dāng)前計(jì)算出的對(duì)象物的距離、相對(duì)速度、方位的值與在從存儲(chǔ)器531讀出的一個(gè)循環(huán)之前計(jì)算出的對(duì)象物的距離、相對(duì)速度、方位的值各自的差分的絕對(duì)值。然后，當(dāng)差分的絕對(duì)值小于已按照每一個(gè)值確定的值時(shí)，目標(biāo)轉(zhuǎn)移處理部537判定為在一個(gè)循環(huán)之前檢測出的目標(biāo)與當(dāng)前檢測出的目標(biāo)相同。在該情況下，目標(biāo)轉(zhuǎn)移處理部537將從存儲(chǔ)器531讀出的該目標(biāo)的轉(zhuǎn)移處理次數(shù)增加一次。

在差分的絕對(duì)值大于已確定的值的情況下，目標(biāo)轉(zhuǎn)移處理部537判斷為檢測出了新的對(duì)象物。目標(biāo)轉(zhuǎn)移處理部537將當(dāng)前的對(duì)象物的距離、相對(duì)速度、方位以及該對(duì)象物的目標(biāo)轉(zhuǎn)移處理次數(shù)保存于存儲(chǔ)器531中。

在信號(hào)處理電路560中，能夠利用對(duì)差頻信號(hào)進(jìn)行頻率分析而獲得的頻譜來檢測與對(duì)象物之間的距離以及相對(duì)速度，該差頻信號(hào)是根據(jù)所接收的反射波而生成的信號(hào)。

相關(guān)矩陣生成部538利用存儲(chǔ)于存儲(chǔ)器531中的每一個(gè)信道Ch₁～Ch_M的差頻信號(hào)(圖25的下圖)求出自相關(guān)矩陣。在算式4的自相關(guān)矩陣中，各矩陣的分量是通過差頻信號(hào)的實(shí)部以及虛部表現(xiàn)的值。相關(guān)矩陣生成部538進(jìn)一步求出自相關(guān)矩陣Rxx的各固有值，并向入射波估計(jì)單元AU輸入所獲得的固有值的信息。

接收強(qiáng)度計(jì)算部532在檢測出多個(gè)與多個(gè)對(duì)象物對(duì)應(yīng)的信號(hào)強(qiáng)度的峰的情況下，按照上行部分以及下行部分的每一個(gè)峰值從頻率小的峰開始依次標(biāo)注編號(hào)，輸出至目標(biāo)輸出處理部539。在此，在上行以及下行部分中，相同編號(hào)的峰與相同的對(duì)象物對(duì)應(yīng)，將每一個(gè)識(shí)別編號(hào)設(shè)為對(duì)象物的編號(hào)。另外，為了避免繁雜化，在圖24中省略了從接收強(qiáng)度計(jì)算部532向目標(biāo)輸出處理部539引出的引出線的記載。

在對(duì)象物為前方結(jié)構(gòu)物的情況下，目標(biāo)輸出處理部539輸出該對(duì)象物的識(shí)別編號(hào)作為目標(biāo)。目標(biāo)輸出處理部539在接收多個(gè)對(duì)象物的判定結(jié)果且均為前方結(jié)構(gòu)物的情況下，輸出位于本車輛的車道上的對(duì)象物的識(shí)別編號(hào)作為目標(biāo)存在的物體位置信息。并且，目標(biāo)輸出處理部539在接收多個(gè)對(duì)象物的判定結(jié)果且均為前方結(jié)構(gòu)物的情況下，并且在兩個(gè)以上的對(duì)象物位于本車輛的車道上的情況下，輸出從存儲(chǔ)器531讀出的目標(biāo)轉(zhuǎn)移處理次數(shù)多的對(duì)象物的識(shí)別編號(hào)作為目標(biāo)存在的物體位置信息。

再次參照?qǐng)D23，對(duì)車載雷達(dá)系統(tǒng)510組裝于圖23所示的結(jié)構(gòu)例的情況的例子進(jìn)行說明。圖像處理電路720從影像獲取物體的信息，并根據(jù)該物體的信息檢測目標(biāo)位置信息。圖像處理電路720例如如下構(gòu)成：檢測所獲取的影像內(nèi)的對(duì)象的深度值來估計(jì)物體的距離信息，或者根據(jù)影像的特征量檢測物體大小的信息等，由此檢測預(yù)先設(shè)定的物體的位置信息。

選擇電路596將從信號(hào)處理電路560以及圖像處理電路720接收的位置信息選擇性地提供給行駛支援電子控制裝置520。選擇電路596例如比較第一距離與第二距離，判定哪一個(gè)是與本車輛近的距離，所述第一距離是信號(hào)處理電路560的物體位置信息所含的從本車輛到檢測出的物體的距離，所述第二距離是圖像處理電路720的物體位置信息所含的從本車輛到檢測出的物體的距離。例如，根據(jù)判定的結(jié)果，選擇電路596能夠選擇離本車輛近的物體位置信息而輸出至行駛支援電子控制裝置520。另外，在判定的結(jié)果為第一距離與第二距離的值相同的情況下，選擇電路596能夠?qū)⑵渲械娜我环交螂p方輸出至行駛支援電子控制裝置520。

另外，在從接收強(qiáng)度計(jì)算部532輸入了不存在目標(biāo)候補(bǔ)這樣的信息的情況下，目標(biāo)輸出處理部539(圖24)視為不存在目標(biāo)，并輸出零作為物體位置信息。而且，選擇電路596通過根據(jù)來自目標(biāo)輸出處理部539的物體位置信息與預(yù)先設(shè)定的閾值進(jìn)行比較，選擇是否使用信號(hào)處理電路560或者圖像處理電路720的物體位置信息。

通過物體檢測裝置570接收了先行物體的位置信息的行駛支援電子控制裝置520根據(jù)預(yù)先設(shè)定的條件與物體位置信息的距離和大小、本車輛的速度、降雨、降雪、晴天等的路面狀態(tài)等條件，以對(duì)于駕駛本車輛的駕駛員來說操作變得安全或容易的方式進(jìn)行控制。例如，在物體位置信息中未檢測出物體的情況下，行駛支援電子控制裝置520向油門控制電路526發(fā)送控制信號(hào)，以加速至預(yù)先設(shè)定的速度，并控制油門控制電路526進(jìn)行與踩油門踏板同等的工作。

在物體位置信息中檢測到物體的情況下，若獲知離本車輛為規(guī)定的距離，則行駛支援電子控制裝置520通過線控制動(dòng)等結(jié)構(gòu)借助制動(dòng)器控制電路524進(jìn)行制動(dòng)器的控制。即，減速并以保持規(guī)定的車間距離的方式操作。行駛支援電子控制裝置520接收物體位置信息，并將控制信號(hào)發(fā)送給警報(bào)控制電路522，控制聲音或燈的點(diǎn)亮，以便借助車內(nèi)揚(yáng)聲器將先行物體靠近的消息通知給駕駛員。行駛支援電子控制裝置520接收包含先行車輛的配置的物體位置信息，只要為預(yù)先設(shè)定的行駛速度的范圍，就能夠控制轉(zhuǎn)向側(cè)的液壓，以便為了進(jìn)行與先行物體的碰撞避免支援而容易向左右任一方向自動(dòng)操作轉(zhuǎn)向，或者強(qiáng)制性改變車輪的方向。

在物體檢測裝置570中，若利用選擇電路596在前一次檢測循環(huán)中連續(xù)固定時(shí)間檢測出的物體位置信息的數(shù)據(jù)，對(duì)當(dāng)前檢測循環(huán)中未能檢測出的數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)來自由攝像頭檢測出的攝像頭影像的表示先行物體的物體位置信息，則也可以進(jìn)行使追蹤繼續(xù)的判斷，并優(yōu)先輸出來自信號(hào)處理電路560的物體位置信息。

在美國專利第8446312號(hào)說明書、美國專利第8730096號(hào)說明書以及美國專利第8730099號(hào)說明書中公開了用于使選擇電路596選擇信號(hào)處理電路560以及圖像處理電路720的輸出的具體結(jié)構(gòu)例以及動(dòng)作例。該公報(bào)的內(nèi)容全部引用于本說明書中。

[第一變形例]

在上述應(yīng)用例的車載用雷達(dá)系統(tǒng)中，對(duì)調(diào)制連續(xù)波FMCW進(jìn)行一次頻率調(diào)制的(掃描)條件、即調(diào)制所需的時(shí)間寬度(掃描時(shí)間)例如為1毫秒。但是，還能夠?qū)呙钑r(shí)間縮短到100微秒左右。

但是，為了實(shí)現(xiàn)這種高速的掃描條件，不但需要使與發(fā)送波的發(fā)射相關(guān)的構(gòu)成要素高速工作，而且還需要使與該掃描條件下的接收相關(guān)的構(gòu)成要素高速工作。例如，需要設(shè)置在該掃描條件下高速工作的A/D轉(zhuǎn)換器587(圖24)。A/D轉(zhuǎn)換器587的采樣頻率例如為10MHz。采樣頻率也可以比10MHz快。

在本變形例中，不利用基于多普勒頻移的頻率分量而計(jì)算與目標(biāo)的相對(duì)速度。在本實(shí)施方式中，掃描時(shí)間Tm＝100微秒，非常短。由于可檢測的差頻信號(hào)的最低頻率為1/Tm，因此在該情況下為10kHz。這相當(dāng)于來自具有大致20m/秒的相對(duì)速度的目標(biāo)的反射波的多普勒頻移。即，只要依賴于多普勒頻移，就無法檢測20m/秒以下的相對(duì)速度。由此，適宜采用與基于多普勒頻移的計(jì)算方法不同的計(jì)算方法。

在本變形例中，作為一個(gè)例子對(duì)利用在發(fā)送波的頻率增加的上差拍區(qū)間獲得的、發(fā)送波與接收波之差的信號(hào)(上差拍信號(hào))的處理進(jìn)行說明。掃描一次FMCW的時(shí)間為100微秒，波形為只由上差拍部分構(gòu)成的鋸齒形狀。即，在本變形例中，三角波/CW波(連續(xù)波)生成電路581所生成的信號(hào)波具有鋸齒形狀。并且，頻率的掃描寬度為500MHz。由于不利用伴隨多普勒頻移的峰，因此不進(jìn)行生成上差拍信號(hào)和下差拍信號(hào)并利用這兩個(gè)信號(hào)的峰的處理，只用任一信號(hào)進(jìn)行處理。在此，對(duì)利用上差拍信號(hào)的情況進(jìn)行說明，但是在利用下差拍信號(hào)的情況下，也能夠進(jìn)行同樣的處理。

A/D轉(zhuǎn)換器587(圖24)以10MHz的采樣頻率進(jìn)行各上差拍信號(hào)的采樣，輸出數(shù)百個(gè)數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)(以下稱作“采樣數(shù)據(jù)”)。采樣數(shù)據(jù)例如根據(jù)獲得接收波的時(shí)刻以后且發(fā)送波的發(fā)送結(jié)束的時(shí)刻為止的上差拍信號(hào)來生成。另外，也可以在獲得了固定數(shù)量的采樣數(shù)據(jù)的時(shí)間點(diǎn)結(jié)束處理。

在本變形例中，連續(xù)進(jìn)行128次上差拍信號(hào)的收發(fā)，每次獲得數(shù)百個(gè)采樣數(shù)據(jù)。該上差拍信號(hào)的數(shù)量并不限定于128個(gè)。也可以為256個(gè)，或者還可以為8個(gè)。能夠按照目的選擇各種個(gè)數(shù)。

所獲得的采樣數(shù)據(jù)存儲(chǔ)于存儲(chǔ)器531中。接收強(qiáng)度計(jì)算部532對(duì)采樣數(shù)據(jù)執(zhí)行二維高速傅里葉變換(FFT)。具體地說，首先，對(duì)掃描一次獲得的每一個(gè)采樣數(shù)據(jù)執(zhí)行第一次FFT處理(頻率分析處理)，生成功率譜。接著，速度檢測部534將處理結(jié)果轉(zhuǎn)移并集中到所有掃描結(jié)果中執(zhí)行第二次FFT處理。

利用來自同一目標(biāo)的反射波在各掃描期間檢測的功率譜的峰分量的頻率均相同。另一方面，若目標(biāo)不同，則峰分量的頻率不同。根據(jù)第一次FFT處理，能夠使位于不同距離的多個(gè)目標(biāo)分離。

在相對(duì)于目標(biāo)的相對(duì)速度不是零的情況下，上差拍信號(hào)的相位在每一次掃描時(shí)逐漸發(fā)生變化。即，根據(jù)第二次FFT處理，按照第一次FFT處理的結(jié)果求出功率譜，該功率譜具有與上述相位的變化相應(yīng)的頻率分量的數(shù)據(jù)作為要素。

接收強(qiáng)度計(jì)算部532提取第二次獲得的功率譜的峰值，發(fā)送給速度檢測部534。

速度檢測部534根據(jù)相位的變化求出相對(duì)速度。例如，假設(shè)連續(xù)獲得的上差拍信號(hào)的相位每隔相位θ[RXd]發(fā)生變化。意味著，若將發(fā)送波的平均波長設(shè)為λ，則每獲得一次上差拍信號(hào)時(shí)，距離變化的量為λ/(4π/θ)。該變化以上差拍信號(hào)的發(fā)送間隔Tm(＝100微秒)發(fā)生。因此，可以通過{λ/(4π/θ)}/Tm獲得相對(duì)速度。

根據(jù)以上處理，除了能夠求出與目標(biāo)之間的距離之外，還能夠求出與目標(biāo)的相對(duì)速度。

[第二變形例]

雷達(dá)系統(tǒng)510能夠利用一個(gè)或多個(gè)頻率的連續(xù)波CW檢測目標(biāo)。該方法在如車輛位于隧道內(nèi)的情況那樣從周圍的靜止物向雷達(dá)系統(tǒng)510入射多個(gè)反射波的環(huán)境中尤其有用。

雷達(dá)系統(tǒng)510具有包含獨(dú)立的5信道的接收元件的接收用天線陣列。在這種雷達(dá)系統(tǒng)中，只能在同時(shí)入射的反射波為四個(gè)以下的狀態(tài)下進(jìn)行所入射的反射波的入射方位的估計(jì)。在FMCW方式的雷達(dá)中，能夠通過只選擇來自特定的距離的反射波，來減少同時(shí)進(jìn)行入射方位估計(jì)的反射波的數(shù)量。但是，在隧道內(nèi)等周圍存在多個(gè)靜止物的環(huán)境中，由于處于與反射電波的物體連續(xù)存在的狀況相等的狀況，因此即使根據(jù)距離限制反射波，也會(huì)發(fā)生反射波的數(shù)量不為四個(gè)以下的狀況。但是，由于這些周圍的靜止物的相對(duì)于本車輛的相對(duì)速度全部相同，而且相對(duì)速度比在前方行駛的其他車輛的相對(duì)速度大，因此能夠根據(jù)多普勒頻移的大小區(qū)別靜止物與其他車輛。

因此，雷達(dá)系統(tǒng)510進(jìn)行如下處理：發(fā)射多個(gè)頻率的連續(xù)波CW，忽略接收信號(hào)中相當(dāng)于靜止物的多普勒頻移的峰，而是利用與該峰相比位移量小的多普勒頻移的峰檢測距離。與FMCW方式不同，在CW方式中，只因多普勒頻移而在發(fā)送波與接收波之間產(chǎn)生頻率差。即，在差頻信號(hào)中呈現(xiàn)出的峰的頻率只依賴于多普勒頻移。

另外，在本變形例的說明中也將在CW方式中利用的連續(xù)波描述為“連續(xù)波CW”。如上所述，連續(xù)波CW的頻率固定而未被調(diào)制。

假設(shè)雷達(dá)系統(tǒng)510發(fā)射頻率fp的連續(xù)波CW，并檢測出由目標(biāo)反射的頻率fq的反射波。發(fā)送頻率fp與接收頻率fq的差稱作多普勒頻率，近似地表示為fp-fq＝2·Vr·fp/c。在此，Vr為雷達(dá)系統(tǒng)與目標(biāo)的相對(duì)速度，c為光速。發(fā)送頻率fp、多普勒頻率(fp-fq)以及光速c是已知的。由此，能夠根據(jù)該算式求出相對(duì)速度Vr＝(fp-fq)·c/2fp。如后面敘述，利用相位信息計(jì)算到目標(biāo)的距離。

