JP7579358B2 - レーダ装置 - Google Patents

Description

本発明は、レーダ装置に関する。

近年、自動車の事故防止の為の運転者への支援や自動運転の実現化に対応するセンシング装置の一つとして、レーダ装置の開発が進んでいる。レーダ装置は、ミリ波に代表される高周波の電磁波を周囲に放射し、物標から反射される電磁波を受信し信号処理することで、その物標との位置及び速度情報が得られる装置である。これらの情報を利用することで、対象となる物標と自車との衝突リスクを計算し、警報を発するシステムの構築が可能となる。

ところで、センシング装置の一つであるカメラ装置は周囲光、又は補助光が必要となるが、レーダ装置では電磁波を利用していることから、レーダ装置のみで物標検知が可能である。この特徴から、レーダ装置は特に車両のコーナ部や車両側面への搭載が好適である。また、この用途からレーダ装置に対しては、物標の検知範囲を広範囲とすることが求められている。

図８は、車両にレーダ装置を取り付けた一例を示す図である。図８では、上側が車両前方、下側が車両後方を示している。図８に示すように、レーダ装置１が車両７の側面Ｆへ搭載されている。レーダ装置１を警報システムとして機能を成立させる為に、レーダ装置１の検出感度が高い方向をある特定の方向とした場合、検出範囲Ｅの一部が車両７の側面Ｆと重畳し、この側面Ｆからの反射波Ｒを受けることがある。車両７からの反射波Ｒによる物標情報は警報システムでは不要な情報であり、また、この反射波Ｒの強度が高い場合、信号処理において、本来の物標情報と分離できないことがあることから、車両７に衝突リスクのある物標に対する警報の機能が正常に動作しないことが懸念される。

この解決手段として、例えば、特許文献１及び特許文献２に記載の技術が提案されている。

特許文献１では、レドーム面の内面から基板回路に向かって壁を形成し、送信アンテナ部からのレーダ波に指向性を持たせるようにした技術が開示されている。

また、特許文献２では、アンテナ基板面上に電波吸収部材を貼り付けた技術が開示されている。

特許文献１及び２では上記の技術を適用することにより、自車両からの不要な反射波を抑制するようにしている。

特開２０１４－２０８４６号公報 特開２０１９－４１２２４号公報

特許文献１に記載の技術においては、レドームの内面に壁を形成する必要があるため、レドーム成型金型の変更が必要となり、多額の費用が発生するといった課題があった。

また、特許文献２に記載の技術においては、高価な電波吸収部材を基板上に貼り付けるための追加工程が必要であり、製品費用が増加するといった課題があった。

本発明の目的は、上記課題を解決し、費用の増加を抑制し、特定角度への電波強度を減衰させることができるレーダ装置を提供することにある。

上記目的を達成するために本発明は、電磁波を送信する送信アンテナ部を備えた回路基板と、前記回路基板を覆うレドーム部を備えたレーダ装置であって、
前記レドーム部で囲まれる空間内に、回路と接続されていないメタル部を備え、前記レーダ装置は、車両に搭載される車載レーダであり、前記車両の前方から後方に至る前記車両の側面に搭載され、前記車両の側面に対し、前記送信アンテナ部を搭載する前記回路基板の面が前記車両の後方外側を向くように傾斜して取り付けられ、前記メタル部は、前記回路基板上であって前記送信アンテナ部よりも前記車両側に配置すると共に、前記送信アンテナ部から送信された電磁波を反射することを特徴とする。

本発明によれば、費用の増加を抑制し、特定角度への電波強度を減衰させることができるレーダ装置を提供することができる。

本発明の実施例１に係るレーダ装置の横断面模式図である。 図１における送信アンテナ部とメタル部の上面図である。 本発明の実施例１に係る電磁波の放射電力特性における計算結果の一例を示す図である。 本発明の実施例２に係る送信アンテナ部とメタル部の上面図である。 本発明の実施例２に係る電磁波の放射電力特性における計算結果の一例を示す図である。 本発明の実施例３に係る送信アンテナ部とメタル部の上面図である。 本発明の実施例３に係る電磁波の放射電力特性における計算結果の一例を示す図である。 車両にレーダ装置を取り付けた一例を示す図である。 図８におけるレーダ装置部分の拡大図である。

