CN110277632A - 天线装置 - Google Patents

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antenna
adjustment section
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柴田修
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Abstract

一种天线装置，经由以覆盖装置外部的前方区域的方式配设的罩部件(B)进行电磁波的接收、发送，其中，具备：电路基板(1)；天线部，其配设于所述电路基板内，朝向所述前方区域发送所述电磁波，并且接收来自所述前方区域的所述电磁波；框体(6)，其在前表面具有使所述电磁波通过的开口部，以经由该开口部进行所述电磁波的接收、发送的方式收纳所述电路基板(1)；托架(8)，其保持所述框体(6)，且在所述开口部的前方将所述框体(6)固定于所述罩部件(B)，所述托架(8)具有片状或板状的调整部(8c)，其以覆盖所述开口部的所述前方的区域且与所述罩部件(B)的内表面紧密贴合的方式配设，调整所述罩部件(B)上的所述电磁波的通过特性。

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“靶材”)的位置的雷达用的天线装置。
天线装置例如搭载在车辆上，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。从防护车辆不被车辆装置外部的飞来物影响的观点或维持车身美观的观点出发，这种天线装置为搭载于车辆的保险杠等罩部件内且经由该罩部件接收、发送电磁波的构成。
如毫米波那样的高频的电磁波通常具有穿透绝缘体(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被罩部件的内壁反射，成为该天线装置进行物体检测时的干扰要因。特别是，来自该罩部件的反射波往往在与天线装置的配设有天线的基板之间引起多重反射(参照图3后述)。
在专利文献1中记载有通过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从天线面弯曲，抑制罩部件与天线面之间的多重反射等。
专利文献1：(日本)特开2009－103457号公报
但是，在这种天线装置中，除了抑制上述的来自罩部件的反射波引起的接收特性恶化的要求之外，为了相对于期望的方向发送电磁波，还要求构成为配设在任意的位置。
在这一点上，专利文献1等的现有技术以将基板上的天线面与罩部件相对的方式进行配设为前提，因此，该天线装置的配设位置可能会受罩部件的形状制约。换言之，在专利文献1等的现有技术中，由于发送电磁波的方向受罩部件的形状制约，故而不能有效地向期望的方向发送电磁波。
另一方面，在一般的天线装置中，通过与罩(保险杠)部件的多重反射而抵消电位，输出增益可能降低。
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，提供一种对经由罩部件接收、发送电磁波更适用的输出增益的天线装置。
本发明一方面的天线装置，经由以覆盖装置外部的前方区域的方式配设的罩部件进行电磁波的接收、发送，其中，具备：电路基板；天线部，其配设于所述电路基板内，朝向所述前方区域发送所述电磁波，并且接收来自所述前方区域的所述电磁波；框体，其前表面具有使所述电磁波通过的开口部，以经由该开口部进行所述电磁波的接收、发送的方式收纳所述电路基板；托架，其保持所述框体，在所述开口部的前方将所述框体固定于所述罩部件，所述托架具有片状或板状的调整部，其以覆盖所述开口部的所述前方的区域且与所述罩部件的内表面紧密贴合的方式配设，调整所述罩部件上的所述电磁波的通过特性。
本发明的天线装置提供对经由罩部件接收、发送电磁波更适用的输出增益的天线装置。
本发明一方面的进一步的优点及效果将根据说明书及附图变得明了。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提供，但为了得到一个或一个以上的同一特征无需全部提供。
附图说明
图1是表示将现有技术的天线装置搭载于车辆的罩部件内的状态之一例的图；
图2是表示现有技术的天线装置的构成之一例的侧视剖视图；
图3是表示现有技术的天线装置的电磁波的行为的图；
图4是表示第一实施方式的天线装置的构成之一例的侧视剖视图；
图5是表示第一实施方式的天线装置的构成之一例的侧视剖视图；
图6是将第一实施方式的托架的调整部放大的侧视剖视图；