為了利用連續(xù)波CW檢測到目標(biāo)的距離，采用雙頻CW方式。在雙頻CW方式中，每隔固定期間分別發(fā)射稍微偏離的兩個(gè)頻率的連續(xù)波CW，獲取各個(gè)反射波。例如在使用76GHz頻段的頻率的情況下，兩個(gè)頻率的差為數(shù)百千赫。另外，如后面敘述，更優(yōu)選考慮所使用的雷達(dá)能夠檢測目標(biāo)的界限的距離來規(guī)定兩個(gè)頻率的差。

假設(shè)雷達(dá)系統(tǒng)510依次發(fā)射頻率fp1以及fp2(fp1＜fp2)的連續(xù)波CW，并由一個(gè)目標(biāo)反射兩種連續(xù)波CW，由此頻率fq1以及fq2的反射波被雷達(dá)系統(tǒng)510接收。

通過頻率fp1的連續(xù)波CW及其反射波(頻率fq1)獲得第一多普勒頻率。并且，通過頻率fp2的連續(xù)波CW及其反射波(頻率fq2)獲得第二多普勒頻率。兩個(gè)多普勒頻率為實(shí)質(zhì)上相同的值。但是，因頻率fp1與fp2的不同而導(dǎo)致接收波在復(fù)信號(hào)中的相位不同。通過使用該相位信息，能夠計(jì)算到目標(biāo)的距離。

具體地說，雷達(dá)系統(tǒng)510能夠求出距離R，在此，表示兩個(gè)差頻信號(hào)的相位差。兩個(gè)差頻信號(hào)是指：作為頻率fp1的連續(xù)波CW與其反射波(頻率fq1)的差分獲得的差頻信號(hào)1；以及作為頻率fp2的連續(xù)波CW與其反射波(頻率fq2)的差分獲得的差頻信號(hào)2。差頻信號(hào)1的頻率fb1以及差頻信號(hào)2的頻率fb2的確定方法與上述單頻的連續(xù)波CW中的差頻信號(hào)的例子相同。

另外，如下求出雙頻CW方式中的相對(duì)速度Vr。

Vr＝fb1·c/2·fp1或Vr＝fb2·c/2·fp2

并且，能夠明確地確定到目標(biāo)的距離的范圍限定于Rmax＜c/2(fp2-fp1)的范圍。這是因?yàn)椋脕碜员仍摼嚯x遠(yuǎn)的目標(biāo)的反射波獲得的差頻信號(hào)的超過2π，無法與因更近的位置的目標(biāo)產(chǎn)生的差頻信號(hào)進(jìn)行區(qū)別。因此，更優(yōu)選調(diào)節(jié)兩個(gè)連續(xù)波CW的頻率的差來使Rmax大于雷達(dá)的檢測界限距離。在檢測界限距離為100m的雷達(dá)中，將fp2-fp1例如設(shè)為1.0MHz。在該情況下，由于Rmax＝150m，因此無法檢測來自位于超過Rmax的位置的目標(biāo)的信號(hào)。并且，在裝設(shè)能夠檢測至250m的雷達(dá)的情況下，將fp2-fp1例如設(shè)為500kHz。在該情況下，由于Rmax＝300m，因此仍然無法檢測來自位于超過Rmax的位置的目標(biāo)的信號(hào)。并且，在雷達(dá)具有檢測界限距離為100m且水平方向的視場角為120度的工作模式和檢測界限距離為250m且水平方向的視場角為5度的工作模式這兩種模式的情況下，更優(yōu)選在每個(gè)工作模式下將fp2-fp1的值分別替換成1.0MHz和500kHz來工作。

已知如下的檢測方式：以N個(gè)(N：3以上的整數(shù))不同的頻率發(fā)送連續(xù)波CW，并利用每個(gè)反射波的相位信息，由此能夠分別檢測到各目標(biāo)的距離。根據(jù)該檢測方式，能夠?qū)Φ絅-1個(gè)的目標(biāo)準(zhǔn)確地識(shí)別距離。作為為此的處理，例如利用高速傅里葉變換(FFT)。現(xiàn)在，設(shè)N＝64或者128，對(duì)各頻率的發(fā)送信號(hào)與接收信號(hào)的差即差頻信號(hào)的采樣數(shù)據(jù)進(jìn)行FFT，獲得頻譜(相對(duì)速度)。之后，關(guān)于同一頻率的峰以CW波的頻率進(jìn)一步進(jìn)行FFT，從而能夠求出距離信息。

以下，進(jìn)行更具體的說明。

為了簡化說明，首先，對(duì)將三個(gè)頻率f1、f2、f3的信號(hào)進(jìn)行時(shí)間切換來發(fā)送的例子進(jìn)行說明。在此，設(shè)f1＞f2＞f3，并且f1-f2＝f2-f3＝Δf。并且，將各頻率的信號(hào)波的發(fā)送時(shí)間設(shè)為Δt。圖28表示三個(gè)頻率f1、f2、f3之間的關(guān)系。

三角波/CW波生成電路581(圖24)經(jīng)由發(fā)送天線Tx發(fā)送各自持續(xù)時(shí)間Δt的頻率f1、f2、f3的連續(xù)波CW。接收天線Rx接收各連續(xù)波CW被一個(gè)或多個(gè)目標(biāo)反射的反射波。

混頻器584混合發(fā)送波與接收波而生成差頻信號(hào)。A/D轉(zhuǎn)換器587將作為模擬信號(hào)的差頻信號(hào)轉(zhuǎn)換為例如數(shù)百個(gè)數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)(采樣數(shù)據(jù))。

接收強(qiáng)度計(jì)算部532利用采樣數(shù)據(jù)進(jìn)行FFT運(yùn)算。FFT運(yùn)算的結(jié)果是，關(guān)于發(fā)送頻率f1、f2、f3分別獲得接收信號(hào)的頻譜的信息。

之后，接收強(qiáng)度計(jì)算部532從接收信號(hào)的頻譜的信息中分離出峰值。具有規(guī)定以上的大小的峰值的頻率同與目標(biāo)的相對(duì)速度成比例。從接收信號(hào)的頻譜的信息中分離出峰值是指，分離出相對(duì)速度不同的一個(gè)或多個(gè)目標(biāo)。

接著，接收強(qiáng)度計(jì)算部532關(guān)于發(fā)送頻率f1～f3分別測量相對(duì)速度相同或在預(yù)先規(guī)定的范圍內(nèi)的峰值的頻譜信息。

現(xiàn)在，考慮兩個(gè)目標(biāo)A與B的相對(duì)速度相同且分別存在于不同的距離的情況。頻率f1的發(fā)送信號(hào)被目標(biāo)A以及B這兩者反射，并作為接收信號(hào)獲得。來自目標(biāo)A以及B的各反射波的差頻信號(hào)的頻率大致相同。因此，可以獲得接收信號(hào)在相當(dāng)于相對(duì)速度的多普勒頻率下的功率譜，以作為合成了兩個(gè)目標(biāo)A以及B各自的功率譜的合成頻譜F1。

關(guān)于頻率f2以及f3，也同樣可以分別獲得接收信號(hào)在相當(dāng)于相對(duì)速度的多普勒頻率下的功率譜，以作為合成了兩個(gè)目標(biāo)A以及B各自的功率譜的合成頻譜F2以及F3。

圖29表示復(fù)平面上的合成頻譜F1～F3之間的關(guān)系。朝向分別伸展合成頻譜F1～F3的兩個(gè)矢量的方向，右側(cè)的矢量與來自目標(biāo)A的反射波的功率譜對(duì)應(yīng)。在圖29中與矢量f1A～f3A對(duì)應(yīng)。另一方面，朝向分別伸展合成頻譜F1～F3的兩個(gè)矢量的方向，左側(cè)的矢量與來自目標(biāo)B的反射波的功率譜對(duì)應(yīng)。在圖29中與矢量f1B～f3B對(duì)應(yīng)。

當(dāng)發(fā)送頻率的差分Δf固定時(shí)，與頻率f1以及f2的各發(fā)送信號(hào)對(duì)應(yīng)的各接收信號(hào)的相位差同到目標(biāo)的距離成比例關(guān)系。由此，矢量f1A與f2A的相位差同矢量f2A與f3A的相位差為相同的值θA，相位差θA與到目標(biāo)A的距離成比例。同樣地，矢量f1B與f2B的相位差同矢量f2B與f3B的相位差為相同的值θB，相位差θB與到目標(biāo)B的距離成比例。

利用周知的方法，能夠根據(jù)合成頻譜F1～F3以及發(fā)送頻率的差分Δf分別求出到目標(biāo)A以及B的距離。該技術(shù)例如在美國專利6703967號(hào)中公開。將該公報(bào)的內(nèi)容全部引用于本說明書中。

即使在所發(fā)送的信號(hào)的頻率為四個(gè)以上的情況下，也能夠應(yīng)用相同的處理。

另外，也可以在以N個(gè)不同的頻率發(fā)送連續(xù)波CW之前，進(jìn)行通過雙頻CW方式求出到各目標(biāo)的距離以及相對(duì)速度的處理。而且，也可以在規(guī)定的條件下切換成以N個(gè)不同的頻率發(fā)送連續(xù)波CW的處理。例如，在利用兩個(gè)頻率各自的差頻信號(hào)進(jìn)行FFT運(yùn)算，且各發(fā)送頻率的功率譜的時(shí)間變化為30％以上的情況下，也可以進(jìn)行處理的切換。來自各目標(biāo)的反射波的振幅因多信道的影響等而在時(shí)間上大幅變化。在存在規(guī)定以上的變化的情況下，可以考慮可能存在多個(gè)目標(biāo)。

并且，已知在CW方式中，在雷達(dá)系統(tǒng)與目標(biāo)的相對(duì)速度為零的情況下，即在多普勒頻率為零的情況下，無法檢測目標(biāo)。但是，若例如通過以下方法模擬地求出多普勒信號(hào)，則能夠利用其頻率檢測目標(biāo)。

(方法1)追加使接收用天線的輸出進(jìn)行固定頻率移位的混頻器。通過利用發(fā)送信號(hào)和頻率被移位的接收信號(hào)，能夠獲得模擬多普勒信號(hào)。

(方法2)在接收用天線的輸出與混頻器之間插入可變相位器，對(duì)接收信號(hào)模擬地附加相位差，可變相位器使相位在時(shí)間上連續(xù)發(fā)生變化。通過利用發(fā)送信號(hào)和附加了相位差的接收信號(hào)，能夠獲得模擬多普勒信號(hào)。

基于方法2的插入可變相位器來產(chǎn)生模擬多普勒信號(hào)的具體結(jié)構(gòu)例以及動(dòng)作例在日本特開2004-257848號(hào)公報(bào)中公開。將該公報(bào)的內(nèi)容全部引用于本說明書中。

在需要檢測相對(duì)速度為零的目標(biāo)或相對(duì)速度非常小的目標(biāo)的情況下，既可以使用產(chǎn)生上述模擬多普勒信號(hào)的處理，或者也可以切換成基于FMCW方式的目標(biāo)檢測處理。

接著，參照?qǐng)D30說明通過車載雷達(dá)系統(tǒng)510的物體檢測裝置570進(jìn)行的處理的步驟。

以下，對(duì)如下例子進(jìn)行說明：以兩個(gè)不同的頻率fp1以及fp2(fp1＜fp2)發(fā)送連續(xù)波CW，并利用各個(gè)反射波的相位信息，由此分別檢測與目標(biāo)之間的距離。

圖30是表示基于本變形例的求出相對(duì)速度以及距離的處理的步驟的流程圖。

在步驟S41中，三角波/CW波生成電路581生成頻率稍微偏離的兩種不同的連續(xù)波CW。頻率設(shè)為fp1以及fp2。

在步驟S42中，發(fā)送天線Tx以及接收天線Rx進(jìn)行所生成的一系列連續(xù)波CW的收發(fā)。另外，步驟S41的處理以及步驟S42的處理分別在三角波/CW波生成電路581以及發(fā)送天線Tx/接收天線Rx中并列進(jìn)行。需注意不是在完成步驟S41之后進(jìn)行步驟S42。

在步驟S43中，混頻器584利用各發(fā)送波和各接收波生成兩個(gè)差分信號(hào)。各接收波包含來源于靜止物的接收波和來源于目標(biāo)的接收波。因此，接著進(jìn)行確定用作差頻信號(hào)的頻率的處理。另外，步驟S41的處理、步驟S42的處理以及步驟S43的處理分別在三角波/CW波生成電路581、發(fā)送天線Tx/接收天線Rx以及混頻器584中并列進(jìn)行。需注意不是在完成步驟S41之后進(jìn)行步驟S42，并且不是在完成步驟S42之后進(jìn)行步驟S43。

在步驟S44中，物體檢測裝置570對(duì)于兩個(gè)差分信號(hào)，分別將作為閾值預(yù)先規(guī)定的頻率以下，且具有預(yù)先規(guī)定的振幅值以上的振幅值，而且彼此的頻率差為規(guī)定值以下的峰的頻率確定為差頻信號(hào)的頻率fb1以及fb2。

在步驟S45中，接收強(qiáng)度計(jì)算部532根據(jù)已確定的兩個(gè)差頻信號(hào)的頻率中的一方檢測相對(duì)速度。接收強(qiáng)度計(jì)算部532例如根據(jù)Vr＝fb1·c/2·fp1計(jì)算相對(duì)速度。另外，也可以利用差頻信號(hào)的各頻率計(jì)算相對(duì)速度。由此，接收強(qiáng)度計(jì)算部532能夠驗(yàn)證兩者是否一致，從而提高相對(duì)速度的計(jì)算精度。

在步驟S46中，接收強(qiáng)度計(jì)算部532求出兩個(gè)差頻信號(hào)fb1與fb2的相位差，并求出到目標(biāo)的距離

通過以上處理，能夠檢測到目標(biāo)的相對(duì)速度以及距離。

另外，也可以以三個(gè)以上的N個(gè)不同的頻率發(fā)送連續(xù)波CW，并利用各個(gè)反射波的相位信息檢測出到相對(duì)速度相同且存在于不同位置的多個(gè)目標(biāo)的距離。

以上說明的車輛500除了具有雷達(dá)系統(tǒng)510之外，還可以具有其他雷達(dá)系統(tǒng)。例如，車輛500還可以具有在車體的后方或側(cè)方具有檢測范圍的雷達(dá)系統(tǒng)。在具有在車體的后方具有檢測范圍的雷達(dá)系統(tǒng)的情況下，該雷達(dá)系統(tǒng)監(jiān)控后方，在存在被其他車輛追尾的危險(xiǎn)性時(shí)，能夠進(jìn)行發(fā)出警報(bào)等響應(yīng)。在具有在車體的側(cè)方具有檢測范圍的雷達(dá)系統(tǒng)的情況下，當(dāng)本車輛進(jìn)行車道變更等時(shí)，該雷達(dá)系統(tǒng)能夠監(jiān)控相鄰車道，并根據(jù)需要進(jìn)行發(fā)出警報(bào)等響應(yīng)。

以上說明的雷達(dá)系統(tǒng)510的用途并不限定于車載用途。能夠用作各種用途的傳感器。例如，能夠用作用于監(jiān)控房屋以外的建筑物的周圍的雷達(dá)?；蛘?，能夠用作用于不依賴光學(xué)圖像地對(duì)室內(nèi)的特定地點(diǎn)是否有人或者是否有該人的移動(dòng)等進(jìn)行監(jiān)控的傳感器。

[處理的補(bǔ)充]

關(guān)于與所述的陣列天線相關(guān)的雙頻CW或FMCW，對(duì)其他實(shí)施方式進(jìn)行說明。如上所述，在圖24的例子中，接收強(qiáng)度計(jì)算部532對(duì)存儲(chǔ)于存儲(chǔ)器531中的每一個(gè)信道Ch₁～Ch_M的差頻信號(hào)(圖25的下圖)進(jìn)行傅里葉變換。此時(shí)的差頻信號(hào)為復(fù)信號(hào)。這是為了確定作為運(yùn)算對(duì)象的信號(hào)的相位。由此，能夠準(zhǔn)確地確定入射波方向。但是，在該情況下，用于傅里葉變換的運(yùn)算負(fù)荷量增大，電路規(guī)模變大。