以下、実施例について図面を用いて説明する。なお、本実施例では、本発明に関わる電磁波の照射に関する箇所についてのみ説明を行い、レーダ装置として動作させる為に必要なモノリシック・マイクロ波集積回路、受信アンテナ、信号処理回路などについての説明は省略する。以下の実施例は本発明を説明するためのもので他の形態でも実施可能であり、この発明が限定されるものではない。

図１は本発明の実施例１に係るレーダ装置の横断面模式図であり、図２は図１における送信アンテナ部とメタル部の上面図である。図１は図２のＩ－Ｉ線断面図となる。図９は図８におけるレーダ装置部分の拡大図である。

本発明のレーダ装置１は、例えば車両に搭載し、車載レーダとして使用する。実施例１においては、レーダ装置１は車両７の側面に対し、送信アンテナ部４を搭載する回路基板３の面が車両７の後方外側を向くように傾斜して取付けられており、レーダ波送信方向を０ｄｅｇ、レーダ波送信方向から車両７側を－ｄｅｇ、車両７の外側を＋ｄｅｇとする。このレーダ装置１を車載レーダとして使用する場合、目視や左右ドアミラー、ルームミラーでは確認できない死角となるエリアに存在する他の車両等を検知するのに用いる。

図１及び２において、レーダ装置１は、横断面がＵ字状のレドーム部２と、櫛歯状の送信アンテナ部４と、メタル部５と、送信アンテナ部４とメタル部５を有する回路基板３とから構成される。送信アンテナ部４とメタル部５は、例えば回路基板３に金属部材を印刷して形成する。

レドーム部２は回路基板３を覆うように配置され、回路基板３を周囲環境から保護する機能を有する。レドーム部２は、ポリカーボネイト、シンジオタクチックポリスチレン、ポリプロピレン、ＡＢＳ樹脂等の何れかで構成されている。また、送信アンテナ部４とメタル部５は、回路基板３上において、同じ厚さ（高さ）となるように構成されている。実施例１では、送信アンテナ部４とメタル部５の厚さ（高さ）を同一にすることにより、例えば回路基板３に送信アンテナ部４とメタル部５を印刷にて形成する場合、送信アンテナ部４とメタル部５を同時に印刷して形成することができ、製作工程を短縮でき、製造コストを低減することができる。

送信アンテナ部４は、ミリ波に代表される高周波の電磁波Ｗを周囲に放射する機能を有する。送信アンテナ部４は、例えば、鋼板、亜鉛鍍鋼板、亜鉛熔射、銅板、銅箔、アルミ板、アルミ箔等の何れかで構成する。送信アンテナ部４には、送信アンテナ部４の表面から突出した突起部４ａ，４ｂが形成されており、突起部４ａ側がメタル部５と対向している。突起部４ａ，４ｂはそれぞれの面において複数形成されている。

メタル部５は、回路基板３内のＧＮＤ配線など他の回路と接続されていない独立した構造であり、送信アンテナ部４に隣接して同時に形成されている。このメタル部５は、送信アンテナ部４から放射された電磁波Ｗのうち、レドーム部２の表面２１で一部が反射した電磁波成分を再反射させる機能を有する。メタル部５は、送信アンテナ部４と同一の材料、例えば、鋼板、亜鉛鍍鋼板、亜鉛熔射、銅板、銅箔、アルミ板、アルミ箔等の何れかで構成する。実施例１では、送信アンテナ部４とメタル部５の材料を同一にすることにより、製造コストを低減することができる。また、メタル部５は、送信アンテナ部４よりも車両７側に配置されている。

