CN109841946A - 天线装置 - Google Patents

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由比智裕
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铃木浩二
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Abstract

本发明提供一种天线装置，其具有形成有开口的框体，经由与所述开口相对的罩部件进行电磁波的发送、接收，其具备：电路基板，其设置于所述框体的内部，具有包含与所述罩部件相对的基板面的第一基板部和沿与所述基板面垂直方向延伸的第二基板部；发送天线，其设置于所述基板面，向所述罩部件侧发送所述电磁波；接收天线，其设置于所述基板面，接收所述电磁波。

Description

天线装置
技术领域
本发明涉及天线装置。
背景技术
已知有使用毫米波或微波频段的电磁波以非接触方式检测物体(以下也称作“目标”)的位置的雷达用的天线装置。
天线装置例如为车载，被用作前方监视、前侧方监视或后侧方监视等多方向的监视用途。这种天线装置从防护来自车辆装置外部的飞来物的观点及维持车身的美观的观点出发，为搭载于车辆的保险杠等罩部件内并经由该罩部件发送、接收电磁波的结构。
如毫米波那种高频的电磁波通常具有透过绝缘体(例如构成保险杠的树脂材料)的性质，但该电磁波的透射率根据绝缘体的介电常数、绝缘体的厚度及向绝缘体的入射角等而变化。因此，天线装置发送的电磁波中的一部分由罩部件的内壁反射，成为该天线装置进行物体检测时的噪声因素。特别是，来自该罩部件的反射波在与天线装置的配设天线的基板之间往往引起多重反射(参照图3后述)。
专利文献1中记载有根据使与罩部件相对的天线面的角度倾斜，将来自罩部件的反射波的传播方向自天线面弯折，抑制罩部件与天线面之间的多重反射。
专利文献1：(日本)特开2009－103457号公报
但是，专利文献1的现有技术因为以将基板上的天线面配设为与罩部件相对为前提，故而不能避免因罩部件的形状而使来自该罩部件的反射波到达天线面，有时物体检测的精度不足。另外，在专利文献1等现有技术中，由于因罩部件的形状而限制了发送电磁波的方向，故而不能向所希望的方向高效地发送电磁波。
另一方面，在一般的天线装置中，有时因与罩(保险杠)部件的多重反射而将相位抵消使得输出增益降低。
发明内容
本发明的非限定的实施例是鉴于上述问题点而设立的，提供一种更适于经由罩部件发送、接收电磁波的天线装置。
本发明一方面的天线装置，具有形成有开口的框体，经由与所述开口相对的罩部件进行电磁波的发送、接收，其中，具备：电路基板，其设置于所述框体的内部，具有包含与所述罩部件相对的基板面的第一基板部和沿与所述基板面垂直方向延伸的第二基板部；发送天线，其设置于所述基板面，向所述罩部件侧发送所述电磁波；接收天线，其设置于所述基板面，接收所述电磁波。
此外，这些一般方式或具体方式可以通过系统、方法、集成电路、计算机程序或记录介质实现，也可以通过系统、装置、方法、集成电路、计算机及记录介质的任意的组合实现。
根据本发明的天线装置，更适于经由罩部件发送、接收电磁波用。
本发明一方面的进一步的优点及效果由说明书及附图明了。该优点及/或效果通过几个实施方式以及说明书及附图记载的特征分别获得，但获得这些优点及/或效果中的一个或一个以上即可，无需全部获得。
附图说明
图1是表示现有技术的天线装置的搭载状态之一例的图；
图2是现有技术的天线装置的侧面剖视图；
图3是表示现有技术的天线装置动作时的电磁波的行为的图；
图4是第一实施方式的天线装置的侧面剖视图；
图5是第一实施方式的天线装置的正面图；
图6是第一实施方式的天线装置的俯视图；
图7A是表示第一实施方式的天线装置动作时的电磁波的行为的图；
图7B是表示第一实施方式的天线装置动作时的电磁波的行为的图；
图8是表示验证第一实施方式的天线装置的雷达性能的模拟结果的曲线图；
图9是第二实施方式的天线装置的侧面剖视图；
图10是第三实施方式的天线装置的侧面剖视图；
图11是第四实施方式的天线装置的侧面剖视图；
图12是第四实施方式的天线装置的正面图；
图13是第五实施方式的天线装置的侧面剖视图；
图14是第六实施方式的天线装置的俯视图；
图15是第七实施方式的天线装置的侧面剖视图；
图16是第七实施方式的天线装置的俯视图；
图17是第八实施方式的天线装置的侧面剖视图；
图18是第八实施方式的天线装置的正面图；
图19是表示第九实施方式的天线装置向通信用途的应用例的图。
标记说明
1：电路基板
1a：第一基板部
1b：第二基板部
1c：挠性配线基板
2：发送天线
3：接收天线
4：信号处理IC
5：连接器
6：框体
6a：窗部
6b：连接部
7：电介质透镜
8：托架
9：反射部
U：天线装置
B：罩部件
C：车辆
具体实施方式
以下，参照附图详细说明本发明的实施方式。此外，在本说明书及附图中，对实质上具有同一功能的构成要素标注同一标记并省略重复说明。