為了克服該問題，也可以通過如下方法獲得頻率分析結(jié)果：生成標(biāo)量信號(hào)作為差頻信號(hào)，對(duì)分別生成的多個(gè)差頻信號(hào)執(zhí)行關(guān)于沿著天線排列的空間軸方向以及隨著時(shí)間的經(jīng)過的時(shí)間軸方向的兩次復(fù)傅里葉變換。由此，最終能夠以較少的運(yùn)算量進(jìn)行能夠確定反射波的入射方向的波束成形，從而能夠獲得每一個(gè)波束的頻率分析結(jié)果。作為與本案相關(guān)的專利公報(bào)，將美國專利第6339395號(hào)說明書的公開內(nèi)容全部引用于本說明書中。

[攝像頭等光學(xué)傳感器和毫米波雷達(dá)]

接著，對(duì)上述陣列天線與以往天線的比較以及利用本陣列天線和光學(xué)傳感器例如攝像頭這兩者的應(yīng)用例進(jìn)行說明。另外，也可以將光學(xué)雷達(dá)(LIDAR)等用作光學(xué)傳感器。

毫米波雷達(dá)能夠直接檢測到目標(biāo)的距離及其相對(duì)速度。并且，具有如下特征：即使在包括傍晚在內(nèi)的夜間或降雨、霧、降雪等惡劣天氣時(shí)，檢測性能也不會(huì)大幅下降。另一方面，與攝像頭相比，毫米波雷達(dá)不易二維地捕捉目標(biāo)。而攝像頭容易二維地捕捉目標(biāo)，且比較容易識(shí)別其形狀。但是，攝像頭在夜間或惡劣天氣時(shí)有時(shí)無法拍攝目標(biāo)，這一點(diǎn)成為大課題。尤其是在水滴附著在采光部分的情況下，或在視野因霧而變窄的情況下，該課題非常明顯。即使是作為相同的光學(xué)系傳感器的光學(xué)雷達(dá)等，也同樣存在該課題。

近年來，隨著車輛的安全行駛要求高漲，開發(fā)出了將碰撞等防范于未然的駕駛員輔助系統(tǒng)(Driver Assist System)。駕駛員輔助系統(tǒng)利用攝像頭或毫米波雷達(dá)等傳感器獲取車輛行進(jìn)方向的圖像，在識(shí)別到預(yù)測為車輛行駛上的障礙的障礙物的情況下，自動(dòng)操作制動(dòng)器等，從而將碰撞等防范于未然。這種防碰撞功能要求即使在夜間或惡劣天氣時(shí)也正常發(fā)揮功能。

因此，正在普及所謂的融合結(jié)構(gòu)的駕駛員輔助系統(tǒng)，該駕駛員輔助系統(tǒng)除了裝設(shè)以往的攝像頭等光學(xué)傳感器之外，還裝設(shè)毫米波雷達(dá)作為傳感器，進(jìn)行發(fā)揮兩者的優(yōu)點(diǎn)的識(shí)別處理。關(guān)于這種駕駛員輔助系統(tǒng)在后面進(jìn)行敘述。

另一方面，毫米波雷達(dá)本身要求的要求功能進(jìn)一步提高。在車載用途的毫米波雷達(dá)中，主要使用76GHz頻段的電磁波。其天線的天線功率(antenna power)按照各國的法律等限制在固定以下。例如，在日本限制在0.01W以下。在這種限制中，對(duì)車載用途的毫米波雷達(dá)例如要求滿足如下等要求性能：其檢測距離為200m以上，天線的大小為60mm×60mm以下，水平方向的檢測角度為90度以上，距離分辨率為20cm以下，還能夠進(jìn)行10m以內(nèi)的近距離的檢測。以往的毫米波雷達(dá)將微帶線用作波導(dǎo)，將貼片天線用作天線(以下，將這些統(tǒng)稱為“貼片天線”)。但是，在貼片天線中很難實(shí)現(xiàn)上述性能。

發(fā)明人通過使用應(yīng)用了本公開的技術(shù)的縫隙陣列天線成功地實(shí)現(xiàn)了上述性能。由此，實(shí)現(xiàn)了與以往的貼片天線等相比小型、高效、高性能的毫米波雷達(dá)。此外，通過組合該毫米波雷達(dá)和攝像頭等光學(xué)傳感器，實(shí)現(xiàn)了以往未有的小型、高效、高性能的融合裝置。以下，對(duì)此進(jìn)行詳細(xì)敘述。

圖31是與車輛500中的融合裝置有關(guān)的圖，該融合裝置具有包含應(yīng)用了本公開的技術(shù)的縫隙陣列天線的雷達(dá)系統(tǒng)510(以下，還稱作毫米波雷達(dá)510。)以及車載攝像頭系統(tǒng)700。以下，參照該圖對(duì)各種實(shí)施方式進(jìn)行說明。

[毫米波雷達(dá)的車廂內(nèi)設(shè)置]

基于以往的貼片天線的毫米波雷達(dá)510’配置在位于車輛的前車頭的格柵512的后方內(nèi)側(cè)。從天線發(fā)射的電磁波穿過格柵512的間隙而向車輛500的前方發(fā)射。在該情況下，在電磁波通過區(qū)域不存在玻璃等使電磁波能量衰減或使電磁波反射的介電層。由此，從基于貼片天線的毫米波雷達(dá)510’發(fā)射的電磁波也到達(dá)遠(yuǎn)距離、例如150m以上的目標(biāo)。然后，毫米波雷達(dá)510’能夠通過利用天線接收被該目標(biāo)反射的電磁波來檢測目標(biāo)。但是，在該情況下，由于天線配置在車輛的格柵512的后方內(nèi)側(cè)，因此在車輛與障礙物發(fā)生碰撞的情況下，有時(shí)導(dǎo)致雷達(dá)破損。并且，由于在雨天等時(shí)蹦到泥等，因此污垢附著于天線，有時(shí)阻礙電磁波的發(fā)射和接收。

在使用了本公開的實(shí)施方式中的縫隙陣列天線的毫米波雷達(dá)510中，能夠與以往相同地配置在位于車輛的前車頭的格柵512的后方(未圖示)。由此，能夠百分百活用從天線發(fā)射的電磁波的能量，能夠檢測位于超過以往的遠(yuǎn)距離、例如250m以上的距離的目標(biāo)。

而且，基于本公開的實(shí)施方式的毫米波雷達(dá)510還能夠配置在車輛的車廂內(nèi)。在該情況下，毫米波雷達(dá)510配置在車輛的前擋玻璃511的內(nèi)側(cè)，并且配置在該前擋玻璃511和后視鏡(未圖示)的與鏡面相反的一側(cè)的面之間的空間中。而基于以往的貼片天線的毫米波雷達(dá)510’無法設(shè)在車廂內(nèi)。其理由主要有下面兩點(diǎn)。第一個(gè)理由是，由于尺寸大，因此無法收容在前擋玻璃511與后視鏡之間的空間中。第二個(gè)理由是，由于發(fā)射至前方的電磁波由前擋玻璃511反射，并通過介電損耗而衰減，因此無法到達(dá)所要求的距離。其結(jié)果是，在將基于以往的貼片天線的毫米波雷達(dá)設(shè)在車廂內(nèi)的情況下，只能檢測至存在于例如前方100m的目標(biāo)。而基于本公開的實(shí)施方式的毫米波雷達(dá)即使發(fā)生因前擋玻璃511的反射或衰減，也能夠檢測位于200m以上距離的目標(biāo)。這是與將基于以往的貼片天線的毫米波雷達(dá)設(shè)在車廂外的情況等同或其以上的性能。

[基于毫米波雷達(dá)和攝像頭等的車廂內(nèi)配置的融合結(jié)構(gòu)]

當(dāng)前，在大多駕駛員輔助系統(tǒng)(Driver Assist System)中使用的主要傳感器使用CCD攝像頭等光學(xué)拍攝裝置。而且，考慮外面的環(huán)境等惡劣影響，通常在前擋玻璃511的內(nèi)側(cè)的車廂內(nèi)配置攝像頭等。此時(shí)，為了使雨滴等的影響最小化，在前擋玻璃511的內(nèi)側(cè)且雨刷(未圖示)工作的區(qū)域配置攝像頭等。

近年來，從提高車輛的自動(dòng)制動(dòng)器等的性能的要求來看，要求在任何外部環(huán)境中都可靠地工作的自動(dòng)制動(dòng)器等。在該情況下，在只由攝像頭等光學(xué)設(shè)備構(gòu)成駕駛員輔助系統(tǒng)的傳感器的情況下，存在夜間或惡劣天氣時(shí)無法保證可靠的工作這樣的課題。因此，要求一種除了使用攝像頭等光學(xué)傳感器之外，還同時(shí)使用毫米波雷達(dá)來進(jìn)行協(xié)同處理，由此即使在夜間或惡劣天氣時(shí)也可靠地工作的駕駛員輔助系統(tǒng)。

如上所述，使用本縫隙陣列天線的毫米波雷達(dá)能夠?qū)崿F(xiàn)小型化，而且被發(fā)射的電磁波的效率比以往的貼片天線明顯增高，由此能夠配置在車廂內(nèi)?；钣迷撎匦?，如圖31所示，不僅是攝像頭等光學(xué)傳感器(車載攝像頭系統(tǒng)700)，使用了本縫隙陣列天線的毫米波雷達(dá)510也能夠一同配置在車輛500的前擋玻璃511的內(nèi)側(cè)。由此，產(chǎn)生了以下新的效果。

(1)容易將駕駛員輔助系統(tǒng)(Driver Assist System)安裝于車輛500。在基于以往的貼片天線的毫米波雷達(dá)510’中，需要在位于前車頭的格柵512的后方確保配置雷達(dá)的空間。該空間包含影響車輛的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的部位，因此在雷達(dá)的大小發(fā)生變化的情況下，有時(shí)需要重新設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)。但是，通過將毫米波雷達(dá)配置在車廂內(nèi)，消除了這種不便。

(2)不受車輛外的環(huán)境、即雨天或夜間等的影響而能夠確?？煽啃愿叩墓ぷ鳌Ｓ绕淙鐖D32所示，通過將毫米波雷達(dá)(車載雷達(dá)系統(tǒng))510和車載攝像頭系統(tǒng)700設(shè)在車廂內(nèi)的大致相同的位置，各自的視場、視線一致，容易進(jìn)行后述的“核對(duì)處理”，即識(shí)別各自捕捉的目標(biāo)信息是否為同一物體的處理。而在將毫米波雷達(dá)510’設(shè)在位于車廂外的前車頭的格柵512的后方的情況下，其雷達(dá)視線L與設(shè)在車廂內(nèi)時(shí)的雷達(dá)視線M不同，因此與利用車載攝像頭系統(tǒng)700獲取的圖像的偏差變大。

(3)提高了毫米波雷達(dá)的可靠性。如上所述，基于以往的貼片天線的毫米波雷達(dá)510’配置在位于前車頭的格柵512的后方，因此容易附著污垢，并且即使是小的接觸事故等也有時(shí)破損。根據(jù)這些理由，需要經(jīng)常清掃以及確認(rèn)功能。并且，如后所述，在毫米波雷達(dá)的安裝位置或方向因事故等的影響而發(fā)生偏離的情況下，需要再次進(jìn)行與攝像頭的對(duì)準(zhǔn)。但是，通過將毫米波雷達(dá)配置在車廂內(nèi)，這些概率變小，消除了這種不便。

在這種融合結(jié)構(gòu)的駕駛員輔助系統(tǒng)中，也可以具有將攝像頭等光學(xué)傳感器和使用了本縫隙陣列天線的毫米波雷達(dá)510相互固定的一體結(jié)構(gòu)。在該情況下，攝像頭等光學(xué)傳感器的光軸與毫米波雷達(dá)的天線的方向需要確保固定的位置關(guān)系。關(guān)于這一點(diǎn)在后面敘述。并且，在將該一體結(jié)構(gòu)的駕駛員輔助系統(tǒng)固定在車輛500的車廂內(nèi)的情況下，需要調(diào)整攝像頭的光軸等朝向車輛前方的所希望的方向。關(guān)于這一點(diǎn)在美國專利申請(qǐng)公開第2015/0264230號(hào)說明書、美國專利申請(qǐng)公開第2016/0264065號(hào)說明書、美國專利申請(qǐng)15/248141、美國專利申請(qǐng)15/248149、美國專利申請(qǐng)15/248156中公開，并引用了這些技術(shù)。并且，作為以與此相關(guān)的攝像頭為中心的技術(shù)，在美國專利第7355524號(hào)說明書以及美國專利第7420159號(hào)說明書中公開，將這些公開內(nèi)容全部引用于本說明書中。

并且，關(guān)于將攝像頭等光學(xué)傳感器和毫米波雷達(dá)配置在車廂內(nèi)的技術(shù)在美國專利第8604968號(hào)說明書、美國專利第8614640號(hào)說明書以及美國專利第7978122號(hào)說明書等中公開。將這些公開內(nèi)容全部引用于本說明書中。但是，在申請(qǐng)這些專利的時(shí)間點(diǎn)，作為毫米波雷達(dá)只知包含貼片天線的以往的天線，因此是無法進(jìn)行足夠距離的觀測的狀態(tài)。例如，可以考慮利用以往的毫米波雷達(dá)可觀測的距離充其量也只是100m～150m。并且，在將毫米波雷達(dá)配置在前擋玻璃的內(nèi)側(cè)的情況下，由于雷達(dá)的尺寸大，因此遮擋了駕駛員的視場，產(chǎn)生了阻礙安全駕駛等不便。與此相對(duì)，使用本公開的實(shí)施方式所涉及的縫隙陣列天線的毫米波雷達(dá)為小型，而且被發(fā)射的電磁波的效率比以往的貼片天線明顯增高，由此能夠配置在車廂內(nèi)。由此，能夠進(jìn)行200m以上的遠(yuǎn)距離的觀測，并且還不會(huì)遮擋駕駛員的視場。

[毫米波雷達(dá)和攝像頭等的安裝位置的調(diào)整]

在融合結(jié)構(gòu)的處理(以下，有時(shí)稱作“融合處理”)中，要求利用攝像頭等獲得的圖像和利用毫米波雷達(dá)獲得的雷達(dá)信息與相同的坐標(biāo)系相關(guān)聯(lián)。這是因?yàn)?，在位置以及目?biāo)的大小相互不同的情況下，阻礙兩者的協(xié)同處理。

對(duì)此，需要用下面三個(gè)觀點(diǎn)進(jìn)行調(diào)整。

(1)攝像頭等的光軸和毫米波雷達(dá)的天線的方向處于一定的固定關(guān)系。

要求攝像頭等的光軸與毫米波雷達(dá)的天線的方向相互一致。或者，在毫米波雷達(dá)中，有時(shí)具有兩個(gè)以上的發(fā)送天線和兩個(gè)以上的接收天線，還有刻意使各個(gè)天線的方向不同的情況。因此，要求保證在攝像頭等的光軸與這些天線之間至少具有一定的已知關(guān)系。

在前述的具有攝像頭等和毫米波雷達(dá)相互固定的一體結(jié)構(gòu)的情況下，攝像頭等與毫米波雷達(dá)的位置關(guān)系是固定的。因此，在該一體結(jié)構(gòu)的情況下，滿足這些條件。另一方面，在以往的貼片天線等中，毫米波雷達(dá)配置在車輛500的格柵512的后方。在該情況下，這些位置關(guān)系通常如下面(2)調(diào)整。

(2)在安裝于車輛時(shí)的初始狀態(tài)(例如，出廠時(shí))下，通過攝像頭等獲取的圖像和毫米波雷達(dá)的雷達(dá)信息具有一定的固定關(guān)系。