レドーム部２の表面と回路基板３との距離、メタル部５の形状を適切に選択することで、送信アンテナ部４から放射された電磁波Ｗのうち、レドーム部２を通過した電磁波成分Ａとレドーム部２の表面２１で反射し、さらにメタル部５で再反射してレドーム部２を通過した電磁波成分Ｂとが逆位相の関係となって、電磁波成分Ａと電磁波成分Ｂとが互いに干渉して打ち消し合い、この方向の電磁波の放射電力を減衰させることが可能となる。電磁波成分Ｂはレドーム部２の表面２１及びメタル部５で反射されるため、レドーム部２を通過する際、電磁波成分Ａに対して位相が遅れ、電磁波成分Ａに対して逆位相となる。メタル部５は、送信アンテナ部４よりも車両７側に配置されているので、車両７側に送信される電磁波の放射電力が減衰され、車両７の側面からの反射波を抑制することができる。

また、追加となるメタル部５は、送信アンテナ部４と同時に形成可能であり、本手法による追加のコストの発生は極わずかである。

実施例１においては、送信アンテナ部４とメタル部５は上面から見て直線状に形成され、平行に配置されている。そして、送信アンテナ部４の表面Ｃとメタル部５の表面Ｄとの距離を、メタル部５の厚さと同等にしている。

次に、図２の構成における電磁波の放射電力特性の計算例を説明する。図３は、本発明の実施例１に係る電磁波の放射電力特性における計算結果の一例を示す図である。図３では、実線はメタル部５が無い場合、破線はメタル部５がある場合を示している。

図３において、メタル部５を設置すると、－３０度よりも小さい角度領域において、放射電力が小さくなっている。

実施例１によれば、メタル部５を設置することにより、所定の領域の放射電力を小さくすることができる。

また、実施例１によれば、放射電力を減衰させる方向を車体方向とすることで車体からの電磁波の反射波を相対的に小さくすることが可能となる。これにより、レーダ装置の信号処理において、本来の物標情報と分離することが可能となり、警報の機能を正常に動作させることが可能となる。さらに、追加となるメタル部は、送信アンテナ部と同時に形成可能であり、追加のコストの発生を抑制することができる。

次に本発明の実施例２について説明する。実施例１と同様の構成については、同一の符号を付し、その詳細な説明は省略する。

実施例２において実施例１と異なるところは、メタル部を複数個設けた点にある。図４は本発明の実施例２に係る送信アンテナ部とメタル部の上面図であり、図５は本発明の実施例２に係る電磁波の放射電力特性における計算結果の一例を示す図である。

図４において、送信アンテナ部４には、送信アンテナ部４の表面から突出した突起部４ａ，４ｂ（アンテナ部突起）が形成されており、突起部４ａ側がメタル部５と対向している。突起部４ａ，４ｂはそれぞれの面において複数形成されている。送信アンテナ部４は複数の突起部４ａ，４ｂにより、櫛歯状に形成されている。複数の突起部４ａの隣り合う突起部４ａ間の少なくとも１か所には、メタル部５１が配置されている。メタル部５１は複数設けられ、それぞれが隣り合う突起部４ａ同士の間に配置されている。このように構成することにより、メタル部５の設置スペースを小さくでき、回路基板３を小型化できる。実施例２では、回路基板３を小型化できることにより、製造コストを低減できると共に、レーダ装置を搭載できる対象・範囲を広げることができる。

図４の構成における電磁波の放射電力特性は図５のようになる。図５では、実線はメタル部５が無い場合、破線はメタル部５１がある場合を示している。

図５において、メタル部５１を設置すると、－１５度よりも小さい角度領域において、放射電力が小さくなっている。この効果は図２の直線状のメタル部５を配置した場合よりも大きい。さらに、３０度よりも大きい角度領域においては、放射電力を大きくする効果も得られる。

実施例２によれば、送信アンテナ部４の櫛歯状に形成した複数の突起部４ａ間にメタル部５１を設置することにより、メタル部５１を配置した側における所定の領域の放射電力を小さくすることができる。また、実施例２によれば、メタル部５１を配置した側と反対側における所定の領域の放射電力を大きくすることができる。

次に本発明の実施例３について説明する。実施例１と同様の構成については、同一の符号を付し、その詳細な説明は省略する。

実施例３において実施例１と異なるところは、メタル部に複数個の突起を設けた点にある。図６は本発明の実施例３に係る送信アンテナ部とメタル部の上面図であり、図７は本発明の実施例３に係る電磁波の放射電力特性における計算結果の一例を示す図である。