各图中，为了明确各结构的位置关系，以天线装置向装置外部发送电磁波的前方向(即成为物体检测的对象的方向)为基准，表示共通的直角坐标系(X、Y、Z)。以下，X轴正方向表示天线装置向装置外部发送电磁波的前方向(以下简称为“前方向”)，Y轴正方向表示天线装置的侧面右侧方向，Z轴正方向表示天线装置的上方向(以下简称为“上方向”)进行说明。
(本发明的经过)
首先，参照图1～图3说明由罩部件反射的电磁波对天线装置的检测性能带来的影响。此外，以下，作为本发明的天线装置的应用对象，以搭载于车辆的雷达装置作为一例进行说明。
图1是表示现有技术的天线装置100的搭载状态之一例的图。此外，图1中，现有技术的天线装置100表示搭载于车辆C的罩部件B(在此为车辆C的保险杠部件)内的方式。图1中，Z轴正方向相当于车辆C的上方向(与地面垂直的方向)，X轴正方向相当于车辆C的行进方向(与地面水平的方向)。
图2是现有技术的天线装置100的侧面剖视图。
现有技术的天线装置100例如具备电路基板101、发送天线102、接收天线103、信号处理IC104、连接器105、框体106及天线罩107。
在电路基板101的基板面安装有发送天线102、接收天线103、信号处理IC104、及连接器105。
作为发送天线102及接收天线103，通常使用在电路基板101的基板面的法线方向上发送、接收电磁波的贴片天线等。
电路基板101以配设有发送天线102及接收天线103的基板面朝向车辆C的前方侧的方式将该基板面与罩部件B正对地配设。由此，发送天线102及接收天线103的指向方向朝向天线装置100的前方侧。此外，图2的实线箭头F表示发送天线102发送的电磁波。
此外，电路基板101收纳于框体106中，发送天线102经由支承于框体106的前表面的天线罩107在与天线装置100外部之间进行电磁波的发送。接收天线103经由支承于框体106的前表面的天线罩107在与天线装置100外部之间进行电磁波的接收。
现有技术的天线装置100在该结构中经由罩部件B(例如保险杠部件)进行电磁波的发送、接收，确定存在于天线装置100外部的目标的位置。此外，如图2所示，车辆C的保险杠部件通常为沿相对于地面垂直的方向延伸的形状。
图3是表示现有技术的天线装置100动作时的电磁波的行为的图。图3中表示了天线装置100以透过罩部件B的方式在相对于地面水平的方向上进行电磁波的发送、接收的方式。
图3中，实线箭头F表示发送天线102发送的电磁波。另外，点划线箭头Fa表示发送天线102发送的电磁波中、被罩部件B反射的反射波。另外，虚线箭头Fb表示发送天线102发送的电磁波中、透过了罩部件B的电磁波。在此，为了便于说明，忽视天线罩107的反射。
首先，当从发送天线102发送电磁波时，该电磁波通过天线罩107，到达罩部件B。到达罩部件B的电磁波的大部分透过罩部件B，朝向车辆外部的目标发送，但一部分被罩部件B的表面反射，再次透过天线罩107返回电路基板101。
返回电路基板101的电磁波在电路基板101上再次反射，通过了天线罩107后，朝向罩部件B侧。而且，该电磁波在罩部件B与电路基板101的基板面之间重复反射，其一部分到达接收天线103(也称作“多重反射”)。
这样，多重反射的电磁波因为与来自目标的反射波的相位不同，所以根据到达接收天线103的反射波的角度，在与来自目标的反射波之间相互加强或减弱。其结果，该多重反射的电磁波点状地产生接收天线103不能检测来自目标的反射波的(或使检测灵敏度降低的)角度。另外，该多重反射的电磁波到达接收天线103时，与来自目标的反射波的相位不同，所以在进行该目标的方位推定时也会产生误差。
另外，被罩部件B的表面反射的电磁波的另一部分在罩部件B与车身的其它部位之间重复反射，经由复杂的传播路径返回接收天线103(未图示。也称作“绕射波”)。该绕射波以一定程度的延迟向接收天线103射入，但在信号处理中，难以区别该绕射波和来自目标的反射波。因此，该绕射波可能导致检测到实际上不存在的目标。
(第一实施方式)
[天线装置的结构]
关于如上述的多重反射及绕射波带来的影响的降低，如下进行说明。
图4是本实施方式的天线装置U的侧面剖视图。图5是本实施方式的天线装置U的正面图(从正面观察第一基板部1a的前表面侧的基板面的图)。图6是本实施方式的天线装置U的俯视图。
图4、图5及图6的实线箭头F表示发送天线2发送的电磁波。另外，虚线箭头Fr表示来自目标的反射波。此外，图4、图5及图6中，省略车辆C内的支承天线装置U的构造的图示。
本实施方式的天线装置U例如与现有技术的天线装置100相同，适用于雷达装置，配设在车辆C的罩部件B(在此为保险杠部件B)内，经由罩部件B进行电磁波的发送、接收(参照图1)。
本实施方式的天线装置U具备电路基板1、发送天线2、接收天线3、信号处理IC4、连接器5、框体6及电介质透镜7。