攝像頭等光學(xué)傳感器以及毫米波雷達(dá)510或510’在車輛500中的安裝位置最終通過以下方法確定。即，將作為基準(zhǔn)的圖或通過雷達(dá)觀測的目標(biāo)(以下，分別稱作“基準(zhǔn)圖”、“基準(zhǔn)目標(biāo)”，有時(shí)將兩者統(tǒng)稱為“基準(zhǔn)對(duì)象物”)準(zhǔn)確地配置在車輛500的前方的規(guī)定位置。通過攝像頭等光學(xué)傳感器或毫米波雷達(dá)510觀測該圖或目標(biāo)。對(duì)觀測到的基準(zhǔn)對(duì)象物的觀測信息與預(yù)先存儲(chǔ)的基準(zhǔn)對(duì)象物的形狀信息等進(jìn)行比較，定量地掌握當(dāng)前的偏離信息。根據(jù)該偏離信息利用以下中的至少一種方法調(diào)整或修正攝像頭等光學(xué)傳感器以及毫米波雷達(dá)510或510’的安裝位置。另外，也可以利用除此以外的獲得相同的結(jié)果的方法。

(i)調(diào)整攝像頭和毫米波雷達(dá)的安裝位置，使基準(zhǔn)對(duì)象物到達(dá)攝像頭與毫米波雷達(dá)的中央。在該調(diào)整中也可以使用另行設(shè)置的工具等。

(ii)求出攝像頭和毫米波雷達(dá)相對(duì)于基準(zhǔn)對(duì)象物的偏離量，通過攝像頭圖像的圖像處理以及雷達(dá)處理而修正各自的偏離量。

應(yīng)該關(guān)注的是，在具有攝像頭等光學(xué)傳感器和使用本公開的實(shí)施方式所涉及的縫隙陣列天線的毫米波雷達(dá)510相互固定的一體結(jié)構(gòu)的情況下，只要對(duì)攝像頭或雷達(dá)中的任一個(gè)調(diào)整與基準(zhǔn)對(duì)象物的偏離，則關(guān)于攝像頭或雷達(dá)中的另一個(gè)也可知偏離量，無需對(duì)另一個(gè)再次檢查與基準(zhǔn)對(duì)象物的偏離。

即，關(guān)于車載攝像頭系統(tǒng)700，將基準(zhǔn)圖設(shè)在規(guī)定位置750，對(duì)該拍攝圖像與表示基準(zhǔn)圖圖像應(yīng)預(yù)先位于攝像頭的視場的哪一處的信息進(jìn)行比較，由此檢測偏離量。由此，通過上述(i)、(ii)中的至少一種方法進(jìn)行攝像頭的調(diào)整。接著，將利用攝像頭求出的偏離量換算為毫米波雷達(dá)的偏離量。之后，關(guān)于雷達(dá)信息，通過上述(i)、(ii)中的至少一種方法調(diào)整偏離量。

或者，也可以根據(jù)毫米波雷達(dá)510進(jìn)行以上工作。即，關(guān)于毫米波雷達(dá)510，將基準(zhǔn)目標(biāo)設(shè)在規(guī)定位置800，對(duì)該雷達(dá)信息與表示基準(zhǔn)目標(biāo)應(yīng)預(yù)先位于毫米波雷達(dá)510的視場的哪一處的信息進(jìn)行比較，由此檢測偏離量。由此，通過上述(i)、(ii)中的至少一種方法進(jìn)行毫米波雷達(dá)510的調(diào)整。接著，將利用毫米波雷達(dá)求出的偏離量換算為攝像頭的偏離量。之后，關(guān)于利用攝像頭獲得的圖像信息，通過上述(i)、(ii)中的至少一種方法調(diào)整偏離量。

(3)即使在車輛中的初始狀態(tài)以后，通過攝像頭等獲取的圖像和毫米波雷達(dá)的雷達(dá)信息也維持一定的關(guān)系。

通常，在初始狀態(tài)下，通過攝像頭等獲取的圖像和毫米波雷達(dá)的雷達(dá)信息是固定的，只要沒有車輛事故等，之后很少發(fā)生變化。但是，即使在它們發(fā)生偏離的情況下，也能夠通過以下方法調(diào)整。

攝像頭例如以本車輛的特征部分513、514(特征點(diǎn))進(jìn)入其視場內(nèi)的狀態(tài)安裝。對(duì)通過攝像頭實(shí)際拍攝該特征點(diǎn)的位置與攝像頭原本準(zhǔn)確地安裝時(shí)該特征點(diǎn)的位置信息進(jìn)行比較，檢測其偏離量。通過根據(jù)該檢測出的偏離量修正之后拍攝到的圖像的位置，能夠修正攝像頭的物理安裝位置的偏離。通過該修正，在能夠充分發(fā)揮車輛中要求的性能的情況下，不需要進(jìn)行所述(2)的調(diào)整。并且，即使在車輛500的啟動(dòng)時(shí)或運(yùn)轉(zhuǎn)中，也定期進(jìn)行該調(diào)整方法，由此即使在重新產(chǎn)生攝像頭等的偏離的情況下，也能夠修正偏離量，從而能夠?qū)崿F(xiàn)安全的行駛。

但是，該方法與所述(2)中敘述的方法相比，通常認(rèn)為調(diào)整精度下降。在根據(jù)利用攝像頭拍攝基準(zhǔn)對(duì)象物而獲得的圖像進(jìn)行調(diào)整的情況下，由于能夠以高精度確定基準(zhǔn)對(duì)象物的方位，因此能夠容易地實(shí)現(xiàn)較高的調(diào)整精度。但是，在本方法中，由于代替基準(zhǔn)對(duì)象物而調(diào)整車體的一部分圖像，因此提高方位的特性精度稍微有難度。因此，調(diào)整精度也下降。但是，作為因事故或大的外力施加于車廂內(nèi)的攝像頭等的情況等而導(dǎo)致攝像頭等的安裝位置大幅偏離時(shí)的修正方法是有效的。

[毫米波雷達(dá)和攝像頭等所檢測出的目標(biāo)的關(guān)聯(lián)：核對(duì)處理]

在融合處理中，需要對(duì)于一個(gè)目標(biāo)識(shí)別由攝像頭等獲得的圖像和由毫米波雷達(dá)獲得的雷達(dá)信息是否為“同一目標(biāo)”。例如，考慮在車輛500的前方出現(xiàn)了兩個(gè)障礙物(第一障礙物和第二障礙物)、例如兩輛自行車的情況。該兩個(gè)障礙物在被拍攝為攝像頭圖像的同時(shí)，還被檢測為毫米波雷達(dá)的雷達(dá)信息。此時(shí)，關(guān)于第一障礙物，需要將攝像頭圖像和雷達(dá)信息相互關(guān)聯(lián)為同一目標(biāo)。相同地，關(guān)于第二障礙物，需要將其攝像頭圖像和其雷達(dá)信息相互關(guān)聯(lián)為同一目標(biāo)。假設(shè)在弄錯(cuò)而誤認(rèn)為作為第一障礙物的攝像頭圖像和作為第二障礙物的毫米波雷達(dá)的雷達(dá)信息是同一目標(biāo)的情況下，有可能引發(fā)大的事故。以下，在本說明書中，有時(shí)將這種判斷攝像頭圖像上的目標(biāo)和雷達(dá)圖像上的目標(biāo)是否為同一目標(biāo)的處理稱作“核對(duì)處理”。

關(guān)于該核對(duì)處理，有以下敘述的各種檢測裝置(或方法)。以下，對(duì)這些裝置或方法進(jìn)行具體說明。另外，以下檢測裝置設(shè)置于車輛，至少具有：毫米波雷達(dá)檢測部；朝向與毫米波雷達(dá)檢測部所檢測的方向重復(fù)的方向配置的攝像頭等圖像獲取部；以及核對(duì)部。在此，毫米波雷達(dá)檢測部具有本公開中的任一實(shí)施方式中的縫隙陣列天線，至少獲取其視場中的雷達(dá)信息。圖像獲取部至少獲取其視場中的圖像信息。核對(duì)部包含處理電路，該處理電路對(duì)毫米波雷達(dá)檢測部的檢測結(jié)果與圖像檢測部的檢測結(jié)果進(jìn)行核對(duì)，判斷是否由這兩個(gè)檢測部檢測出了同一目標(biāo)。在此，能夠選擇光學(xué)攝像頭、光學(xué)雷達(dá)、紅外線雷達(dá)、超聲波雷達(dá)中任意一個(gè)或兩個(gè)以上來構(gòu)成圖像檢測部。以下檢測裝置在核對(duì)部中的檢測處理不同。

第一檢測裝置中的核對(duì)部進(jìn)行下面兩個(gè)核對(duì)。第一核對(duì)包括：對(duì)通過毫米波雷達(dá)檢測部檢測出的關(guān)注的目標(biāo)獲得其距離信息以及橫向位置信息，同時(shí)對(duì)由圖像檢測部檢測出的一個(gè)或兩個(gè)以上目標(biāo)中位于最近的位置的目標(biāo)進(jìn)行核對(duì)，并檢測它們的組合。第二核對(duì)包括：對(duì)通過圖像檢測部檢測出的關(guān)注的目標(biāo)獲得其距離信息以及橫向位置信息，同時(shí)對(duì)通過毫米波雷達(dá)檢測部檢測出的一個(gè)或兩個(gè)以上的目標(biāo)中位于最近的位置的目標(biāo)進(jìn)行核對(duì)，并檢測它們的組合。而且，該核對(duì)部判定相對(duì)于通過毫米波雷達(dá)檢測部檢測出的這些各目標(biāo)的組合以及相對(duì)于通過圖像檢測部檢測出的這些各目標(biāo)的組合中是否存在一致的組合。然后，當(dāng)存在一致的組合的情況下，判斷為由兩個(gè)檢測部檢測出了同一物體。由此，進(jìn)行分別由毫米波雷達(dá)檢測部和圖像檢測部檢測出的目標(biāo)的核對(duì)。

與此相關(guān)的技術(shù)在美國專利第7358889號(hào)說明書中記載。將該公開內(nèi)容全部引用于本說明書中。在該公報(bào)中，例示具有兩個(gè)攝像頭的所謂的立體攝像頭來說明圖像檢測部。但是，該技術(shù)并不限定于此。即使在圖像檢測部具有一個(gè)攝像頭的情況下，也通過對(duì)檢測出的目標(biāo)適當(dāng)?shù)剡M(jìn)行圖像識(shí)別處理等來獲得目標(biāo)的距離信息和橫向位置信息即可。相同地，也可以將激光掃描器等激光傳感器用作圖像檢測部。

第二檢測裝置中的核對(duì)部按每一規(guī)定時(shí)間對(duì)毫米波雷達(dá)檢測部的檢測結(jié)果和圖像檢測部的檢測結(jié)果進(jìn)行核對(duì)。核對(duì)部在根據(jù)前一次核對(duì)結(jié)果判斷為由兩個(gè)檢測部檢測出了同一目標(biāo)的情況下，利用其前一次核對(duì)結(jié)果進(jìn)行核對(duì)。具體地說，核對(duì)部對(duì)由毫米波雷達(dá)檢測部本次檢測出的目標(biāo)以及由圖像檢測部本次檢測出的目標(biāo)與根據(jù)前一次核對(duì)結(jié)果判斷的由兩個(gè)檢測部檢測出的目標(biāo)進(jìn)行核對(duì)。而且，核對(duì)部根據(jù)與由毫米波雷達(dá)檢測部本次檢測出的目標(biāo)的核對(duì)結(jié)果以及與由圖像檢測部本次檢測出的目標(biāo)的核對(duì)結(jié)果，判斷是否由兩個(gè)檢測部檢測出了同一目標(biāo)。如此，該檢測裝置并不直接核對(duì)兩個(gè)檢測部的檢測結(jié)果，而是利用前一次核對(duì)結(jié)果與兩個(gè)檢測結(jié)果進(jìn)行時(shí)序性的核對(duì)。因此，與只進(jìn)行瞬間核對(duì)的情況相比，檢測精度提高，能夠進(jìn)行穩(wěn)定的核對(duì)。尤其是，即使在檢測部的精度瞬間下降時(shí)，由于利用過去的核對(duì)結(jié)果，因此也能夠進(jìn)行核對(duì)。并且，在該檢測裝置中，能夠通過利用前一次核對(duì)結(jié)果簡單地進(jìn)行兩個(gè)檢測部的核對(duì)。

并且，該檢測裝置的核對(duì)部在利用前一次核對(duì)結(jié)果進(jìn)行本次核對(duì)時(shí)，在判斷為由兩個(gè)檢測部檢測出了同一物體的情況下，將其判斷出的物體除外，對(duì)由毫米波雷達(dá)檢測部本次檢測出的物體與由圖像檢測部本次檢測出的物體進(jìn)行核對(duì)。然后，該核對(duì)部判斷是否存在由兩個(gè)檢測部本次檢測出的同一物體。如此，物體檢測裝置在考慮時(shí)序性的核對(duì)結(jié)果的基礎(chǔ)上，通過在其每一瞬間獲得的兩個(gè)檢測結(jié)果進(jìn)行瞬間核對(duì)。因此，物體檢測裝置對(duì)在本次的檢測中檢測出的物體也能夠可靠地核對(duì)。

與這些相關(guān)的技術(shù)在美國專利第7417580號(hào)說明書中記載。將該公開內(nèi)容全部引用于本說明書中。在該公報(bào)中，例示具有兩個(gè)攝像頭的所謂的立體攝像頭來說明圖像檢測部。但是，該技術(shù)并不限定于此。即使在圖像檢測部具有一個(gè)攝像頭的情況下，也通過對(duì)檢測出的目標(biāo)適當(dāng)?shù)剡M(jìn)行圖像識(shí)別處理等來獲得目標(biāo)的距離信息和橫向位置信息即可。相同地，也可以將激光掃描器等激光傳感器用作圖像檢測部。

第三檢測裝置中的兩個(gè)檢測部以及核對(duì)部以規(guī)定的時(shí)間間隔進(jìn)行目標(biāo)的檢測和它們的核對(duì)，這些檢測結(jié)果和核對(duì)結(jié)果按時(shí)序存儲(chǔ)于存儲(chǔ)器等存儲(chǔ)介質(zhì)中。然后，核對(duì)部根據(jù)通過圖像檢測部檢測出的目標(biāo)在圖像上的大小變化率和通過毫米波雷達(dá)檢測部檢測出的從本車輛到目標(biāo)的距離及其變化率(與本車輛的相對(duì)速度)，判斷通過圖像檢測部檢測出的目標(biāo)和通過毫米波雷達(dá)檢測部檢測出的目標(biāo)是否為同一物體。

核對(duì)部在判斷為這些目標(biāo)是同一物體的情況下，根據(jù)通過圖像檢測部檢測出的目標(biāo)在圖像上的位置和通過毫米波雷達(dá)檢測部檢測出的本車到目標(biāo)的距離和/或其變化率預(yù)測與車輛碰撞的可能性。

與這些相關(guān)的技術(shù)在美國專利第6903677號(hào)說明書中記載。將該公開內(nèi)容全部引用于本說明書中。

如上說明，在毫米波雷達(dá)和攝像頭等圖像拍攝裝置的融合處理中，對(duì)由攝像頭等獲得的圖像和由毫米波雷達(dá)獲得的雷達(dá)信息進(jìn)行核對(duì)。上述利用基于本公開的實(shí)施方式的陣列天線的毫米波雷達(dá)能夠構(gòu)成為高性能且小型。因此，能夠關(guān)于包含上述核對(duì)處理的融合處理整體實(shí)現(xiàn)高性能化和小型化等。由此，目標(biāo)識(shí)別的精度提高，能夠?qū)崿F(xiàn)車輛的更安全的行駛控制。

[其他融合處理]

在融合處理中，根據(jù)由攝像頭等獲得的圖像與由毫米波雷達(dá)檢測部獲得的雷達(dá)信息的核對(duì)處理實(shí)現(xiàn)各種功能。以下，對(duì)實(shí)現(xiàn)該代表性的功能的處理裝置的例子進(jìn)行說明。