图7是表示验证了第一实施方式的天线装置的雷达性能的模拟的结果的图；
图8是表示验证了第一实施方式的天线装置的雷达性能的其它模拟的结果的图；
图9是表示罩部件由层叠体构成的方式之一例的图；
图10是第一实施方式的变形例2的托架的侧视剖视图；
图11是第一实施方式的变形例3的托架的侧视剖视图；
图12是表示第二实施方式的天线装置的构成之一例的侧视剖视图；
图13是表示第二实施方式的天线装置的构成之一例的侧视剖视图；
图14是俯视第二实施方式的天线装置看到的图；
图15是表示第二实施方式的天线装置的电磁波的行为的图；
图16是表示验证了第二实施方式的天线装置的雷达性能的模拟的结果的图；
图17A是表示第三实施方式的调整部具有的频率选择构造之一例的图；
图17B是第三实施方式的调整部具有的频率选择构造之一例的图；
图18是表示第四实施方式的调整部具有的凹凸构造之一例的图；
图19A是表示第四实施方式的调整部具有的凹凸构造的俯视图；
图19B是表示第四实施方式的调整部具有的凹凸构造的俯视图；
图19C是表示第四实施方式的调整部具有的凹凸构造的俯视图；
图19D是表示第四实施方式的调整部具有的凹凸构造的俯视图；
图20是表示第五实施方式的天线装置之一例的图。
标记说明
U：天线装置
B：罩部件
C：车辆
1：电路基板
2：发送天线
3：接收天线
4：信号处理IC
5：连接器
6：框体
6a：开口部
7：天线罩(电介质透镜)
8：托架
8a：保持部
8b：固定部
8c：调整部
8ca：导电体图案
8cb：第一平坦区域
8cc：第二平坦区域
8d：双面胶带
具体实施方式
以下，参照附图详细说明本发明的优选实施方式。此外，在本说明书及附图中，对具有实质上相同功能的构成要素标注同一标记，从而省略重复的说明。
各图中，为了明确各构成的位置关系，以天线装置(以下，也简称为“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，表示了共用的直角坐标系(X、Y、Z)。以下，X轴的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轴的正方向表示天线装置的侧面右侧方向，Z轴的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。
(本发明的背景)
首先，参照图1～图3，对由罩部件反射的电磁波对天线装置的检测性能的影响进行说明。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为一例进行说明。
图1是表示将现有技术的天线装置100搭载于车辆C的罩部件B(在此为车辆C的保险杠部件)内的状态之一例的图。如图1所示，车辆C的保险杠部件是沿相对于地面垂直的方向延伸的薄板形状。在此，正Z方向相当于车辆C的上方向(与地面垂直的方向)，正X方向相当于车辆C的行进方向(与地面水平的方向)。
图2是表示现有技术的天线装置100的构成之一例的侧视剖视图。
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，使用在电路基板101的基板面的法线方向上接收、发送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正对罩部件B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的实线箭头标记F表示发送天线102发送的电磁波的发送方向。
此外，电路基板101被收纳于框体106，发送天线102及接收天线103经由支承于该框体106的前表面的天线罩107在与装置外部之间进行电磁波的接收、发送。
现有技术的天线装置100经由罩部件B(例如保险杠部件)进行电磁波的接收、发送，确定存在于装置外部的靶材的位置。此外，如图2所示，罩部件B为沿与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接收、发送的方式。
在图3中，实线箭头标记F表示发送天线102发送的电磁波。另外，点划线箭头标记Fa表示发送天线102发送的电磁波中、由罩部件B反射的反射波。另外，虚线箭头标记Fb表示发送天线102发送的电磁波中、透过罩部件B的电磁波。在此，为了便于说明，发送天线102发送的电磁波未被天线罩107反射而通过天线罩107到达罩部件B。