本实施方式的天线装置U由朝向前表面配设一基板面的第一基板部1a、以向前后方向延伸的方式配设基板面的第二基板部1b构成电路基板1。而且，在本实施方式的天线装置U中，经由收纳电路基板1的框体6的开口即窗部6a进行电磁波的发送、接收。
在该结构中，限制来自罩部件B的反射波可能侵入框体6内的区域自身，抑制该反射波的一部分到达接收天线3。
电路基板1是安装发送天线2、接收天线3、信号处理IC4及连接器5等的基板。在电路基板1的表面侧或背面侧的基板面内安装发送天线2、接收天线3、信号处理IC4及连接器5等，并且，构图形成将该各安装零件(发送天线2、接收天线3、信号处理IC4及连接器5等)相互电连接的配线(未图示)。
电路基板1以成为物体检测的对象区域的前方向为基准，具有以朝向前表面的方式配设一基板面的第一基板部1a和以向前后方向(大致X方向)延伸的方式配设基板面的第二基板部1b。换言之，第一基板部1a以基板面与罩部件B相对的方式配设。另一方面，第二基板部1b以基板面的延伸方向相对于罩部件B的延伸方向交叉(例如正交)的方式配设。
第一基板部1a是用于配设发送天线2及接收天线3(在此，进而配设有毫米波段用的信号处理IC4a用于发送天线2，配设有毫米波段用的信号处理IC4b用于接收天线3)的基板部(参照图5)。另一方面，第二基板部1b是用于配设发送天线2及接收天线3以外的电路零件(在此为基带频段用的信号处理IC4c、连接器5及电解电容器等其它零件(未图示))的基板部。此外，第二基板部1b和第一基板部1a通过配线部(未图示)相互电连接。
即，本实施方式的天线装置U通过将电路基板1分离成第一基板部1a和第二基板部1b而构成，仅配设发送天线2及接收天线3所必需的区域(即第一基板部1a的基板面的区域)与罩部件B相对。
此外，作为第一基板部1a和第二基板部1b的位置关系，也可以为第一基板部1a配设于第二基板部1b的基板面的前部区域、或比第二基板部1b靠前方侧的结构。由此，在发送天线2发送电磁波且接收天线3接收电磁波时，能够利用安装于第二基板部1b上的电路零件来防止该电磁波被遮挡。
电路基板1的第一基板部1a及第二基板部1b的材料只要是刚性的基板材料即可，可以是任意的材料，例如，可使用平板状的PCB(Printed Circuit Board)基板。作为第一基板部1a及第二基板部1b，也可以使用内置有多层基板或信号处理IC4的半导体基板。此外，第二基板部1b和第一基板部1a只要相互电连接即可，可以一体形成，也可以分体形成。
发送天线2配设在第一基板部1a的前表面侧的基板面内，朝向前方(X轴正方向)发送电磁波。同样，接收天线3配设在第一基板部1a的前表面侧的基板面内，接收来自电路基板1前方(X轴正方向)的反射波。换言之，发送天线2具有沿第一基板部1a的基板面的大致法线方向发送时的指向特性，接收天线3具有沿第一基板部1a的基板面的大致法线方向接收信号时的指向特性。
但是，发送天线2及接收天线3的指向特性也可以为相对于第一基板部1a的基板面的法线方向向±Y方向或±Z方向倾斜了3度以上的角度的结构。由此，能够抑制在罩部件B与第一基板部1a的基板面之间产生多重反射。
作为发送天线2及接收天线3，典型而言，应用在第一基板部1a的基板面的法线方向上具有指向特性的贴片天线。此外，如贴片天线那种在基板面的法线方向上具有指向特性的天线容易确保高的增益。
但是，作为发送天线2及接收天线3，只要由形成于电路基板1的导体图案构成即可，也可以应用狭缝天线等。另外，发送天线2及接收天线3也可以由在电磁波的发送、接收中共用的一个天线构成。
发送天线2及接收天线3分别由形成于第一基板部1a的基板面内的多个天线元件构成(图5中利用沿着Y方向配设的4个贴片天线构成发送天线2，利用沿着Y方向配设的4个贴片天线构成接收天线3)。
发送天线2发送的电磁波经由电介质透镜7变换为平面波，朝向天线装置U的装置外部前方(在此为大致水平方向)送出。另外，发送天线2发送的电磁波被天线装置U外部的目标反射并返回的反射波在电介质透镜7聚光，并向接收天线3送出。此外，发送天线2及接收天线3配设在框体6的壁部区域中比可透过电磁波的窗部6a靠后方。
信号处理IC4(相当于本发明的信号处理部)相对于发送天线2发送高频(例如毫米波频段)的驱动信号，且从发送天线2发送电磁波(例如由脉冲系列构成的脉冲压缩方式的电磁波、或经频率调制的连续波的电磁波等)。
另外，信号处理IC4从接收天线3接收反射波信号，对该反射波信号实施物体检测处理(例如检波处理或频率分析处理)，进行至目标(例如车辆或人)的距离、及目标存在的方位、以及目标的反射强度或速度等的检测。此外，信号处理IC4例如通过扫描从发送天线2发送的电磁波的发送方向、或者检测接收天线3的呈阵列状配置的放射元件各自接收的反射波信号的接收相位差的方法，推定目标的方位。
信号处理IC4进行的处理与公知的结构相同，因此，省略在此的详细说明。此外，信号处理IC4进行的处理的一部分也可以由如车辆ECU那样的外部设备执行。