以下處理裝置設(shè)置于車輛，至少具有：在規(guī)定方向上發(fā)送和接收電磁波的毫米波雷達(dá)檢測部；具有與該毫米波雷達(dá)檢測部的視場重復(fù)的視場的單眼攝像頭等圖像獲取部；以及從該毫米波雷達(dá)檢測部和圖像獲取部獲得信息進(jìn)行目標(biāo)的檢測等的處理部。毫米波雷達(dá)檢測部獲取該視場中的雷達(dá)信息。圖像獲取部獲取該視場中的圖像信息。能夠選擇光學(xué)攝像頭、光學(xué)雷達(dá)、紅外線雷達(dá)、超聲波雷達(dá)中的任意一個(gè)或兩個(gè)以上來用于圖像獲取部。處理部能夠通過與毫米波雷達(dá)檢測部以及圖像獲取部連接的處理電路實(shí)現(xiàn)。以下處理裝置在該處理部中的處理內(nèi)容不同。

第一處理裝置的處理部從由圖像獲取部拍攝的圖像中提取識(shí)別為與通過毫米波雷達(dá)檢測部檢測出的目標(biāo)相同的目標(biāo)。即，進(jìn)行基于前述的檢測裝置的核對(duì)處理。然后，獲取所提取的目標(biāo)的圖像的右側(cè)邊緣以及左側(cè)邊緣的信息，關(guān)于兩個(gè)邊緣導(dǎo)出軌跡近似線，該軌跡近似線是近似所獲取的右側(cè)邊緣以及左側(cè)邊緣的軌跡的直線或規(guī)定的曲線。將存在于該軌跡近似線上的邊緣的數(shù)量多的一方選擇為目標(biāo)的真實(shí)邊緣。然后，根據(jù)被選擇為真實(shí)邊緣的一方的邊緣的位置導(dǎo)出目標(biāo)的橫向位置。由此，能夠更加提高目標(biāo)的橫向位置的檢測精度。

與這些相關(guān)的技術(shù)在美國專利第8610620號(hào)說明書中記載。將該文獻(xiàn)的公開內(nèi)容全部引用于本說明書中。

第二處理裝置的處理部在確定有無目標(biāo)時(shí)，根據(jù)圖像信息改變?cè)诖_定雷達(dá)信息中有無目標(biāo)時(shí)使用的判斷基準(zhǔn)值。由此，例如在能夠利用攝像頭等確認(rèn)成為車輛行駛的障礙物的目標(biāo)圖像的情況下，或在估計(jì)為存在目標(biāo)的情況下等，能夠通過最佳地改變通過毫米波雷達(dá)檢測部檢測目標(biāo)的判斷基準(zhǔn)，獲得更加準(zhǔn)確的目標(biāo)信息。即，在存在障礙物的可能性高的情況下，能夠通過改變判斷基準(zhǔn)使該處理裝置可靠地工作。另一方面，在存在障礙物的可能性低的情況下，能夠防止該處理裝置進(jìn)行不必要的工作。由此，能進(jìn)行適當(dāng)?shù)南到y(tǒng)工作。

而且，在該情況下，處理部還能夠根據(jù)雷達(dá)信息設(shè)定圖像信息的檢測區(qū)域，并根據(jù)該區(qū)域內(nèi)的圖像信息估計(jì)障礙物的存在。由此，能夠?qū)崿F(xiàn)檢測處理的效率化。

與這些相關(guān)的技術(shù)在美國專利第7570198號(hào)說明書中記載。將該文獻(xiàn)的公開內(nèi)容全部引用于本說明書中。

第三處理裝置的處理部進(jìn)行復(fù)合顯示，該復(fù)合顯示將基于通過多個(gè)不同的圖像拍攝裝置以及毫米波雷達(dá)檢測部獲得的圖像以及雷達(dá)信息的圖像信號(hào)顯示于至少一臺(tái)顯示裝置。在該顯示處理中，能夠使水平以及垂直同步信號(hào)在多個(gè)圖像拍攝裝置以及毫米波雷達(dá)檢測部中相互同步，將來自這些裝置的圖像信號(hào)在一個(gè)水平掃描期間內(nèi)或一個(gè)垂直掃描期間內(nèi)選擇性地切換為所希望的圖像信號(hào)。由此，能夠根據(jù)水平以及垂直同步信號(hào)并列顯示所選擇的多個(gè)圖像信號(hào)的圖像，并且從顯示裝置輸出控制信號(hào)，該控制信號(hào)設(shè)定所希望的圖像拍攝裝置以及毫米波雷達(dá)檢測部中的控制動(dòng)作。

在各個(gè)圖像等顯示于多臺(tái)不同的顯示裝置的情況下，很難進(jìn)行各個(gè)圖像之間的比較。并且，在顯示裝置與第三處理裝置主體分體地配置的情況下，對(duì)裝置的操作性差。第三處理裝置克服這種缺點(diǎn)。

與這些相關(guān)的技術(shù)在美國專利第6628299號(hào)說明書以及美國專利第7161561號(hào)說明書中記載。將這些公開內(nèi)容全部引用于本說明書中。

第四處理裝置的處理部關(guān)于位于車輛的前方的目標(biāo)向圖像獲取部以及毫米波雷達(dá)檢測部進(jìn)行指示，獲取包含該目標(biāo)的圖像以及雷達(dá)信息。處理部確定該圖像信息中的包含該目標(biāo)的區(qū)域。處理部進(jìn)一步提取該區(qū)域中的雷達(dá)信息，檢測從車輛到目標(biāo)的距離以及車輛與目標(biāo)的相對(duì)速度。處理部根據(jù)這些信息判定該目標(biāo)與車輛碰撞的可能性。由此，迅速地判定與目標(biāo)碰撞的可能性。

與這些相關(guān)的技術(shù)在美國專利第8068134號(hào)說明書中記載。將這些公開內(nèi)容全部引用于本說明書中。

第五處理裝置的處理部通過雷達(dá)信息或基于雷達(dá)信息和圖像信息的融合處理來識(shí)別車輛前方的一個(gè)或兩個(gè)以上的目標(biāo)。該目標(biāo)包含其他車輛或行人等移動(dòng)體、道路上的用白線表示的行駛車道、路肩以及位于路肩的靜止物(包括排水溝以及障礙物等)、信號(hào)裝置、人行橫道等。處理部能夠包含GPS(Global Positioning System)天線。也可以通過GPS天線檢測本車輛的位置，并根據(jù)該位置檢索存儲(chǔ)有道路地圖信息的存儲(chǔ)裝置(稱作地圖信息數(shù)據(jù)庫裝置)，確認(rèn)地圖上的當(dāng)前位置。能夠?qū)υ摰貓D上的當(dāng)前位置與通過雷達(dá)信息等識(shí)別出的一個(gè)或兩個(gè)以上的目標(biāo)進(jìn)行比較來識(shí)別行駛環(huán)境。由此，處理部也可以提取估計(jì)為阻礙車輛行駛的目標(biāo)，找出更安全的行駛信息，根據(jù)需要顯示于顯示裝置，并通知駕駛員。

與這些相關(guān)的技術(shù)在美國專利第6191704號(hào)說明書中記載。將該公開內(nèi)容全部引用于本說明書中。

第五處理裝置還可以具有與車輛外部的地圖信息數(shù)據(jù)庫裝置通信的數(shù)據(jù)通信裝置(具有通信電路)。數(shù)據(jù)通信裝置例如以每周一次或每月一次左右的周期訪問地圖信息數(shù)據(jù)庫裝置，下載最新的地圖信息。由此，能夠利用最新的地圖信息進(jìn)行上述處理。

第五處理裝置還可以對(duì)上述車輛行駛時(shí)獲取的最新的地圖信息與和通過雷達(dá)信息等識(shí)別出的一個(gè)或兩個(gè)以上的目標(biāo)相關(guān)的識(shí)別信息進(jìn)行比較，提取地圖信息中沒有的目標(biāo)信息(以下，稱作“地圖更新信息”)。然后，也可以將該地圖更新信息經(jīng)由數(shù)據(jù)通信裝置發(fā)送至地圖信息數(shù)據(jù)庫裝置。地圖信息數(shù)據(jù)庫裝置也可以將該地圖更新信息與數(shù)據(jù)庫中的地圖信息建立關(guān)聯(lián)來存儲(chǔ)，需要時(shí)更新當(dāng)前的地圖信息本身。更新時(shí)，也可以通過比較從多個(gè)車輛獲得的地圖更新信息來驗(yàn)證更新的可靠性。

另外，該地圖更新信息可以包含比當(dāng)前的地圖信息數(shù)據(jù)庫裝置所具有的地圖信息更詳細(xì)的信息。例如，雖然能夠通過一般的地圖信息掌握道路的概況，但是不包含例如路肩部分的寬度或位于路肩的排水溝的寬度、重新形成的凹凸或建筑物的形狀等信息。并且，也不包含車道和人行道的高度或與人行道相連的斜坡的狀況等信息。地圖信息數(shù)據(jù)庫裝置能夠根據(jù)另行設(shè)定的條件將這些詳細(xì)的信息(以下，稱作“地圖更新詳細(xì)信息”)與地圖信息建立關(guān)聯(lián)來存儲(chǔ)。這些地圖更新詳細(xì)信息通過向包括本車輛的車輛提供比原來的地圖信息更詳細(xì)的信息，除了用于車輛的安全行駛的用途之外，還能用于其他用途。在此，“包括本車輛的車輛”例如可以是汽車，也可以是摩托車、自行車或今后重新出臺(tái)的自動(dòng)行駛車輛，例如電動(dòng)輪椅等。地圖更新詳細(xì)信息在這些車輛行駛時(shí)利用。

(基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的識(shí)別)

第一至第五處理裝置還可以具有高度識(shí)別裝置。高度識(shí)別裝置也可以設(shè)置于車輛的外部。在該情況下，車輛能夠具有與高度識(shí)別裝置通信的高速數(shù)據(jù)通信裝置。高度識(shí)別裝置也可以由包含所謂的深度學(xué)習(xí)(deep learning)等在內(nèi)的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成。該神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)有時(shí)例如包含卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)(Convolutional Neural Network，以下稱作“CNN”)。CNN是通過圖像識(shí)別來獲得成果的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，其特征點(diǎn)之一是，具有一個(gè)或多個(gè)被稱作卷積層(Convolutional Layer)和池化層(Pooling Layer)的兩個(gè)層的組。

作為輸入至處理裝置的卷積層中的信息，至少能有以下三種的任一種。

(1)根據(jù)由毫米波雷達(dá)檢測部獲取的雷達(dá)信息獲得的信息

(2)根據(jù)雷達(dá)信息并根據(jù)由圖像獲取部獲取的特定圖像信息獲得的信息

(3)根據(jù)雷達(dá)信息和由圖像獲取部獲取的圖像信息獲得的融合信息，或者根據(jù)該融合信息獲得的信息

根據(jù)這些信息中的任一信息或組合它們的信息進(jìn)行與卷積層對(duì)應(yīng)的積和運(yùn)算。其結(jié)果被輸入至下一級(jí)池化層，根據(jù)預(yù)先設(shè)定的規(guī)則進(jìn)行數(shù)據(jù)的選擇。作為該規(guī)則，例如在選擇像素值的最大值的最大池化(max pooling)中，按照卷積層的每一個(gè)分割區(qū)域選擇其中的最大值，該最大值作為池化層中的對(duì)應(yīng)的位置的值。

由CNN構(gòu)成的高度識(shí)別裝置有時(shí)具有將這種卷積層與池化層串聯(lián)連接一組或多組的結(jié)構(gòu)。由此，能夠準(zhǔn)確地識(shí)別雷達(dá)信息以及圖像信息中所含的車輛周圍的目標(biāo)。

與這些相關(guān)的技術(shù)在美國專利第8861842號(hào)說明書、美國專利第9286524號(hào)說明書以及美國專利申請(qǐng)公開第2016/0140424號(hào)說明書中記載。將這些公開內(nèi)容全部引用于本說明書中。

第六處理裝置的處理部進(jìn)行與車輛的車頭燈控制相關(guān)的處理。在夜間行駛車輛時(shí)，駕駛員確認(rèn)本車輛的前方是否存在其他車輛或行人，操作本車輛的車頭燈的波束。這是為了防止其他車輛的駕駛員或行人被本車輛的車頭燈迷惑。該第六處理裝置利用雷達(dá)信息或雷達(dá)信息與基于攝像頭等的圖像的組合自動(dòng)控制本車輛的車頭燈。

處理部通過雷達(dá)信息或者基于雷達(dá)信息和圖像信息的融合處理來檢測相當(dāng)于車輛前方的車輛或行人的目標(biāo)。在該情況下，車輛前方的車輛包含前方的先行車輛、對(duì)向車道的車輛、摩托車等。處理部在檢測到這些目標(biāo)的情況下，發(fā)出降低車頭燈的波束的指令。接收該指令的車輛內(nèi)部的控制部(控制電路)操作車頭燈，降低該波束。

與這些相關(guān)的技術(shù)在美國專利第6403942號(hào)說明書、美國專利第6611610號(hào)說明書、美國專利第8543277號(hào)說明書、美國專利第8593521號(hào)說明書以及美國專利第8636393號(hào)說明書中記載。將這些公開內(nèi)容全部引用于本說明書中。

在以上說明的基于毫米波雷達(dá)檢測部的處理以及毫米波雷達(dá)檢測部和攝像頭等圖像拍攝裝置的融合處理中，由于能夠高性能且小型地構(gòu)成該毫米波雷達(dá)，因此能夠?qū)崿F(xiàn)毫米波雷達(dá)處理或融合處理整體的高性能化和小型化等。由此，目標(biāo)識(shí)別的精度提高，能夠?qū)崿F(xiàn)車輛的更安全的駕駛控制。

＜應(yīng)用例2：各種監(jiān)控系統(tǒng)(自然物體、建筑物、道路、監(jiān)護(hù)、安全)＞

具有基于本公開的實(shí)施方式的陣列天線的毫米波雷達(dá)(雷達(dá)系統(tǒng))在自然物體、氣象、建筑物、安全、看護(hù)等中的監(jiān)控領(lǐng)域中也能夠廣泛活用。在與此相關(guān)的監(jiān)控系統(tǒng)中，包含毫米波雷達(dá)的監(jiān)控裝置例如設(shè)置在固定的位置，始終對(duì)監(jiān)控對(duì)象進(jìn)行監(jiān)控。此時(shí)，將監(jiān)控對(duì)象的檢測分辨率調(diào)整為最佳值來設(shè)定毫米波雷達(dá)。

具有基于本公開的實(shí)施方式的陣列天線的毫米波雷達(dá)能夠通過超過例如100GHz的高頻電磁波進(jìn)行檢測。并且，關(guān)于在雷達(dá)識(shí)別中使用的方式、例如FMCW方式等中的調(diào)制頻帶，該毫米波雷達(dá)當(dāng)前實(shí)現(xiàn)了超過4GHz的寬帶。即，與前述的超寬帶無線技術(shù)(UWB：Ultra Wide Band)對(duì)應(yīng)。該調(diào)制頻帶與距離分辨率有關(guān)。即，以往的貼片天線中的調(diào)制頻帶最大為600MHz左右，因此其距離分辨率為25cm。與此相對(duì)，在與本陣列天線相關(guān)的毫米波雷達(dá)中，其距離分辨率為3.75cm。這表示能夠?qū)崿F(xiàn)還與以往的光學(xué)雷達(dá)的距離分辨率對(duì)等的性能。另一方面，如上所述，光學(xué)雷達(dá)等光學(xué)式傳感器在夜間或惡劣天氣時(shí)無法檢測目標(biāo)。與此相對(duì)，在毫米波雷達(dá)中，無論晝夜以及氣候如何，都能始終檢測。由此，能夠?qū)⑴c本陣列天線相關(guān)的毫米波雷達(dá)用于在利用以往的貼片天線的毫米波雷達(dá)中無法適用的多種用途中。