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而朝向车辆外部的靶材发送，但一部分由罩部件B的表面反射，再次通过天线罩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再次反射并通过了天线罩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，多重反射的电磁波的相位与来自靶材的反射波不同，因此，根据到达接收天线103的反射波的角度，在与来自靶材的反射波之间交替地变强或变弱。其结果，该多重反射的电磁波点状地产生接收天线103不能检测来自靶材的反射波(或使检测灵敏度降低)的角度。另外，该多重反射的电磁波在到达接收天线103时，由于相位与来自靶材的反射波不同，故而在进行该靶材的方位推定时产生误差。
另外，由罩部件B的表面反射的电磁波的另一部分在罩部件B与车身的另一部位之间重复反射，经由复杂的传播路径返回接收天线103(未图示。也称作“回波”)。该回波以某程度的延迟向接收天线103射入，但在信号处理中，难以区别该回波和来自靶材的反射波。因此，该回波可能检测实际上不存在的物体。
(第一实施方式)
[天线装置的整体构成]
以下对降低如上述的多重反射及回波的影响的本发明一实施方式进行说明。
图4、图5是表示本实施方式的天线装置U的构成之一例的侧视剖视图。此外，图4表示将天线装置U安装于车辆C的罩部件B的状态，图5表示将天线装置U安装于车辆C的罩部件B之前的分解图。
图4的实线箭头标记F表示发送天线2发送的电磁波。另外，虚线箭头标记Fr表示来自靶材的反射波。
本实施方式的天线装置U例如与现有技术的天线装置100同样地适用于雷达装置，其被配设于车辆C的罩部件B(在此为保险杠部件B)内，经由该罩部件B进行电磁波的接收、发送(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、天线罩7及托架8。
本实施方式的天线装置U对于主体部(在此为电路基板1、发送天线2、接收天线3、信号处理IC4、连接器5、框体6、天线罩7)应用与现有技术的天线装置100相同的构成，并且，经由以沿着罩部件B的内表面形状紧密贴合的方式设置的托架8的调整部8c进行电磁波的接收、发送，由此提高该电磁波在罩部件B的透射率(详情后述)。
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上安装发送天线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的材料在本发明中没有特别限定，但例如可使用PCB(PrintedCircuitBoard)基板。作为电路基板1，也可以使用多层基板或内置有信号处理IC4的半导体基板。此外，电路基板1例如为平板形状。
发送天线2及接收天线3是由在电路基板1的基板内形成的导体图案构成的天线部。发送天线2以相对于天线装置U的前方(正X方向)发送电磁波的方式构成。或者，接收天线3以接收来自天线装置U的前方(正X方向)的电磁波的方式构成。
作为本实施方式的发送天线2及接收天线3，与现有技术的天线装置100同样地使用在电路基板1的基板面的法线方向上接收、发送电磁波的贴片天线。电路基板1以发送天线2及接收天线3的指向方向朝向天线装置U的前方(即，罩部件B的内表面侧)的方式将配设有发送天线2及接收天线3的基板面朝向罩部件B的内表面侧配设。
发送天线2及接收天线3分别具备在电路基板1的基板面形成的多个天线元件(图5中，发送天线2具备沿Y方向配设的四个贴片天线，接收天线3具备沿Y方向配设的四个贴片天线)。
发送天线2发送的电磁波(以下，也称作“发送波”)依次通过天线罩7、托架8的调整部8c及罩部件B，朝向罩部件B外侧的前方(在此为大致水平方向)送出。另外，发送天线2发送的电磁波被装置外部的靶材反射而返回的反射波依次通过罩部件B、托架8的调整部8c及天线罩7，向接收天线3射入。
信号处理IC4(相当于本发明的信号处理部)对发送天线2发送高频(例如，毫米波频段)的驱动信号，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)，进行距靶材(例如车辆或人)的距离、及靶材存在的方位、以及靶材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，推定靶材的方位。
信号处理IC4进行的处理与公知的构成相同，因此，省略在此的详细说明。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而构成，而且，还具备生成向发送天线2送出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等的转用的硬件电路来实现。或者，信号处理IC4的处理的一部分也可以由车辆ECU(未图示)那样的外部设备执行。