信号处理IC4例如以由CPU、ROM及RAM等构成的公知的微机为中心构成，除此之外，还具备生成向发送天线2发送的高频的驱动信号的驱动电路、及进行来自接收天线3的反射波信号的接收处理的检波电路等。但是，信号处理IC4的一部分显然也可以仅通过不具有CPU等的专用的硬件电路实现。
图4、图5及图6中，作为信号处理IC4的一例，将进行毫米波段的信号处理的发送天线2用的信号处理IC4a、进行毫米波段的信号处理的接收天线3用的信号处理IC4b、及进行基带频段的信号处理的信号处理IC4c作为个别的芯片进行表示。
就进行毫米波段的信号处理的信号处理IC4a、4b的配设位置而言，为了降低发送天线2或接收天线3与信号处理IC4a、4b之间的配线部的距离，例如，如图4、图5及图6所示，设定于第一基板部1a的后表面侧的基板面内。另一方面，进行基带频段的信号处理的信号处理IC4c的配设位置是任意的，在图6中，设定于第二基板部1b的基板面内。
连接器5将信号处理IC4和外部设备(例如搭载于车辆C的车辆ECU)可通信地连接。
框体6收纳电路基板1，并且在电路基板1的前方支承电介质透镜7。框体6典型而言在大致密闭状态下收纳电路基板1。
从小型化的观点出发，框体6的外形例如呈沿着电路基板1的外形的形状(例如长方体形状)，框体6的前后方向(±X方向)的长度被设定为在第二基板部1b的前后方向的长度上加上了规定的余量宽度的长度，框体6的上下方向(±Z方向)的长度被设定为在第一基板部1a的上下方向的长度上加上了规定的余量宽度的长度。即，框体6的上下方向的长度比前后方向的长度短。
作为框体6的材料，例如从防止来自罩部件B的反射波侵入框体6内的观点、提高来自电路基板1的散热特性的观点、以及提高EMC性能的观点等出发，使用金属部件(例如铝材)。但是，作为框体6的材料，在重视成本及轻量化的情况下，也可以使用树脂，另外，框体6和电介质透镜7也可以由同一树脂材料一体形成。但是，作为框体6的材料，也可以由热传导率比电介质透镜7高的材料构成。
电磁波在从发送天线2侧朝向罩部件7侧向X轴正方向发送的情况下，通过窗部6a，电磁波在从罩部件7侧朝向接收天线3侧向X轴负方向发送的情况下，通过窗部6a。以覆盖窗部6a的方式在框体6上安装电介质透镜7。窗部6a的直径例如设定为在发送、接收电磁波时获得规定的增益的开口长度(即从发送天线2发送电磁波时的波束宽度)。
此外，例如，如图4所示，框体6的壁部中的电磁波非透过的壁部区域(即窗部6a以外的区域)也可以为延伸至比发送天线2及接收天线3的配设位置靠前方。由此，能够进一步抑制来自罩部件B的反射波侵入框体6内。
电介质透镜7支承于电路基板1的前方，将发送天线2发送的电磁波的波束缩聚并向天线装置U外部的前方区域射出。而且，电介质透镜7将发送的电磁波从目标返回的反射波聚光于接收天线3。换言之，发送天线2及接收天线3分别配设在成为电介质透镜7的焦点的位置。此外，电介质透镜7例如为将电磁波的波束缩聚至将发送天线2发送的电磁波变换为平面波的程度的结构。
电介质透镜7提高发送天线2及接收天线3发送、接收电磁波时的增益，同时抑制来自罩部件B的反射波向接收天线3射入(详情后述)。另外，电介质透镜7也作为保护发送天线2及接收天线3的天线罩起作用。
作为电介质透镜7，典型而言，可应用将前表面(X轴正方向)形成为凸状的单侧凸透镜。但是，作为电介质透镜7，也可以应用双面凸透镜、球镜、菲涅耳透镜、或它们的组合、或者凹透镜和它们的组合等。另外，作为电介质透镜7，此外也可以将后表面侧向负X方向设为凸状。
构成电介质透镜7的材料是任意的，例如使用丙烯酸树脂、四氟乙烯树脂、聚苯乙烯树脂、聚碳酸酯树脂、聚对苯二甲酸丁二醇酯树脂、聚亚苯基树脂、聚丙烯树脂、间规聚苯乙烯树脂，ABS树脂等。
此外，就本实施方式的电介质透镜7的形状而言，以在Y方向上不将电磁波的波束缩聚的方式仅在X轴正方向上设为凸状(参照图6)。换言之，电介质透镜7的侧面的截面形状在Y方向的任意位置均呈大致同一形状。由此，从沿着Y方向配设的发送天线2的多个天线元件分别发送的电磁波在到达接收天线3时朝向互不相同的指向方向，防止物体检测的精度恶化(例如相互干扰引起的精度恶化或相位差的变化引起的精度恶化)。
另一方面，为了能够识别从发送天线2的多个天线元件分别发送的电磁波，也可以使发送天线2的多个天线元件分别以时分方式动作、或者使从发送天线2的多个天线元件分别发送的电磁波的偏振方向不同。
[天线装置动作时的电磁波的行为]
接着，参照图7A、图7B、图8说明本实施方式的天线装置U动作时的电磁波的行为。
图7A及图7B是表示本实施方式的天线装置U动作时的电磁波的行为的图。此外，图7A表示天线装置U和罩部件B的位置关系与图4相同时的电磁波的行为。另外，图7B中，为了便于说明而表示天线装置U和罩部件B的位置关系与图4不同时的电磁波的行为。
图7A及图7B中，实线箭头F表示天线装置U发送的电磁波。点划线箭头Fa表示发送天线2发送的电磁波中的、被罩部件B反射的反射波。虚线箭头Fb表示发送天线2发送的电磁波中的、透过罩部件B的电磁波。
从发送天线2发送的电磁波F如参照图3所说明地，在罩部件B被反射一部分，成为返回天线装置U侧的反射波Fa。