圖33是表示基于毫米波雷達(dá)的監(jiān)控系統(tǒng)1500的結(jié)構(gòu)例的圖?；诤撩撞ɡ走_(dá)的監(jiān)控系統(tǒng)1500至少具有傳感器部1010和主體部1100。傳感器部1010至少具有：對(duì)準(zhǔn)監(jiān)控對(duì)象1015的天線1011；根據(jù)所收發(fā)的電磁波檢測目標(biāo)的毫米波雷達(dá)檢測部1012；以及發(fā)送檢測出的雷達(dá)信息的通信部(通信電路)1013。主體部1100至少具有：接收雷達(dá)信息的通信部(通信電路)1103；根據(jù)所接收的雷達(dá)信息進(jìn)行規(guī)定的處理的處理部(處理電路)1101；以及蓄積過去的雷達(dá)信息以及規(guī)定的處理所需的其他信息等的數(shù)據(jù)蓄積部(記錄介質(zhì))1102。在傳感器部1010與主體部1100之間存在通信線路1300，借助該通信線路1300在傳感器部1010與主體部1100之間發(fā)送和接收信息以及指令。在此，通信線路例如能夠包含互聯(lián)網(wǎng)等通用的通信網(wǎng)絡(luò)、移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)、專用的通信線路等中的任一種。另外，本監(jiān)控系統(tǒng)1500也可以是不借助通信線路直接連接傳感器部1010與主體部1100的結(jié)構(gòu)。在傳感器部1010中除了設(shè)置毫米波雷達(dá)之外，還能夠并列設(shè)置攝像頭等光學(xué)傳感器。由此，通過利用雷達(dá)信息和基于攝像頭等的圖像信息的融合處理來識(shí)別目標(biāo)，能夠更高度地檢測監(jiān)控對(duì)象1015等。

以下，對(duì)實(shí)現(xiàn)這些應(yīng)用事例的監(jiān)控系統(tǒng)的例子進(jìn)行具體說明。

[自然物體監(jiān)控系統(tǒng)]

第一監(jiān)控系統(tǒng)是將自然物體作為監(jiān)控對(duì)象的系統(tǒng)(以下，稱作“自然物體監(jiān)控系統(tǒng)”)。參照?qǐng)D33，對(duì)該自然物體監(jiān)控系統(tǒng)進(jìn)行說明。該自然物體監(jiān)控系統(tǒng)1500中的監(jiān)控對(duì)象1015例如可以是河川、海面、山丘、火山、地表等。例如，在河川為監(jiān)控對(duì)象1015的情況下，固定在固定位置的傳感器部1010始終對(duì)河川1015的水面進(jìn)行監(jiān)控。該水面信息始終發(fā)送至主體部1100中的處理部1101。而且，在水面具有規(guī)定以上的高度的情況下，處理部1101經(jīng)由通信線路1300通知與本監(jiān)控系統(tǒng)分體地設(shè)置的例如氣象觀測監(jiān)控系統(tǒng)等其他系統(tǒng)1200?；蛘?，處理部1101將用于自動(dòng)封閉設(shè)置于河川1015的閘門等(未圖示)的指示信息發(fā)送給管理閘門的系統(tǒng)(未圖示)。

該自然物體監(jiān)控系統(tǒng)1500能夠用一個(gè)主體部1100監(jiān)控多個(gè)傳感器部1010、1020等。在該多個(gè)傳感器部分散配置在固定地區(qū)的情況下，能夠同時(shí)掌握該地區(qū)的河川的水位狀況。由此，還能夠評(píng)價(jià)該地區(qū)的降雨如何影響河川的水位以及是否有引發(fā)洪水等災(zāi)害的可能性。與此相關(guān)的信息能夠經(jīng)由通信線路1300通知給氣象觀測監(jiān)控系統(tǒng)等其他系統(tǒng)1200。由此，氣象觀測監(jiān)控系統(tǒng)等其他系統(tǒng)1200能夠?qū)⒈煌ㄖ男畔⒒钣迷诟鼜V范圍的氣象觀測或?yàn)?zāi)害預(yù)測。

該自然物體監(jiān)控系統(tǒng)1500同樣也能夠適用于河川以外的其他自然物體。例如，在監(jiān)控海嘯或風(fēng)暴潮的監(jiān)控系統(tǒng)中，其監(jiān)控對(duì)象為海面水位。并且，還能夠與海面水位的上升對(duì)應(yīng)地自動(dòng)開閉防潮堤的閘門?；蛘撸趯?duì)因降雨或地震等引起的山崩進(jìn)行監(jiān)控的監(jiān)控系統(tǒng)中，其監(jiān)控對(duì)象為山丘部的地表等。

[交通道路監(jiān)控系統(tǒng)]

第二監(jiān)控系統(tǒng)是監(jiān)控交通道路的系統(tǒng)(以下，稱作“交通道路監(jiān)控系統(tǒng)”)。該交通道路監(jiān)控系統(tǒng)中的監(jiān)控對(duì)象例如可以是鐵道道口、特定的線路、機(jī)場的跑道、道路的交叉點(diǎn)、特定的道路或停車場等。

例如，在監(jiān)控對(duì)象為鐵道道口的情況下，傳感器部1010配置在能夠監(jiān)控道口內(nèi)部的位置。在該情況下，在傳感器部1010除了設(shè)置毫米波雷達(dá)之外，還并列設(shè)置攝像頭等光學(xué)傳感器。在該情況下，通過雷達(dá)信息和圖像信息的融合處理，能夠以更多角度檢測監(jiān)控對(duì)象中的目標(biāo)。通過傳感器部1010獲得的目標(biāo)信息經(jīng)由通信線路1300發(fā)送至主體部1100。主體部1100進(jìn)行更高度的識(shí)別處理、控制中所需的其他信息(例如，電車的駕駛信息等)的收集以及基于這些信息的必要的控制指示等。在此，必要的控制指示是指例如在封閉道口時(shí)確認(rèn)道口內(nèi)部有人或車輛等的情況下，使電車停止等的指示。

并且，例如在將監(jiān)控對(duì)象設(shè)為機(jī)場的跑道的情況下，多個(gè)傳感器部1010、1020等以能夠在跑道上實(shí)現(xiàn)規(guī)定的分辨率的方式沿著跑道配置，該分辨率例如為能夠檢測跑道上的5平方厘米以上的異物的分辨率。監(jiān)控系統(tǒng)1500無論是晝夜以及氣候如何，都始終在跑道上監(jiān)控。該功能是只有使用可對(duì)應(yīng)UWB的本公開的實(shí)施方式中的毫米波雷達(dá)時(shí)才能實(shí)現(xiàn)的功能。并且，由于本毫米波雷達(dá)能夠?qū)崿F(xiàn)小型、高分辨率以及低成本，因此即使在無死角地覆蓋跑道整個(gè)面的情況下,也能夠?qū)嶋H地對(duì)應(yīng)。在該情況下，主體部1100統(tǒng)一管理多個(gè)傳感器部1010、1020等。主體部1100在確認(rèn)跑道上有異物的情況下，向機(jī)場管制系統(tǒng)(未圖示)發(fā)送與異物的位置和大小相關(guān)的信息。接收該信息的機(jī)場管制系統(tǒng)暫時(shí)禁止在該跑道上的起降。在此期間，主體部1100例如對(duì)在另行設(shè)置的跑道上自動(dòng)清掃的車輛等發(fā)送與異物的位置和大小相關(guān)的信息。接收該信息的清掃車輛獨(dú)立移動(dòng)至有異物的位置，自動(dòng)去除該異物。清掃車輛若完成異物的去除，則向主體部1100發(fā)送完成去除的信息。然后，檢測到該異物的傳感器部1010等再次確認(rèn)“沒有異物”，并確認(rèn)安全之后，主體部1100向機(jī)場管制系統(tǒng)傳遞該確認(rèn)內(nèi)容。接收該確認(rèn)內(nèi)容的機(jī)場管制系統(tǒng)解除該跑道的起降禁止。

而且，例如在將監(jiān)控對(duì)象設(shè)為停車場的情況下，能夠自動(dòng)識(shí)別停車場的哪個(gè)位置空著。與此相關(guān)的技術(shù)在美國專利第6943726號(hào)說明書中記載。將該公開內(nèi)容全部引用于本說明書中。

[安全監(jiān)控系統(tǒng)]

第三監(jiān)控系統(tǒng)是監(jiān)控非法入侵者侵入私人用地內(nèi)或房屋的系統(tǒng)(以下，稱作“安全監(jiān)控系統(tǒng)”)。由該安全監(jiān)控系統(tǒng)監(jiān)控的對(duì)象例如為私人用地內(nèi)或房屋內(nèi)等特定區(qū)域。

例如，在將監(jiān)控對(duì)象設(shè)為私人用地內(nèi)的情況下，傳感器部1010配置在能夠監(jiān)控私人用地內(nèi)的一個(gè)或兩個(gè)以上的位置。在該情況下，作為傳感器部1010，除了設(shè)置毫米波雷達(dá)之外，還并列設(shè)置攝像頭等光學(xué)傳感器。在該情況下，通過雷達(dá)信息和圖像信息的融合處理，能夠以更多角度檢測監(jiān)控對(duì)象中的目標(biāo)。由傳感器部1010獲得的目標(biāo)信息經(jīng)由通信線路1300被發(fā)送至主體部1100。在主體部1100中，進(jìn)行更高度的識(shí)別處理、控制中所需的其他信息(例如，為了準(zhǔn)確地識(shí)別侵入對(duì)象是人還是狗或鳥等動(dòng)物而所需的參照數(shù)據(jù)等)的收集以及基于這些信息的必要的控制指示等。在此，必要的控制指示例如除了包括鳴笛設(shè)置在用地內(nèi)的警報(bào)或者打開照明等指示之外，還包括通過便攜通信線路等直接通知用地的管理人員等指示。主體部1100中的處理部1101還可以使內(nèi)置的采用深度學(xué)習(xí)等方法的高度識(shí)別裝置進(jìn)行檢測出的目標(biāo)的識(shí)別?；蛘?，該高度識(shí)別裝置還可以配置在外部。在該情況下，高度識(shí)別裝置能夠通過通信線路1300連接。

與此相關(guān)的技術(shù)在美國專利第7425983號(hào)說明書中記載。將該公開內(nèi)容全部引用于本說明書中。

作為這種安全監(jiān)控系統(tǒng)的其他實(shí)施方式，在設(shè)置于機(jī)場的登機(jī)口、車站的檢票口、建筑物的入口等的人監(jiān)控系統(tǒng)中也能夠應(yīng)用。通過該人監(jiān)控系統(tǒng)監(jiān)控的對(duì)象例如為機(jī)場的登機(jī)口、車站的檢票口、建筑物的入口等。

例如，監(jiān)控對(duì)象為機(jī)場的登機(jī)口的情況下，傳感器部1010例如能夠設(shè)置在登機(jī)口的行李檢查裝置。在該情況下，該檢查方法有如下兩種方法。一種方法是，通過毫米波雷達(dá)接收自身發(fā)送的電磁波被作為監(jiān)控對(duì)象的乘客反射回來的電磁波來檢查乘客的行李等。另一種方法是，通過利用天線接收從作為乘客自身的人體發(fā)射的微弱的毫米波來檢查乘客隱藏的異物。在后者的方法中，優(yōu)選毫米波雷達(dá)具有對(duì)所接收的毫米波進(jìn)行掃描的功能。該掃描功能可以通過利用數(shù)字波束成形來實(shí)現(xiàn)，也可以通過機(jī)械式掃描動(dòng)作實(shí)現(xiàn)。另外，關(guān)于主體部1100的處理，還能夠利用與前述的例子相同的通信處理以及識(shí)別處理。

[建筑物檢查系統(tǒng)(非破壞檢查)]

第四監(jiān)控系統(tǒng)是監(jiān)控或檢查道路或鐵道的高架橋或建筑物等的混凝土的內(nèi)部或者道路或地面的內(nèi)部等的系統(tǒng)(以下，稱作“建筑物檢查系統(tǒng)”)。由該建筑物檢查系統(tǒng)監(jiān)控的對(duì)象例如為高架橋或建筑物等的混凝土的內(nèi)部或者道路或地面的內(nèi)部等。

例如，在監(jiān)控對(duì)象為混凝土建筑物的內(nèi)部的情況下，傳感器部1010具有能夠使天線1011沿著混凝土建筑物的表面掃描的結(jié)構(gòu)。在此，“掃描”可以手動(dòng)實(shí)現(xiàn)，也可以通過另行設(shè)置掃描用的固定軌道并利用馬達(dá)等的驅(qū)動(dòng)力使天線在該軌道上移動(dòng)來實(shí)現(xiàn)。并且，在監(jiān)控對(duì)象為道路或地面的情況下，也可以通過在車輛等朝下方向設(shè)置天線1011，并使車輛以恒速行駛來實(shí)現(xiàn)“掃描”。在傳感器部1010中使用的電磁波可以使用超過例如100GHz的所謂的太赫茲區(qū)域的毫米波。如上所述，根據(jù)本公開的實(shí)施方式中的陣列天線，即使在超過例如100GHz的電磁波中，也能夠構(gòu)成損耗比以往的貼片天線等更少的天線。更高頻的電磁波能夠更深地滲透到混凝土等檢查對(duì)象物中，能夠?qū)崿F(xiàn)更準(zhǔn)確的非破壞檢查。另外，關(guān)于主體部1100的處理，還能夠利用與前述的其他監(jiān)控系統(tǒng)等相同的通信處理和識(shí)別處理。

與此相關(guān)的技術(shù)在美國專利第6661367號(hào)說明書中記載。將該公開內(nèi)容全部引用于本說明書中。

[人監(jiān)控系統(tǒng)]

第五監(jiān)控系統(tǒng)是對(duì)看護(hù)對(duì)象進(jìn)行監(jiān)護(hù)的系統(tǒng)(以下，稱作“人監(jiān)護(hù)系統(tǒng)”)。由該人監(jiān)護(hù)系統(tǒng)監(jiān)控的對(duì)象例如為看護(hù)人員或醫(yī)院的患者等。

例如，在將監(jiān)控對(duì)象設(shè)為看護(hù)設(shè)施的室內(nèi)的看護(hù)人員的情況下，在該室內(nèi)的可監(jiān)控整個(gè)室內(nèi)的一個(gè)或兩個(gè)以上的位置配置傳感器部1010。在該情況下，在傳感器部1010除了設(shè)置毫米波雷達(dá)之外，還可以并列設(shè)置攝像頭等光學(xué)傳感器。在該情況下，能夠通過雷達(dá)信息和圖像信息的融合處理以更多角度對(duì)監(jiān)控對(duì)象進(jìn)行監(jiān)控。另一方面，在將監(jiān)控對(duì)象設(shè)為人的情況下，從保護(hù)個(gè)人隱私的觀點(diǎn)來看，有時(shí)不適合通過攝像頭等進(jìn)行監(jiān)控?？紤]這一點(diǎn)，需要選擇傳感器。另外，在通過毫米波雷達(dá)進(jìn)行的目標(biāo)檢測時(shí)，并非利用圖像獲取作為監(jiān)控對(duì)象的人，能夠利用可以說是該圖像的影子的信號(hào)獲取作為監(jiān)控對(duì)象的人。因此，從保護(hù)個(gè)人隱私的觀點(diǎn)來看，毫米波雷達(dá)可以說是優(yōu)選的傳感器。

由傳感器部1010獲得的看護(hù)人員的信息經(jīng)由通信線路1300被發(fā)送至主體部1100。傳感器部1010進(jìn)行更高度的識(shí)別處理、控制所需的其他信息(例如，準(zhǔn)確地識(shí)別看護(hù)人員的目標(biāo)信息所需的參照數(shù)據(jù)等)的收集以及基于這些信息的必要的控制指示等。在此，必要的控制指示例如包含根據(jù)檢測結(jié)果直接通知管理人員等的指示。并且，主體部1100的處理部1101也可以使內(nèi)置的采用深度學(xué)習(xí)等方法的高度識(shí)別裝置識(shí)別所檢測出的目標(biāo)。該高度識(shí)別裝置也可以配置在外部。在該情況下，高度識(shí)別裝置能夠通過通信線路1300連接。