此外，作为信号处理IC4的构成，也可以一体安装于发送天线2或接收天线3和电路基板1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的前方支承天线罩7。通过将框体6和天线罩7组合，电路基板1例如以大致密闭状态收纳于框体6及天线罩7的内部。
在框体6的前表面形成有从发送天线2及接收天线3进行电磁波的接收、发送的开口部6a，在该开口部6a安装有天线罩7。
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、及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，在重视成本或轻量化的情况下，也可以使用树脂，或者，也可以由同一树脂材料一体地形成框体6和天线罩7。
天线罩7被支承于框体6的开口部6a，作为发送天线2及接收天线3的保护部件起作用。构成天线罩7的材料只要是电磁波的透射率良好的材料，则可以是任意的，例如，使用丙烯酸树脂、聚四氟乙烯树脂、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、间同立构聚苯乙烯树脂、或ABS树脂等。
托架8在框体6的外侧侧面保持框体6，在框体6的前方区域将框体6固定于罩部件B。换言之，托架8可在确保天线装置U的机械稳定性的同时，进行期望方向上的电磁波的接收、发送。
[托架的构成]
接着，参照图5及图6对本实施方式的托架8的构成进行详细说明。
图6是将托架8的调整部8c放大的侧视剖视图。
托架8例如具有保持框体6的保持部8a、在框体6的前方区域固定于罩部件B的固定部8b、在框体6的前方区域以与罩部件B的内表面紧密贴合的方式配设的调整部8c。
保持部8a是保持框体6的部位。保持部8a例如呈具有沿着框体6的外形的收纳空间的筒形状，以围绕框体6的外侧侧面的方式保持该框体6。
保持部8a例如以接收、发送天线装置U的电磁波的方向与地面水平的方式保持框体6。由此，可进行在车辆C的周围存在的靶材的物体检测。
另一方面，保持部8a为电路基板1的基板面的延伸方向和罩部件B的内表面的延伸方向例如倾斜3度以上的方式保持框体6的构成。由此，由罩部件B反射的反射波在与电路基板1的基板面之间进行多重反射，能够抑制其到达接收天线3。
固定部8b是通过双面胶带或螺栓等固定部件固定于罩部件B的部位。本实施方式的固定部8b通过双面胶带等固定单元8d固定于罩部件B。此外，图6中，为将双面胶带8d仅配设于固定部8b的区域的构成，但也可以以延伸至调整部8c的区域的方式配设。
将固定部8b相对于罩部件B固定的方法是任意的，固定单元8d除了双面胶带或螺栓之外，还可以使用超声波焊接等。
固定部8b例如以在罩部件B的内表面上包围调整部8c的周围的方式配设。
调整部8c为了调整电磁波在罩部件B的通过特性而设置，例如以抑制电磁波在罩部件B的反射而起作用。
调整部8c是沿着罩部件B的内表面(表示开口部6a侧的表面。以下相同)形状的片状或板状的部位，以覆盖框体6的开口部6a的前方区域且与罩部件B的内表面紧密贴合的方式配设。即，在罩部件B的内表面形状为弯曲状的情况下，调整部8c沿着罩部件B的内表面形状呈弯曲状形成，在罩部件B的内表面形状为平板状的情况下，调整部8c沿着罩部件B的内表面形状呈平板状形成。调整部8c的该形状例如基于搭载天线装置U的车辆C的设计数据而设定。
调整部8c的开口部6a侧的表面例如是整个区域平坦的形状，以不产生发送波的反射或漫射。或者，调整部8c的罩部件B侧的背面为以整个区域可与罩部件B的内表面紧密贴合的方式沿着罩部件B的内表面形状例如为平坦的形状。换言之，调整部8c的罩部件B侧的背面为在与罩部件B的内表面之间，遍及整个区域未形成间隙的形状。
调整部8c覆盖罩部件B的内表面的区域例如为罩部件B的内表面区域中、将框体6的开口部6a的区域投影到罩部件B的内表面(即罩部件B的YZ面)的区域、或比该投影的区域宽的区域。
作为构成调整部8c的材料，只要是相对于电磁波的透射率高的材料，则是任意的，例如使用环氧树脂等树脂材料。但是，作为该材料，从电磁波通过调整部8c时在与罩部件B的边界面不产生反射的观点出发，期望使用介电常数与罩部件B接近的材料。但是，在调整部8c与罩部件B之间，也可以配设粘接带等，以提高紧密贴合度。
此外，托架8例如以具有保持部8a、固定部8b及调整部8c的方式一体地树脂成型。
调整部8c的厚度(表示X方向的厚度。以下相同)例如以沿着罩部件B的内表面延伸的方向大致相同的方式设定。此外，调整部8c的厚度期望设定为比固定部8b的厚度薄，但也可以比固定部8b的厚度厚。