但是，在本实施方式的天线装置U中，与现有技术的天线装置100不同，将电路基板1分离成第一基板部1a和第二基板部1b，将与罩部件B相对的区域限制在第一基板部1a的基板面区域。而且，在本实施方式的天线装置U中，配设于第一基板部1a的基板面内的发送天线2及接收天线3经由形成于框体6的窗部6a(即安装有电介质透镜7的区域)进行电磁波的发送、接收。
因此，来自罩部件B的大部分反射波Fa未向框体6内射入，而向框体6的上下发散逸散。另外，碰到框体6的反射波Fa也不向罩部件B侧再反射而向框体6的后方发散逸散。
而且，在本实施方式的天线装置U中，电路基板1上的发送天线2及接收天线3经由电介质透镜7进行电磁波的发送、接收。
因此，来自罩部件B的反射波Fa中到达电介质透镜7的反射波也射入电介质透镜7的非平面部分，不在接收天线3聚光并散逸。即，到达电介质透镜7的反射波Fa在透过了电介质透镜7的情况下，对于从规定的角度以外到达的反射波Fa，也未在接收天线3的位置聚光，因此，向框体6内散逸、或者向框体6外散逸飞散。另外，在由电介质透镜7反射的情况下，该反射波Fa因为反射角变化电介质透镜7表面的角度量(例如为凸形状透镜的情况下，该反射角向离开天线装置的方向变化)，散逸不会引起多重反射而散逸。
这样，在本实施方式的天线装置U中，来自罩部件B的反射波Fa在与电路基板1(及框体6)之间不多重反射而散逸。另外，同样地，在本实施方式的天线装置U中，来自罩部件B的反射波Fa绕入并到达接收天线3的位置的情况也被抑制。另一方面，来自物体的反射波不会被上述结构阻碍，而按照与发送的电磁波相同的路径到达接收天线3的位置。
图8是表示验证了本实施方式的天线装置U的雷达性能的模拟的结果的曲线图。
本模拟是在天线装置U中，按罩部件B与发送天线2(及接收天线3)之间的每一距离算出由接收天线3接收的来自规定目标的反射波的电波强度(即增益)的模拟。
图8中，实线曲线表示本实施方式的天线装置U(参照图4)的模拟结果，虚线曲线表示现有技术的天线装置100(参照图2)的模拟结果。此外，实线曲线及虚线曲线分别是将模拟结果的轮廓用线连接而成的。
图8的曲线图的纵轴表示由接收天线3接收的来自规定目标的反射波的电波强度(在此以与不介有罩部件B时的电波强度的比较进行表示)，曲线图的横轴表示罩部件B与电介质透镜7之间的距离。
如图8可知，在现有技术的天线装置100中，根据罩部件B与发送天线102之间的距离，在多个部位出现电波强度减弱的区域(图8中为30.25mm的位置、32.0mm的位置)。即，在现有技术的天线装置100中，表示了根据罩部件B与发送天线102之间的极小的距离的差异(或角度的差异)，来自罩部件B的反射波Fa与来自目标的反射波发生干扰，点状地存在使检测精度恶化的区域。
在这一点上，在本实施方式的天线装置U中，不存在依赖于罩部件B与发送天线2之间的距离而使电波强度减弱的区域。即，在本实施方式的天线装置U中，能够抑制来自罩部件B的反射波Fa与来自目标的反射波发生干扰，因此，不取决于罩部件B和发送天线2的位置关系而成为大致均匀的检测精度。该结果表示的是，在本实施方式的天线装置U中，特别是与目标的存在位置的方位推定相关的雷达性能提高。
[效果]
如上，本实施方式的天线装置U由以朝向前表面的方式配设一基板面的第一基板部1a和以向前后方向延伸的方式配设基板面的第二基板部1b构成电路基板1。而且，在本实施方式的天线装置U中，经由收纳该电路基板1的框体6的窗部6a进行电磁波的发送、接收。
由此，能够限制来自罩部件B的反射波侵入框体6内的区域自身。由此，能够抑制例如来自罩部件B的反射波在罩部件B与天线装置U(例如电路基板1或框体6等)之间多重反射且该反射波的一部分到达接收天线3的情况。其结果，本实施方式的天线装置U能够在各方位均匀地确保增益，能够提高方位推定的精度。另外，能够抑制因与罩(保险杠)部件的多重反射而将相位抵消，抑制输出增益的降低。此外，本实施方式的天线装置U在不取决于罩部件B的形状而能够确保上述效果这一点上是特别有用的。
由此，作为发送天线2及接收天线3，能够应用于在电路基板1的基板面的法线方向具有指向性的贴片天线等，因此，在天线装置U中，可确保高的增益，且物体检测中的方位推定也变得容易。
另外，根据本实施方式的天线装置U，经由电介质透镜7与装置外部进行电磁波的发送、接收。由此，能够提高增益，且能够进一步抑制来自罩部件B的反射波到达接收天线3。
另外，根据本实施方式的天线装置U，在第一基板部1a的后表面侧安装与发送天线2及接收天线3电连接的信号处理IC4a、4b。由此，能够降低发送天线2及接收天线3与信号处理IC4a、4b之间的配线部的距离。因此，能够抑制配线部的模拟信号的波形的失真，有助于S/N比的提高。另外，也能够降低配线部的电力损失。
(第二实施方式)
接着，参照图9说明第二实施方式的天线装置U的结构之一例。
图9是第二实施方式的天线装置U的侧面剖视图。