在毫米波雷達(dá)中，在將人設(shè)為監(jiān)控對(duì)象的情況下，能夠追加至少以下兩個(gè)功能。

第一功能是心率、呼吸次數(shù)的監(jiān)控功能。在毫米波雷達(dá)中，電磁波能夠穿透衣服而檢測人體的皮膚表面的位置以及心跳。處理部1101首先檢測作為監(jiān)控對(duì)象的人及其外形。接著，例如在檢測心率的情況下，確定容易檢測心跳的體表面的位置，并使該位置的心跳時(shí)序化來進(jìn)行檢測。由此，能夠檢測例如每分鐘的心率。在檢測呼吸次數(shù)的情況下也相同。通過利用該功能，能夠始終確認(rèn)看護(hù)人員的健康狀態(tài)，從而能夠?qū)醋o(hù)人員進(jìn)行更高質(zhì)量的監(jiān)護(hù)。

第二功能是跌倒檢測功能。老人等看護(hù)人員有時(shí)因腰腿虛弱而跌倒。當(dāng)人跌倒時(shí)，人體的特定部位、例如頭部等的速度或加速度在固定以上。在利用毫米波雷達(dá)將人設(shè)為監(jiān)控對(duì)象的情況下，能夠始終檢測對(duì)象目標(biāo)的相對(duì)速度或加速度。因此，通過例如將頭部確定為監(jiān)控對(duì)象并時(shí)序性地檢測其相對(duì)速度或加速度，在檢測到固定值以上的速度的情況下，能夠識(shí)別為跌倒。在識(shí)別為跌倒的情況下，處理部1101例如能夠下發(fā)與看護(hù)支援對(duì)應(yīng)的可靠的指示等。

另外，在以上說明的監(jiān)控系統(tǒng)等中，傳感器部1010固定在固定的位置。但是，還能夠?qū)鞲衅鞑?010設(shè)置在例如機(jī)器人、車輛、無人機(jī)等飛行體等移動(dòng)體。在此，車輛等不僅包含例如汽車，而且還包含電動(dòng)輪椅等小型移動(dòng)體。在該情況下，該移動(dòng)體也可以為了始終確認(rèn)自己的當(dāng)前位置而內(nèi)置GPS。此外，該移動(dòng)體也可以具有利用地圖信息以及對(duì)前述的第五處理裝置說明的地圖更新信息進(jìn)一步提高自身當(dāng)前位置的準(zhǔn)確性的功能。

而且，由于在類似于以上說明的第一至第三檢測裝置、第一至第六處理裝置、第一至第五監(jiān)控系統(tǒng)等的裝置或系統(tǒng)中利用與這些裝置或系統(tǒng)相同的結(jié)構(gòu)，因此能夠利用本公開的實(shí)施方式中的陣列天線或毫米波雷達(dá)。

＜應(yīng)用例3：通信系統(tǒng)＞

[通信系統(tǒng)的第一例]

本公開中的波導(dǎo)裝置以及天線裝置(陣列天線)能夠用于構(gòu)成通信系統(tǒng)(telecommunication system)的發(fā)射機(jī)(transmitter)和/或接收機(jī)(receiver)。本公開中的波導(dǎo)裝置以及天線裝置由于使用層疊的導(dǎo)電部件構(gòu)成，因此與使用中空波導(dǎo)管的情況相比，能夠?qū)l(fā)射機(jī)和/或接收機(jī)的尺寸抑制得較小。并且，由于不需要電介質(zhì)，因此與使用微帶線路的情況相比，能夠?qū)㈦姶挪ǖ慕殡姄p耗抑制得較小。由此，能夠構(gòu)筑具有小型且高效的發(fā)射機(jī)和/或接收機(jī)的通信系統(tǒng)。

這種通信系統(tǒng)可以是直接對(duì)模擬信號(hào)進(jìn)行調(diào)制來收發(fā)的模擬式通信系統(tǒng)。但是，只要是數(shù)字式通信系統(tǒng)，則能夠構(gòu)筑更靈活且性能高的通信系統(tǒng)。

以下，參照?qǐng)D34對(duì)使用本公開的實(shí)施方式中的波導(dǎo)裝置以及天線裝置的數(shù)字式通信系統(tǒng)800A進(jìn)行說明。

圖34是表示數(shù)字式通信系統(tǒng)800A的結(jié)構(gòu)的框圖。通信系統(tǒng)800A具有發(fā)射機(jī)810A和接收機(jī)820A。發(fā)射機(jī)810A具有模擬/數(shù)字(A/D)轉(zhuǎn)換器812、編碼器813、調(diào)制器814以及發(fā)送天線815。接收機(jī)820A具有接收天線825、解調(diào)器824、解碼器823以及數(shù)字/模擬(D/A)轉(zhuǎn)換器822。發(fā)送天線815以及接收天線825中的至少一個(gè)能夠通過本公開的實(shí)施方式中的陣列天線實(shí)現(xiàn)。在本應(yīng)用例中，將包含與發(fā)送天線815連接的調(diào)制器814、編碼器813以及A/D轉(zhuǎn)換器812等的電路稱作發(fā)送電路。將包含與接收天線825連接的解調(diào)器824、解碼器823以及D/A轉(zhuǎn)換器822等的電路稱作接收電路。還有時(shí)將發(fā)送電路和接收電路統(tǒng)稱為通信電路。

發(fā)射機(jī)810A通過模擬/數(shù)字(A/D)轉(zhuǎn)換器812將從信號(hào)源811接收的模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)。接著，通過編碼器813對(duì)數(shù)字信號(hào)進(jìn)行編碼。在此，編碼是指操作應(yīng)發(fā)送的數(shù)字信號(hào)，并轉(zhuǎn)換為適于通信的方式。作為這種編碼的例子有CDM(Code-Division Multiplexing：碼分多路復(fù)用)等。并且，用于進(jìn)行TDM(Time-Division Multiplexing：時(shí)分多路復(fù)用)或FDM(Frequency Division Multiplexing：頻分多路復(fù)用)或OFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplexing：正交頻分復(fù)用)的轉(zhuǎn)換也是該編碼的一個(gè)例子。編碼后的信號(hào)由調(diào)制器814轉(zhuǎn)換為高頻信號(hào)，從發(fā)送天線815被發(fā)送。

另外，在通信領(lǐng)域中，有時(shí)將表示重疊于載波的信號(hào)的波稱作“信號(hào)波”，但是本說明書中的“信號(hào)波”這一術(shù)語并不以這種含義使用。本說明書中的“信號(hào)波”泛指在波導(dǎo)中傳播的電磁波以及利用天線元件收發(fā)的電磁波。

接收機(jī)820A使由接收天線825接收的高頻信號(hào)通過解調(diào)器824恢復(fù)成低頻的信號(hào)，通過解碼器823恢復(fù)成數(shù)字信號(hào)。被解碼的數(shù)字信號(hào)通過數(shù)字/模擬(D/A)轉(zhuǎn)換器822恢復(fù)成模擬信號(hào)，被送至數(shù)據(jù)接收機(jī)(數(shù)據(jù)接收裝置)821。通過以上處理，完成一系列發(fā)送和接收的進(jìn)程。

在進(jìn)行通信的主體為計(jì)算機(jī)之類的數(shù)字設(shè)備的情況下，在上述處理中不需要發(fā)送信號(hào)的模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換以及接收信號(hào)的數(shù)字/模擬轉(zhuǎn)換。因此，能夠省略圖34中的模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換器812以及數(shù)字/模擬轉(zhuǎn)換器822。這種結(jié)構(gòu)的系統(tǒng)也包含于數(shù)字式通信系統(tǒng)。

在數(shù)字式通信系統(tǒng)中，為了確保信號(hào)強(qiáng)度或擴(kuò)大通信容量而使用各種方法。這種方法大多在使用毫米波段或太赫茲頻段的電波的通信系統(tǒng)中也有效。

毫米波段或太赫茲頻段中的電波與更低頻率的電波相比，直進(jìn)性高，繞到障礙物的背面?zhèn)鹊难苌湫?。因此，接收機(jī)無法直接接收從發(fā)射機(jī)發(fā)送來的電波的情況也不少。即使在這種狀況下，雖然大多能夠接收反射波，但是大多情況下反射波的電波信號(hào)的質(zhì)量比直接波差，因此更加難以穩(wěn)定地接收。并且，還存在多個(gè)反射波經(jīng)過不同的路徑入射的情況。在該情況下，不同路徑長度的接收波的相位互不相同，引起多徑衰落(Multi-Path Fading)。

作為用于改善這種狀況的技術(shù)，能夠利用被稱作天線分集(Antenna Diversity)的技術(shù)。在該技術(shù)中，發(fā)射機(jī)以及接收機(jī)中的至少一個(gè)具有多個(gè)天線。若這些多個(gè)天線之間的距離在波長程度以上不同，則接收波的狀態(tài)就會(huì)不同。因此，選擇使用能夠進(jìn)行質(zhì)量最好的收發(fā)的天線。由此，能夠提高通信的可靠性。并且，也可以合成從多個(gè)天線獲得的信號(hào)來改善信號(hào)的質(zhì)量。

在圖34所示的通信系統(tǒng)800A中，例如接收機(jī)820A可以具有多個(gè)接收天線825。在該情況下，在多個(gè)接收天線825與解調(diào)器824之間存在切換器。接收機(jī)820A通過切換器將從多個(gè)接收天線825中獲得質(zhì)量最好的信號(hào)的天線與解調(diào)器824連接起來。另外，在該例子中，也可以使發(fā)射機(jī)810A具有多個(gè)發(fā)送天線815。

[通信系統(tǒng)的第二例]

圖35是表示包含能夠改變電波的發(fā)射模式的發(fā)射機(jī)810B的通信系統(tǒng)800B的例子的框圖。在該應(yīng)用例中，接收機(jī)與圖34所示的接收機(jī)820A相同。因此，在圖35中不圖示接收機(jī)。發(fā)射機(jī)810B除了具有發(fā)射機(jī)810A的結(jié)構(gòu)之外，還具有包含多個(gè)天線元件8151的天線陣列815b。天線陣列815b可以是本公開的實(shí)施方式中的陣列天線。發(fā)射機(jī)810B在多個(gè)天線元件8151與調(diào)制器814之間還具有各自連接的多個(gè)相移器(PS)816。在該發(fā)射機(jī)810B中，調(diào)制器814的輸出被送至多個(gè)相移器816，在該相移器816中獲得相位差，被向多個(gè)天線元件8151導(dǎo)出。在多個(gè)天線元件8151以等間隔配置的情況下，且在向各天線元件8151中的相鄰的天線元件供給相位以固定量不同的高頻信號(hào)的情況下，天線陣列815b的主波瓣817與該相位差相應(yīng)地朝向從正面傾斜的方位。該方法有時(shí)被稱作波束成形(Beam Forming)。

能夠使各相移器816賦予的相位差各不相同來改變主波瓣817的方位。該方法有時(shí)被稱作波束轉(zhuǎn)向(Beam Steering)。能夠通過找出收發(fā)狀態(tài)最好的相位差來提高通信的可靠性。另外，在此說明了相移器816賦予的相位差在相鄰的天線元件8151之間固定的例子，但是并不限定于這種例子。并且，也可以以向不僅直接波到達(dá)接收機(jī)而且反射波到達(dá)接收機(jī)的方位發(fā)射電波的方式賦予相位差。

在發(fā)射機(jī)810B中，還能夠利用被稱作零轉(zhuǎn)向(Null Steering)的方法。這是指通過調(diào)節(jié)相位差形成不向特定的方向發(fā)射電波的狀態(tài)的方法。通過進(jìn)行零轉(zhuǎn)向，能夠抑制朝向不希望發(fā)送電波的其他接收機(jī)發(fā)射的電波。由此，能夠避免干擾。使用毫米波或太赫茲波的數(shù)字通信雖然能夠使用非常寬的頻帶，但也優(yōu)選盡可能高效地使用頻帶。由于只要利用零轉(zhuǎn)向，就能夠以同一頻帶進(jìn)行多個(gè)收發(fā)，因此能夠提高頻帶的利用效率。使用波束成形、波束轉(zhuǎn)向以及零轉(zhuǎn)向等技術(shù)提高頻帶的利用效率的方法有時(shí)還被稱作SDMA(Spatial Division Multiple Access：空分多址)。

[通信系統(tǒng)的第三例]

為了增加特定頻帶的通信容量，還能夠應(yīng)用被稱作MIMO(Multiple-Input and Multiple-Output：多輸入多輸出)的方法。在MIMO中，可以使用多個(gè)發(fā)送天線以及多個(gè)接收天線。分別從多個(gè)發(fā)送天線發(fā)射電波。在某一例子中，能夠使各自不同的信號(hào)與被發(fā)射的電波重疊。多個(gè)接收天線的每一個(gè)均接收被發(fā)送來的多個(gè)電波。但是，由于不同的接收天線接收經(jīng)過不同的路徑到達(dá)的電波，因此所接收的電波的相位產(chǎn)生差異。利用該差異，能夠在接收機(jī)側(cè)分離出多個(gè)電波中所含的多個(gè)信號(hào)。

本公開所涉及的波導(dǎo)裝置以及天線裝置也能夠用于利用MIMO的通信系統(tǒng)。以下，對(duì)這種通信系統(tǒng)的例子進(jìn)行說明。

圖36是表示裝配有MIMO功能的通信系統(tǒng)800C的例子的框圖。在該通信系統(tǒng)800C中，發(fā)射機(jī)830具有編碼器832、TX-MIMO處理器833以及兩個(gè)發(fā)送天線8351、8352。接收機(jī)840具有兩個(gè)接收天線8451、8452、RX-MIMO處理器843以及解碼器842。另外，發(fā)送天線以及接收天線的個(gè)數(shù)也可以分別大于兩個(gè)。在此，為了簡單說明，舉出各天線為兩個(gè)的例子。一般來講，MIMO通信系統(tǒng)的通信容量與發(fā)送天線和接收天線中的少的一方的個(gè)數(shù)成比例地增大。

從數(shù)據(jù)信號(hào)源831接收到信號(hào)的發(fā)射機(jī)830為了發(fā)送信號(hào)而通過編碼器832進(jìn)行編碼。編碼后的信號(hào)由TX-MIMO處理器833分配至兩個(gè)發(fā)送天線8351、8352。

在MIMO方式的某一例子中的處理方法中，TX-MIMO處理器833將編碼后的信號(hào)的列分割為與發(fā)送天線8352的數(shù)量相同的數(shù)量的兩列，并列發(fā)送至發(fā)送天線8351、8352。發(fā)送天線8351、8352分別發(fā)射包含被分割的多個(gè)信號(hào)列的信息的電波。在發(fā)送天線為N個(gè)的情況下，信號(hào)列被分割為N列。被發(fā)射的電波同時(shí)由兩個(gè)接收天線8451、8452這兩者接收。即，分別由接收天線8451、8452接收的電波中混雜有發(fā)送時(shí)分割的兩個(gè)信號(hào)。通過RX-MIMO處理器843進(jìn)行該混雜的信號(hào)的分離。

若例如關(guān)注電波的相位差，則能夠分離混雜的兩個(gè)信號(hào)。接收天線8451、8452接收從發(fā)送天線8351到達(dá)的電波時(shí)的兩個(gè)電波的相位差與接收天線8451、8452接收從發(fā)送天線8352到達(dá)的電波時(shí)的兩個(gè)電波的相位差不同。即，接收天線之間的相位差根據(jù)收發(fā)的路徑而不同。并且，只要發(fā)送天線與接收天線的空間配置關(guān)系不變，則這些相位差就不會(huì)變。因此，通過將由兩個(gè)接收天線接收的接收信號(hào)錯(cuò)開根據(jù)收發(fā)路徑規(guī)定的相位來建立關(guān)聯(lián)，能夠提取經(jīng)過該收發(fā)路徑接收的信號(hào)。RX-MIMO處理器843例如通過該方法從接收信號(hào)中分離兩個(gè)信號(hào)列，恢復(fù)分割之前的信號(hào)列。由于被恢復(fù)的信號(hào)列尚處于被編碼的狀態(tài)，因此被送至解碼器842，并在解碼器842中復(fù)原成原來的信號(hào)。被復(fù)原的信號(hào)被送至數(shù)據(jù)接收機(jī)841。