図６において、送信アンテナ部４には、送信アンテナ部４の表面から突出した突起部４ａ，４ｂが形成されており、突起部４ａ側がメタル部５２と対向している。送信アンテナ部４は櫛歯状に形成されている。また、メタル部５２の送信アンテナ部４と対向する側には、複数の突起部５２ａ（メタル部突起）が形成されている。メタル部５２の送信アンテナ部４側は、櫛歯状に形成されている。複数の突起部５２ａは、それぞれが隣り合う突起部４ａ同士の間に配置されている。すなわち、送信アンテナ部４とメタル部５２は、互いの櫛歯が噛み合うように配置されている。このように構成することにより、メタル部５の設置スペースを小さくでき、回路基板３を小型化できる。実施例３では、回路基板３を小型化できることにより、製造コストを低減できると共に、レーダ装置を搭載できる対象・範囲を広げることができる。

図７では、実線はメタル部５が無い場合、破線はメタル部５１がある場合（図４）、一点鎖線はメタル部５２がある場合（図６）を示している。

図７において、メタル部５２を設置すると、－１５度よりも小さい角度領域において、放射電力が小さくなっている。さらに、－４０度よりも小さい角度領域においては図４（実施例２）の構成よりも放射電力が小さくなっている。また、３０度よりも大きい角度領域においては、図４（実施例２）の構成よりも放射電力を大きくする効果も得られる。

実施例３によれば、送信アンテナ部４の櫛歯状に形成した複数の突起部４ａ間にメタル部５２の櫛歯状に形成した複数の突起部５２ａを設置することにより、メタル部５２を配置した側における所定の領域の放射電力を小さくすることができる。また、実施例３によれば、メタル部５２を配置した側と反対側における所定の領域の放射電力を大きくすることができる。

実施例１～３では、メタル部を回路基板上に配置した構成を示したが、メタル部はこの配置に限定されるものではない。例えばレドーム部の側面から延ばしたリブに載置するようにしても良い。或いは、回路基板３に載置部を設け、この載置部にメタル部を載置するようにしても良い。メタル部はレドーム部で囲まれる空間内に配置すれば良い。

以上、本発明の実施例について説明したが、本発明は上記実施例に限定されるものではない。従って、本発明の概念や要旨から逸脱しない範囲において様々な形態で実施することが可能である。

１…レーダ装置、２…レドーム部、３…回路基板、３…回路基板、４…送信アンテナ部、４ａ，４ｂ…突起部（アンテナ部突起）、５，５１，５２…メタル部、７…車両、２１…表面、５２ａ…複数の突起部（メタル部突起）

Claims (5)

1. 電磁波を送信する送信アンテナ部を備えた回路基板と、前記回路基板を覆うレドーム部を備えたレーダ装置であって、
   前記レドーム部で囲まれる空間内に、回路と接続されていないメタル部を備え、
   前記レーダ装置は、車両に搭載される車載レーダであり、前記車両の前方から後方に至る前記車両の側面に搭載され、前記車両の側面に対し、前記送信アンテナ部を搭載する前記回路基板の面が前記車両の後方外側を向くように傾斜して取り付けられ、
   前記メタル部は、前記回路基板上であって前記送信アンテナ部よりも前記車両側に配置すると共に、前記送信アンテナ部から送信された電磁波を反射することを特徴とするレーダ装置。
2. 請求項１において、
   前記送信アンテナ部と前記メタル部は、鋼板、亜鉛鍍鋼板、亜鉛熔射、銅板、銅箔、アルミ板、アルミ箔の何れかで構成したことを特徴とするレーダ装置。
3. 請求項１において、
   前記送信アンテナ部と前記メタル部は、同じ厚さとすることを特徴とするレーダ装置。
4. 請求項１において、
   前記送信アンテナ部と前記メタル部は直線状に形成され、平行に配置されていることを特徴とするレーダ装置。
5. 請求項１において、
   前記送信アンテナ部は、前記メタル部に向けて突出した複数の突起を備え、前記複数の突起の隣り合う突起間の少なくとも１か所に前記メタル部を配置したことを特徴とするレーダ装置。

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