本实施方式的天线装置U在具有相对于罩部件B固定框体6等的托架8这一点上与第一实施方式的天线装置U不同。此外，对于与第一实施方式共通的结构省略说明(以下，其它实施方式也相同)。
托架8将框体6固定于罩部件B，且规定天线装置U发送、接收电磁波的方向。
托架8例如具有收纳天线装置U的收纳部8a和固定于罩部件B的固定部8b。
收纳部8a例如呈可从前表面(即安装有电介质透镜7的面)插入框体6的筒形状，形成沿着框体6的外形的收纳空间。此外，收纳部8a在天线装置U的前表面的配置电介质透镜7的区域具有用于天线装置U发送、接收电磁波的开口。
固定部8b是利用双面胶带或螺栓等固定于罩部件B的部位。此外，将固定部8b相对于罩部件B固定的方法是任意的，此外也可以使用超声波焊接等。
托架8在该结构中例如以天线装置U的发送、接收电磁波的方向与地面成水平的方式将框体6固定于罩部件B。由此，能够进行存在于车辆C的周围的目标的物体检测。
构成托架8的材料例如为电磁波吸收材料或含有电磁波吸收材料的材料。由此，能够进一步抑制绕射波向框体6的窗部射入。
此外，托架8也可以为具有使电磁波的发送、接收方向的角度可变的调整机构(例如使用销接头和固定销)的结构。通过使用该调整机构，也能够进行电磁波的发送、接收方向的微调。
以上，根据本实施方式的天线装置U，能够在确保机械稳定性的同时进行所希望方向(例如相对于地面为水平方向)的电磁波的发送、接收。
(第三实施方式)
接着，参照图10说明第三实施方式的天线装置U的结构之一例。
图10是第三实施方式的天线装置U的侧面剖视图。
本实施方式的天线装置U在框体6具有与电路基板1或安装于该电路基板1的电路零件热接合的连接部6b这一点上与第一实施方式的天线装置U不同。
图10中表示了连接部6b将框体6的壁部和电路基板1热接合的状态。此外，图中的空心箭头T表示来自电路基板1的热流。
在本实施方式中，作为构成框体6的材料，例如使用散热特性高的金属部件。而且，连接部6b将框体6的壁部和电路基板1或安装于该电路基板1的电路零件热接合。
连接部6b的结构是任意的，可以与框体6的壁部一体地构成，也可以利用硅制的油脂、或环氧树脂等粘接材料等构成。连接部6a除此之外也可以是腻子状、橡胶状、凝胶状或复合状的部件。
本发明的天线装置U因为可将框体6的前表面以外的整个区域设为可散热的壁部区域，与现有技术的天线装置100(参照图2)相比，能够大幅确保框体6的可散热的壁部区域。因此，使用连接部6b从框体6进行散热的结构除了提高自电路基板1的散热特性之外，在本发明的天线装置U中也是特别有效的。
以上，根据本实施方式的天线装置U，能够提高电路基板1等的散热特性。
(第四实施方式)
接着，参照图11说明第四实施方式的天线装置U的结构之一例。
图11是第四实施方式的天线装置U的侧面剖视图。图12是第四实施方式的天线装置U的正面图(是从正面观察第一基板部1a的前表面侧的基板面的图)。
本实施方式的天线装置U在第一基板部1a且在发送天线2的背面(即后表面侧)侧配设有反射部9这一点上与第一实施方式的天线装置U不同。
反射部9由发送天线2的背面侧反射发送天线2发送的电磁波的后瓣。由此，发送天线2发送的电磁波的后瓣将行进方向变换为前方侧，与发送天线2发送的电磁波的主瓣F合成(参照图11的双点划线箭头Ft)。
此外，反射部9也可以在第一基板部1a的后表面侧的基板面内贴附金属板而构成，在作为第一基板部1a使用了多层电路基板的情况下，也可以作为多层电路基板的中间层的导电体层或背面侧的导电体层构成。
反射部9的配设位置例如也可以设定于覆盖第一基板部1a的发送天线2及接收天线3的背面侧的全区域的位置(参照图12)。此外，设置于接收天线3的背面侧的反射部9具有提高接收效率的效果。
另外，反射部9的配设位置例如也可以设定于以由该反射部9反射且朝向前方的后瓣Ft的相位与主瓣F的相位大致相同的方式距发送天线2的位置大致λg/4(其中，λg表示通过电路基板1时的电磁波的实效波长。λg是在将发送天线2发送的电磁波的自由空间波长设为λ0，将电路基板1的相对介电常数设为er的情况下通过λg＝λ0/sqrt(er)求出的值)的位置。
以上，根据本实施方式的天线装置U，能够进一步提高增益。
(第五实施方式)
接着，参照图13说明第五实施方式的天线装置U的结构之一例。
图13是第五实施方式的天线装置U的侧面剖视图。
本实施方式的天线装置U在将第一基板部1a和第二基板部1b分离配设且经由挠性配线基板1c电连接这一点上与第一实施方式的天线装置U不同。
挠性配线基板1c是对配线部进行了构图形成的挠性基板，将第一基板部1a的配线部和第二基板部1b的配线部电连接。
换言之，配设于第一基板部1a的背面侧的信号处理IC4a、4b经由挠性配线基板1c与信号处理IC4c进行电信号的发送和接收。
以上，在本实施方式的天线装置U中，通过使用挠性配线基板1c，能够更温和地调整第一基板部1a和第二基板部1b的配设位置。
(第六实施方式)
图14是表示第六实施方式的天线装置U的结构之一例的俯视图。
