Review

浅野孔一，大島茂樹，原田知育，小川勝

　This paper proposes a millimeter-wave holographic radar with a simple structure for automotive applications. The simplicity can be realized by switching both transmitting and receiving antennas. Also, a super resolution technique is introduced for the detection of angular positions in the proposed radar. The radar has accomplished an azimuthal angular resolution of less than 2 degrees and an azimuthal field of view (FoV) of more than 20 degrees. Simultaneously, the radar is capable of fulfilling the conditions that the width of the radar sensor must be less than 100 millimeters due to the limitation of the installation area.

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　自動車用途に簡易構成で実現可能なミリ波ホログラフィックレーダを提案する。この簡易構成は送信アンテナおよび受信アンテナそれぞれを切り替えることにより実現されている。また，提案レーダにおける方位検出には高分解能手法が導入されている。これにより，20^｡を越える方位検出範囲内で2^｡以下の方位分解能が達成されている。さらに，レーダの大きさにおける搭載上の制限である幅100mm以下をも同時に達成可能である。

　

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　Research Report

飯塚英男、榊原久二男、 渡辺俊明、佐藤和夫、 西川訓利

　We propose the microstrip array antenna with high efficiency for automotive radar systems. The proposed antenna consists of a straight feeding microstrip line and rectangular radiating elements connected directly to the microstrip line at their corners without dividers and impedance transformers in order to realize lower feeding line loss and linear polarization inclined 45 degrees. The radiation coefficient of the rectangular radiating elements is investigated by the finite element method. It is shown that the radiation coefficient is controlled from 1 % to 23 %, which is wide enough to set aimed amplitude distribution of an array antenna. The array antenna having 2 ｴ 37 radiating elements is developed as one subarray of an electrical beam scanning array antenna for automotive radar systems. As a result of experiment, high efficiency of 53 % with high gain of 22.5 dBi is obtained at the design frequency of 76.5 GHz. The efficiency of the developed antenna is higher than that of conventional millimeter-wave microstrip array antennas.

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　自動車レーダ用高効率マイクロストリップアレーアンテナを提案している。提案したアンテナは，直線状のマイクロストリップ線路と方形の放射素子で構成される。給電損失の低減と斜め45度直線偏波を実現するため，方形の放射素子は，分岐やインピーダンス変換器を介さずに，直接，そのコーナー部で直線状のマイクロストリップ線路に接続されている。有限要素法による解析により，放射素子の放射係数制御範囲は1%〜23%と広く，アレーアンテナの所望の振幅分布を形成するのに十分な制御範囲であることを示している。自動車レーダ用ビームスキャン型アレーアンテナの1サブアレーとして2×37素子のアレーアンテナを試作，評価した結果，設計周波数76.5GHzで効率53%，利得22.5dBiを達成し，従来のマイクロストリップアンテナにない，高い効率を実現した。

　

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P.13

飯塚英男，渡辺俊明，佐藤和夫，西川訓利

　A new type of microstrip line to waveguide transition fabricated on a single layer dielectric substrate is proposed. As a result of experiments, low transmission loss of 0.4 dB was realized at the design frequency of 76.5 GHz. Bandwidth of the transition was numerically investigated by the finite element method. It was clarified that the bandwidth of the transition became wider as the cross section of the waveguide became smaller and twice as wide as that of a conventional microstrip patch antenna element fabricated on a dielectric substrate with the same parameters. In addition, the effect of error in the relative position between the dielectric substrate and the waveguide was also investigated. It became clear that degradation of transmission characteristics was less than 0.1 dB for a manufacturing accuracy within ±0.1 mm.

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　一層の誘電体基板に構成される，新しいタイプのマイクロストリップ線路‐導波管変換器を提案している。変換器を試作，評価した結果，設計周波数76.5GHzで低損失0.4dBを達成した。また，変換器の帯域を有限要素法により考察した結果，変換器の帯域は，導波管断面を小さくするほど広くなり，同じパラメータの誘電体基板に構成される従来のパッチアンテナの帯域に比べ，2倍まで広くなることを明らかにした。さらに，誘電体基板と導波管の位置ずれ誤差の影響も検討し，±0.1mm以下の製造誤差であれば，変換器の伝送特性劣化を0.1dB以下に抑えられることを明らかにした。

　

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P.19

田中雄一，宇田尚典，林宏明，上田博之，臼井正則

　This paper presents the design, fabrication, and performance of a 76-77 GHz high isolation single-pole triple-throw (SP3T) switch implemented by coplanar waveguide (CPW) GaAs PIN-diode MMIC technology. The switch MMIC was developed for an electronically scanning antenna module specialized for use in an automotive holographic radar system. A PIN-diode pair is shunt-connected in the gap between the signal line and the ground plane of the CPW to prevent parasitic capacitance and especially series inductance, which influence the bandwidth of isolation. This switch has double shunts on each output arm to obtain high isolation. Each output arm is designed, in the ON-state, to be equivalent to a series of two excellent transmission lines for broadband performance. In fact, although the center frequency shifts about 3.5 GHz lower than the designed one, the proposed switch still provides more than 32 dB isolation, less than 2.0 dB insertion loss, less than -16 dB (input) and -18 dB (output) reflection simultaneously from 76 to 77 GHz, regardless of the combinations of bias states.

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　本報告では，コプレーナ線路を用いたGaAs PINダイオードMMIC技術により実現した76-77GHz高アイソレーション1入力3切替出力スイッチについて，その設計技術，製作技術および性能を紹介する。このスイッチは，自動車用ホログラフィックレーダシステム専用に設計された電子スキャンアンテナモジュール向けに開発された。アイソレーション特性のバンド幅に影響を及ぼす寄生容量と直列インダクタンスを抑制する目的で，ダイオードの接続位置としてコプレーナ線路の信号線路と両側のグランドとの間隙部分にペアでシャント接続している。オン状態の出力アームは広帯域特性を実現できるように2つの良好な伝送線路が直列接続されたものと等価になるように設計されている。実際，設計段階に比べて中心周波数はおよそ3.5GHz低めに出来上がったが，それでもなお我々が提案するスイッチは，76-77GHzの帯域内において32dB以上のアイソレーション，2.0dB以下の挿入損失，入力側で-16dB以下，出力側で-18dB以下の反射特性をバイアス状態の組み合わせによらず，同時に満足している。

　

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