雖然該例子中的MIMO通信系統(tǒng)800C收發(fā)數(shù)字信號(hào)，但也能夠?qū)崿F(xiàn)收發(fā)模擬信號(hào)的MIMO通信系統(tǒng)。在該情況下，在圖36的結(jié)構(gòu)中追加了參照?qǐng)D34說明的模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換器和數(shù)字/模擬轉(zhuǎn)換器。另外，用于區(qū)分來自不同的發(fā)送天線的信號(hào)的信息并不限于相位差的信息。一般來講，若發(fā)送天線和接收天線的組合不同，則被接收的電波除了相位不同以外，散射或衰落等的狀況也有可能不同。這些統(tǒng)稱為CSI(Channel State Information：信道狀態(tài)信息)。CSI在利用MIMO的系統(tǒng)中用于區(qū)分不同的收發(fā)路徑。

另外，多個(gè)發(fā)送天線發(fā)射包含各自獨(dú)立的信號(hào)的發(fā)送波并不是必要條件。只要能夠在接收天線側(cè)分離，則也可以是各發(fā)送天線發(fā)射包含多個(gè)信號(hào)的電波的結(jié)構(gòu)。并且，還能夠如下構(gòu)成：在發(fā)送天線側(cè)進(jìn)行波束成形，作為來自各發(fā)送天線的電波的合成波，在接收天線側(cè)形成包含單一信號(hào)的發(fā)送波。該情況也成為各發(fā)送天線發(fā)射包含多個(gè)信號(hào)的電波的結(jié)構(gòu)。

在該第三例中也與第一以及第二例相同，能夠?qū)DM、FDM、TDM、OFDM等各種方法用作信號(hào)的編碼方法。

在通信系統(tǒng)中，裝設(shè)有用于處理信號(hào)的集成電路(稱作信號(hào)處理電路或通信電路)的電路板能夠?qū)盈B配置在本公開的實(shí)施方式中的波導(dǎo)裝置以及天線裝置。由于本公開的實(shí)施方式中的波導(dǎo)裝置以及天線裝置具有層疊板形狀的導(dǎo)電部件而成的結(jié)構(gòu)，因此容易設(shè)成將電路板疊加在這些導(dǎo)電部件上的配置。通過設(shè)成這種配置，能夠?qū)崿F(xiàn)容積比使用中空波導(dǎo)管等的情況小的發(fā)射機(jī)以及接收機(jī)。

在以上說明的通信系統(tǒng)的第一至第三例中，發(fā)射機(jī)或接收機(jī)的構(gòu)成要素、即模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換器、數(shù)字/模擬轉(zhuǎn)換器、編碼器、解碼器、調(diào)制器、解調(diào)器、TX-MIMO處理器、RX-MIMO處理器等表示為圖34、35、36中獨(dú)立的一個(gè)要素，但并非必須獨(dú)立。例如，也可以用一個(gè)集成電路實(shí)現(xiàn)這些所有要素。或者，也可以將一部分要素集中起來用一個(gè)集成電路實(shí)現(xiàn)。無論是哪一種情況，只要實(shí)現(xiàn)本公開中說明的功能，則都可以說是實(shí)施了本實(shí)用新型。

如上所述，本公開包括以下裝置以及系統(tǒng)。

[項(xiàng)目1]

一種波導(dǎo)裝置，其具有：

第一導(dǎo)電部件，其具有第一導(dǎo)電性表面；

第一波導(dǎo)部件，其具有導(dǎo)電性的第一波導(dǎo)面，所述第一波導(dǎo)面與所述第一導(dǎo)電性表面相向，所述第一波導(dǎo)面具有沿著所述第一導(dǎo)電性表面延伸的條形狀；

多個(gè)第一導(dǎo)電性桿，所述多個(gè)第一導(dǎo)電性桿分別具有與所述第一導(dǎo)電性表面相向的頂端部，所述多個(gè)第一導(dǎo)電性桿位于所述第一波導(dǎo)部件的兩側(cè)；

第二導(dǎo)電部件，其具有第二導(dǎo)電性表面；

第二波導(dǎo)部件，其具有導(dǎo)電性的第二波導(dǎo)面，所述第二波導(dǎo)面與所述第二導(dǎo)電性表面相向，所述第二波導(dǎo)面具有沿著所述第二導(dǎo)電性表面延伸的條形狀；以及

多個(gè)第二導(dǎo)電性桿，所述多個(gè)第二導(dǎo)電性桿分別具有與所述第二導(dǎo)電性表面相向的頂端部，所述多個(gè)第二導(dǎo)電性桿位于所述第二波導(dǎo)部件的兩側(cè)，

在所述第一波導(dǎo)面與所述第一導(dǎo)電性表面之間存在第一波導(dǎo)間隙，

在所述第二波導(dǎo)面與所述第二導(dǎo)電性表面之間存在第二波導(dǎo)間隙，

所述第一波導(dǎo)間隙的一端與所述第二波導(dǎo)間隙連接，

所述第一波導(dǎo)面以及所述第一導(dǎo)電性表面中的至少一個(gè)在一端與所述第二波導(dǎo)面以及所述第二導(dǎo)電性表面中的至少一個(gè)連接，

所述第一波導(dǎo)面延伸的方向在所述第一波導(dǎo)間隙的所述一端與所述第二波導(dǎo)間隙的連接部與平行于所述第二導(dǎo)電性表面的平面交叉,

所述波導(dǎo)裝置用于傳播規(guī)定頻帶的電磁波，

在設(shè)所述規(guī)定頻帶的電磁波中的頻率最高的電磁波在自由空間中的波長為λm時(shí)，

所述多個(gè)第一導(dǎo)電性桿的基部與所述第一導(dǎo)電性表面之間的距離小于λm/2，

所述多個(gè)第二導(dǎo)電性桿的基部與所述第二導(dǎo)電性表面之間的距離小于λm/2。

[項(xiàng)目2]

根據(jù)項(xiàng)目1所述的波導(dǎo)裝置，其中，

所述第一導(dǎo)電性表面在所述第一波導(dǎo)間隙的所述一端與所述第二導(dǎo)電性表面連接。

[項(xiàng)目3]

根據(jù)項(xiàng)目1所述的波導(dǎo)裝置，其中，

所述第一波導(dǎo)部件在所述第一波導(dǎo)間隙的所述一端與所述第二導(dǎo)電性表面相向。

[項(xiàng)目4]

根據(jù)項(xiàng)目1所述的波導(dǎo)裝置，其中，

所述第一波導(dǎo)面在所述第一波導(dǎo)間隙的所述一端與所述第二導(dǎo)電性表面連接。

[項(xiàng)目5]

根據(jù)項(xiàng)目1所述的波導(dǎo)裝置，其中，

所述第一波導(dǎo)面在所述第一波導(dǎo)間隙的所述一端與所述第二波導(dǎo)面連接。

[項(xiàng)目6]

根據(jù)項(xiàng)目1所述的波導(dǎo)裝置，其中，

所述連接部位于所述第二波導(dǎo)間隙的兩端之間，

從所述第二波導(dǎo)間隙的所述兩端中的靠近所述連接部的一側(cè)的端部到所述連接部的距離，小于所述多個(gè)第二導(dǎo)電性桿的基部與所述第二導(dǎo)電性表面之間的距離，

靠近所述連接部的一側(cè)的端部被所述多個(gè)第二導(dǎo)電性桿包圍。

[項(xiàng)目7]

根據(jù)項(xiàng)目2所述的波導(dǎo)裝置，其中，

所述連接部位于所述第二波導(dǎo)間隙的兩端之間，

從所述第二波導(dǎo)間隙的所述兩端中的靠近所述連接部的一側(cè)的端部到所述連接部的距離，小于所述多個(gè)第二導(dǎo)電性桿的基部與所述第二導(dǎo)電性表面之間的距離，

靠近所述連接部的一側(cè)的端部被所述多個(gè)第二導(dǎo)電性桿包圍。

[項(xiàng)目8]

根據(jù)項(xiàng)目3所述的波導(dǎo)裝置，其中，

所述連接部位于所述第二波導(dǎo)間隙的兩端之間，

從所述第二波導(dǎo)間隙的所述兩端中的靠近所述連接部的一側(cè)的端部到所述連接部的距離，小于所述多個(gè)第二導(dǎo)電性桿的基部與所述第二導(dǎo)電性表面之間的距離，

靠近所述連接部的一側(cè)的端部被所述多個(gè)第二導(dǎo)電性桿包圍。

[項(xiàng)目9]

根據(jù)項(xiàng)目4所述的波導(dǎo)裝置，其中，

所述連接部位于所述第二波導(dǎo)間隙的兩端之間，

從所述第二波導(dǎo)間隙的所述兩端中的靠近所述連接部的一側(cè)的端部到所述連接部的距離，小于所述多個(gè)第二導(dǎo)電性桿的基部與所述第二導(dǎo)電性表面之間的距離，

靠近所述連接部的一側(cè)的端部被所述多個(gè)第二導(dǎo)電性桿包圍。

[項(xiàng)目10]

根據(jù)項(xiàng)目5所述的波導(dǎo)裝置，其中，

所述連接部位于所述第二波導(dǎo)間隙的兩端之間，

從所述第二波導(dǎo)間隙的所述兩端中的靠近所述連接部的一側(cè)的端部到所述連接部的距離，小于所述多個(gè)第二導(dǎo)電性桿的基部與所述第二導(dǎo)電性表面之間的距離，

靠近所述連接部的一側(cè)的端部被所述多個(gè)第二導(dǎo)電性桿包圍。

[項(xiàng)目11]

根據(jù)項(xiàng)目1所述的波導(dǎo)裝置，其中，

所述波導(dǎo)裝置用于傳播規(guī)定頻帶的電磁波，

在設(shè)所述規(guī)定頻帶的電磁波中的頻率最高的電磁波在自由空間中的波長為λm，設(shè)自由空間中的波長為λm的所述電磁波在所述第二波導(dǎo)間隙中的波長為λr時(shí)，

所述連接部位于所述第二波導(dǎo)間隙的兩端之間，

從所述第二波導(dǎo)間隙的所述兩端中的靠近所述連接部一側(cè)的端部到所述連接部的距離小于λr/2，

靠近所述連接部一側(cè)的端部被所述多個(gè)第二導(dǎo)電性桿包圍。

[項(xiàng)目12]

根據(jù)項(xiàng)目2所述的波導(dǎo)裝置，其中，

所述波導(dǎo)裝置用于傳播規(guī)定頻帶的電磁波，

在設(shè)所述規(guī)定頻帶的電磁波中的頻率最高的電磁波在自由空間中的波長為λm，設(shè)自由空間中的波長為λm的所述電磁波在所述第二波導(dǎo)間隙中的波長為λr時(shí)，

所述連接部位于所述第二波導(dǎo)間隙的兩端之間，

從所述第二波導(dǎo)間隙的所述兩端中的靠近所述連接部一側(cè)的端部到所述連接部的距離小于λr/2，

靠近所述連接部一側(cè)的端部被所述多個(gè)第二導(dǎo)電性桿包圍。

[項(xiàng)目13]

根據(jù)項(xiàng)目3所述的波導(dǎo)裝置，其中，

所述波導(dǎo)裝置用于傳播規(guī)定頻帶的電磁波，

在設(shè)所述規(guī)定頻帶的電磁波中的頻率最高的電磁波在自由空間中的波長為λm，設(shè)自由空間中的波長為λm的所述電磁波在所述第二波導(dǎo)間隙中的波長為λr時(shí)，

所述連接部位于所述第二波導(dǎo)間隙的兩端之間，

從所述第二波導(dǎo)間隙的所述兩端中的靠近所述連接部一側(cè)的端部到所述連接部的距離小于λr/2，

靠近所述連接部一側(cè)的端部被所述多個(gè)第二導(dǎo)電性桿包圍。

[項(xiàng)目14]

根據(jù)項(xiàng)目1所述的波導(dǎo)裝置，其中，

所述波導(dǎo)裝置用于傳播規(guī)定頻帶的電磁波，

在設(shè)所述規(guī)定頻帶的電磁波中的中心頻率的電磁波在自由空間中的波長為λo，設(shè)自由空間中的波長為λo的所述電磁波在所述第一波導(dǎo)間隙中的波長為λro時(shí)，

所述第一波導(dǎo)面以及所述第一導(dǎo)電性表面中的至少一個(gè)具有從所述第一波導(dǎo)間隙的所述一端朝向另一端延伸的凸部，

所述凸部的長度比λro/8長且比λro/2短。

[項(xiàng)目15]

根據(jù)項(xiàng)目2所述的波導(dǎo)裝置，其中，

所述波導(dǎo)裝置用于傳播規(guī)定頻帶的電磁波，

在設(shè)所述規(guī)定頻帶的電磁波中的中心頻率的電磁波在自由空間中的波長為λo，設(shè)自由空間中的波長為λo的所述電磁波在所述第一波導(dǎo)間隙中的波長為λro時(shí)，

所述第一波導(dǎo)面以及所述第一導(dǎo)電性表面中的至少一個(gè)具有從所述第一波導(dǎo)間隙的所述一端朝向另一端延伸的凸部，

所述凸部的長度比λro/8長且比λro/2短。

[項(xiàng)目16]

根據(jù)項(xiàng)目3所述的波導(dǎo)裝置，其中，

所述波導(dǎo)裝置用于傳播規(guī)定頻帶的電磁波，

在設(shè)所述規(guī)定頻帶的電磁波中的中心頻率的電磁波在自由空間中的波長為λo，設(shè)自由空間中的波長為λo的所述電磁波在所述第一波導(dǎo)間隙中的波長為λro時(shí)，

所述第一波導(dǎo)面以及所述第一導(dǎo)電性表面中的至少一個(gè)具有從所述第一波導(dǎo)間隙的所述一端朝向另一端延伸的凸部，

所述凸部的長度比λro/8長且比λro/2短。

[項(xiàng)目17]

根據(jù)項(xiàng)目4所述的波導(dǎo)裝置，其中，

所述波導(dǎo)裝置用于傳播規(guī)定頻帶的電磁波，

在設(shè)所述規(guī)定頻帶的電磁波中的中心頻率的電磁波在自由空間中的波長為λo，設(shè)自由空間中的波長為λo的所述電磁波在所述第一波導(dǎo)間隙中的波長為λro時(shí)，

所述第一波導(dǎo)面以及所述第一導(dǎo)電性表面中的至少一個(gè)具有從所述第一波導(dǎo)間隙的所述一端朝向另一端延伸的凸部，

所述凸部的長度比λro/8長且比λro/2短。

[項(xiàng)目18]

根據(jù)項(xiàng)目1所述的波導(dǎo)裝置，其中，

所述第一波導(dǎo)間隙與所述第二波導(dǎo)間隙在所述連接部形成的角度為30度以上且90度以下。

[項(xiàng)目19]

一種天線裝置，其具有：

項(xiàng)目1至18中任一項(xiàng)所述的波導(dǎo)裝置；以及

至少一個(gè)天線元件，所述至少一個(gè)天線元件與所述波導(dǎo)裝置連接。

[項(xiàng)目20]

一種雷達(dá)，其具有：

天線裝置，其具有項(xiàng)目1所述的波導(dǎo)裝置以及與所述波導(dǎo)裝置連接的至少一個(gè)天線元件；以及

微波集成電路，其與所述天線裝置連接。

[項(xiàng)目21]

一種雷達(dá)，其具有：

項(xiàng)目19所述的天線裝置；以及

微波集成電路，其與所述天線裝置連接。

[項(xiàng)目22]

一種雷達(dá)系統(tǒng)，其具有：

項(xiàng)目21所述的雷達(dá)；以及

信號(hào)處理電路，其與所述雷達(dá)的所述微波集成電路連接。

[項(xiàng)目23]

一種無線通信系統(tǒng)，其具有：

項(xiàng)目19所述的天線裝置；以及

通信電路，其與所述天線裝置連接。

[產(chǎn)業(yè)上的可利用性]

本公開的波導(dǎo)裝置以及天線裝置能夠用于利用天線的所有技術(shù)領(lǐng)域。例如，能夠用于進(jìn)行千兆赫頻帶或太赫茲頻帶的電磁波的收發(fā)的各種用途。尤其能夠適宜用于要求小型化的車載雷達(dá)系統(tǒng)、各種監(jiān)控系統(tǒng)、室內(nèi)定位系統(tǒng)以及無線通信系統(tǒng)。