本实施方式的天线装置U在发送天线2和接收天线3由共通的天线(在此为4个贴片天线)构成这一点上与第一实施方式的天线装置U不同。
换言之，本实施方式的天线装置U通过信号处理IC4的控制，相对于天线元件以时分方式执行电磁波的发送动作和电磁波的接收动作。此外，天线元件和发送电路(发送用的信号处理IC4)之间的电信号的发送和接收、及天线元件和受信电路(接收用的信号处理IC4)之间的电信号的发送和接收例如通过开关或循环器以时分方式进行切换。
以上，根据本实施方式的天线装置U，能够减少沿Y方向排列的天线元件数。由此，在Y方向上能够缩小框体6的窗部的尺寸，因此，能够进一步抑制来自罩部件B的反射波侵入框体6内。
(第七实施方式)
接着，参照图15、图16说明第七实施方式的天线装置U的结构之一例。
图15是本实施方式的天线装置U的侧面剖视图。图16是本实施方式的天线装置U的正面图(是从正面观察第一基板部1a的前表面侧的基板面的图)。此外，图15、图16中为了便于说明而仅放大表示第一基板部1a的区域。
本实施方式的天线装置U在发送天线2及接收天线3的天线元件也相对于Z方向呈阵列状配置这一点上与第一实施方式的天线装置U不同。
本实施方式的发送天线2的天线元件(在此为贴片天线)沿着Z方向及Y方向各排列4个，即呈4×4的矩阵状排列。另外，同样地，接收天线3的天线元件(在此为贴片天线)沿着Z方向及Y方向各排列4个，即呈4×4的矩阵状排列。
另外，本实施方式的信号处理IC4将发送天线2的天线元件沿着Z方向分成4组(图16中由双点划线包围的区域2a、2b、2c、2d表示各组)，按每一组以时分方式进行动作。
另外，同样地，信号处理IC4将接收天线3的天线元件沿着Z方向分成4组(在图16中由双点划线包围的区域3a、3b、3c、3d表示各组)，按每一组以时分方式进行动作。
此外，信号处理IC4执行物体检测处理时，发送天线2和接收天线3使用Z方向的相同高度位置的结构。即，将发送天线2的2a的天线元件组和接收天线3的3a的天线元件组作为一组使用，将发送天线2的2b的天线元件组和接收天线3的3b的天线元件组作为一组使用，将发送天线2的2c的天线元件组和接收天线3的3c的天线元件组作为一组使用，将发送天线2的2d的天线元件组和接收天线3的3d的天线元件组作为一组使用。
在从不同的高度位置的发送天线2的天线元件相对于同一电介质透镜7发送电磁波时，能够一边将波束缩聚一边使发送方向偏移。此外，图15的实线箭头F1表示由发送天线2的2a的天线元件组发送的电磁波，虚线箭头F2表示由发送天线2的2b的天线元件组发送的电磁波。
以上，根据本实施方式的天线装置U，能够在抑制电磁波的干扰的同时，进一步扩大物体检测的范围(即Z方向的方位推定的方位)。
(第八实施方式)
接着，参照图17、图18说明第八实施方式的天线装置U的结构之一例。
图17是第八实施方式的天线装置U的侧面剖视图。图18是第八实施方式的天线装置U的主视图(是从正面观察第一基板部1a的前表面侧的基板面的图)。
本实施方式的天线装置U在发送天线2及接收天线3分别一体地安装于信号处理部4和电路基板1的基板面内这一点上与第一实施方式的天线装置U不同。
发送天线2例如以内置于与进行毫米波段的发送处理相关的信号处理的信号处理IC4a的封装内的状态安装于电路基板1的基板面内。另外，接收天线3例如以内置于与进行毫米波段的接收处理相关的信号处理的信号处理IC4b的封装内的状态安装于电路基板1的基板面内。
以上，根据本实施方式的天线装置U，能够进一步降低发送天线2或接收天线3与信号处理IC4之间的配线部的距离。由此，能够抑制配线部的模拟信号的波形的失真，有助于S/N比的提高。另外，也能够降低配线部的电力损失。
(第九实施方式)
在上述各实施方式中，作为天线装置U的适用对象举出天线装置进行了说明，但本发明的天线装置U也可以适用于通信的用途。
图19是表示第七实施方式的天线装置U向通信用途的应用例的图。
图19表示在搭载于一车辆Ca的天线装置U与搭载于另一车辆Cb的天线装置U之间进行电磁波的发送、接收，执行通信的状态(所谓的车车间通信)。此外，在本实施方式的天线装置U中，代替上述的物体检测的信号处理IC4，只要搭载通信用的信号处理IC(未图示)即可。
本发明的天线装置U在经由罩部件B发送电磁波时，也能够向所希望的方向有效地发送电磁波，因此，如本实施方式，对于与其它天线装置进行通信的方式也能够使用。
(其它实施方式)
本发明不限于上述实施方式，考虑各种变形方式。例如，显然也可以使用将各实施方式所示的方式进行各种组合的方式。
另外，在上述实施方式中，作为电路基板1的第一基板部1a和第二基板部1b的位置关系之一例，表示了第一基板部1a的基板面的延伸方向和第二基板部1b的基板面的延伸方向大致正交的方式。但是，本发明显然也可以变更为第一基板部1a的基板面的延伸方向和第二基板部1b的基板面的延伸方向以任意的角度交叉的方式。另外，第二基板部1b的基板面的延伸方向也可以相对于从前后方向(X方向)向Y方向或Z方向具有倾斜。
另外，在上述实施方式中，作为电路基板1和罩部件B的位置关系之一例，表示了第二基板部1b的基板面的延伸方向和罩部件B的延伸方向大致正交的方式。但是，本发明显然也可以适用于第二基板部1b的基板面的延伸方向和罩部件B的延伸方向以任意的角度交叉的方式。
另外，在上述实施方式中，作为天线装置U之一例，表示了具有电介质透镜7的方式。但是，在发送、接收电磁波时的增益的观点或从罩部件B到达接收天线3的反射波遮挡的观点不成为问题的情况下，也可以为不具有电介质透镜7的方式。
另外，在上述实施方式中，作为适用天线装置U的方式之一例，表示了由罩部件B进行覆盖的方式。但是，本发明的天线装置U显然也可适用于前方区域未被罩部件B覆盖的方式。
以上，详细地说明了本发明的具体例，但这些只不过是示例，并不限定本发明要求保护的内容。在权利要求记载的技术中包含将以上示例的具体例进行各种变形、变更的内容。
本发明的天线装置能够适用于经由罩部件发送、接收电磁波的用途。
用于上述实施方式的说明的各功能块部分或整体上作为集成电路即LSI实现，上述实施方式中说明的各工艺也可以部分或整体上通过一个LSI或LSI的组合进行控制。LSI既可以由各个芯片构成，也可以包含功能块的一部分或全部而由一个芯片构成。LSI也可以具备数据的输入和输出。LSI根据集成度的不同有时也被称作IC、系统LSI、超级LSI、超大级LSI。
集成电路化的方法不限于LSI，也可以通过专用电路、通用处理器或专用处理器实现。另外，也可以利用在制造LSI后可以进行编程的FPGA(Field Programmable GateArray)或可再构建LSI内部的电路单元的连接或设定的可重配置处理器。本发明也可以作为数字处理或模拟处理来实现。
进而，如果通过半导体技术的进步或派生的其它技术置换为LSI的集成电路化的技术出现，则显然也可以使用该技术进行功能块的集成化。也可以应用生物技术等。

Claims (19)

1.一种天线装置，其具有形成有开口的框体，经由与所述开口相对的罩部件进行电磁波的发送、接收，其中，具备：
电路基板，其设置于所述框体的内部，具有包含与所述罩部件相对的基板面的第一基板部和沿与所述基板面垂直方向延伸的第二基板部；
发送天线，其设置于所述基板面，向所述罩部件侧发送所述电磁波；
接收天线，其设置于所述基板面，接收所述电磁波。
2.如权利要求1所述的天线装置，其中，
还具备电介质透镜，其支承于所述框体，将从所述发送天线发送的所述电磁波的波束缩聚并向所述天线装置的外部射出，并且将来自所述天线装置的外部的所述电磁波向所述接收天线聚集。
3.如权利要求2所述的天线装置，其中，
所述电介质透镜将从所述发送天线发送的所述电磁波转换成平面波。
4.如权利要求2所述的天线装置，其中，
所述电介质透镜由在前表面侧具有凸形状的凸透镜构成。
5.如权利要求1所述的天线装置，其中，
所述发送天线及所述接收天线由形成于所述电路基板的基板面内的导体图案构成。
6.如权利要求5所述的天线装置，其中，
所述发送天线及所述接收天线是贴片天线。
7.如权利要求1所述的天线装置，其中，
还具备基于从所述发送天线发送的所述电磁波中、来自目标的反射波进行该目标的方位推定的信号处理部。
8.如权利要求7所述的天线装置，其中，
所述信号处理部安装于所述第一基板部的后表面侧，与所述发送天线及所述接收天线的至少一方电连接。
9.如权利要求7所述的天线装置，其中，
所述信号处理部和所述发送天线或所述接收天线一体安装于所述电路基板的基板面内。
10.如权利要求1所述的天线装置，其中，
还具备反射部，其在所述第一基板部配设于所述发送天线的背面侧，反射所述发送天线发送的所述电磁波的后瓣。
11.如权利要求1所述的天线装置，其中，
所述第一基板部配设于所述第二基板部的基板面的前部区域或所述第二基板部的前方侧。
12.如权利要求1所述的天线装置，其中，
还具备托架，其固定于罩部件，规定将所述电磁波向装置外部发送的方向，所述罩部件将所述框体配设为覆盖装置外部的前方区域。
13.如权利要求12所述的天线装置，其中，
所述托架以将所述电磁波向装置外部发送的方向相对于地面为水平的方式将所述框体固定于所述罩部件。
14.如权利要求12所述的天线装置，其中，
所述托架由电磁波吸收材料或含有电磁波吸收材料的材料构成。
15.如权利要求1所述的天线装置，其中，
所述框体含有金属材料而构成。
16.如权利要求1所述的天线装置，其中，
将所述第二基板部的基板面的法线方向设为上下方向的基准，所述框体的上下方向的长度比所述框体的前后方向的长度短。
17.如权利要求1所述的天线装置，其中，
所述框体具有与所述电路基板或安装于该电路基板的电路零件热接合的连接部。
18.如权利要求1所述的天线装置，其中，
所述框体的使所述电磁波不透过的壁部区域延伸至所述发送天线及所述接收天线的配设位置的前方。
19.如权利要求1所述的天线装置，其搭载于车辆。
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