但是，调整部8c的厚度及相对介电常数考虑罩部件B的厚度及相对介电常数如下设定，即，与电磁波单独通过罩部件B的情况相比，通过罩部件B和调整部8c的一体部件的情况下，电磁波的反射率降低。
在此，说明调整部8c的厚度及相对介电常数的设定。
通常，电磁波在罩部件B的反射现象主要由该罩部件B与大气的边界面(在此为罩部件B的内表面及外表面)的反射现象引起。因此，已知罩部件B的电磁波的反射现象在电磁波从罩部件B的内表面通过到外表面时的行进距离为该电磁波的半波长的整数倍的情况下被抑制。即，电磁波在罩部件B的反射率在满足下式(1)的条件的情况下降低。
【式1】
t1＝λg/2×n …式(1)
(其中，t1为罩部件B的厚度，n为任意的正整数，λg为发送天线2发送的电磁波的实效波长)
在此，就通过罩部件B时的电磁波的实效波长λg而言，在将发送天线2发送的电磁波的自由空间波长设为λ0，将罩部件B的相对介电常数设为εr1的情况下，为λg＝λ0/sqrt(εr1)。因此，式(1)能够如式(2)那样表示。
【式2】
(其中，t1为罩部件B的厚度，εr1为罩部件B的相对介电常数，n为任意的正整数，λ0为发送天线2发送的电磁波的自由空间波长)
但是，罩部件B的厚度及相对介电常数针对搭载天线装置U的每一车种不同。因此，以满足上述式(2)的条件的方式调整发送天线2发送的电磁波的波长实际上多数情况是困难的。
从该观点出发，本实施方式的天线装置U以模拟满足式(2)的条件的方式在托架8上设有调整部8c。
如上所述，调整部8c以与罩部件B的内表面紧密贴合的方式配设。因此，为在罩部件B与调整部8c之间实质上不易形成电磁波通过时的边界面的构成。
由此，电磁波在罩部件B的反射现象可以考虑作为罩部件B和调整部8c的一体部件的反射现象。因此，罩部件B和调整部8c的一体部件的反射率在满足下式(3)的条件的情况下降低。此外，式(3)的条件与上述相同，为电磁波从调整部8c的开口部6a侧的表面通过至罩部件B的外表面时的行进距离实效上为λ0/2×n(n为任意的正的整数，λ0为电磁波的自由空间波长)的条件。
【式3】
(其中，t1为罩部件B的厚度，εr1为罩部件B的相对介电常数，t2为调整部8c的厚度，εr2为调整部8c的相对介电常数，n为任意的正整数，λ0为发送天线2发送的电磁波的自由空间波长)
这样，本实施方式的调整部8c的厚度及介电常数为了降低罩部件B和调整部8c的一体部件的反射率，以满足式(3)的条件的方式进行设定。
[天线装置的雷达性能]
接着，参照图7、图8说明本实施方式的天线装置U的雷达性能。
图7是表示验证了本实施方式的天线装置U的雷达性能的模拟结果的图。
本模拟是在天线装置U中，使罩部件B与发送天线2(及接收天线3)之间的距离变化，对每个该距离计算由接收天线3接收的来自规定靶材的反射波的电波强度(即天线增益)。
图7的各图表分别表示以下的条件下的模拟结果。
粗线图表：在天线装置U的前方区域不存在罩部件B的方式
点划线图表：在托架8上未设置调整部8c的方式
双点划线图表：将托架8的调整部8c的厚度设为0.4mm的方式
虚线图表：将托架8的调整部8c的厚度设为0.5mm的方式
此外，在图7中，为在托架8的调整部8c的厚度为0.5mm的情况下(虚线图表)，满足上述式(3)的条件的状态。
图7的图表的纵轴表示由接收天线3接收的来自规定靶材的反射波的电波强度[dB]，图表的横轴表示罩部件B与发送天线2(及接收天线3)之间的距离[mm]。
图8是表示验证了本实施方式的天线装置U的雷达性能的其它模拟的结果的图。
本模拟与图7的模拟不同，在天线装置U中，使发送波相对于罩部件B的内表面的角度变化，对每个该角度计算由接收天线3接收的来自规定靶材的反射波的电波强度(即天线增益)。
图8的各图表分别表示以下的条件下的模拟结果。
粗线图表：在天线装置U的前方区域不存在罩部件B的方式
点划线图表：在托架8未设置调整部8c的方式
虚线图表：将托架8的调整部8c的厚度设为0.5mm的方式
图8的图表的纵轴表示由接收天线3接收的来自规定靶材的反射波的电波强度[dB]，图表的横轴表示发送波相对于罩部件B的内表面的角度[°]。
由图7、图8可知，在天线装置U中，通过设置调整部8c，与未设置调整部8c的情况相比，能够确保高的增益。而且，通过以满足上述式(3)的条件的方式设定调整部8c的厚度，能够确保更高的增益。
此外，在图7、图8的各图表中，表示电波强度减弱的区域(例如，图7的罩部件与天线之间的距离为10.5mm的位置、12.5mm的位置、14.5mm的位置、16.5mm的位置、18.5mm的位置)的理由是因为，来自罩部件B的反射波Fa因罩部件B与发送天线2之间的极小的距离差异(或角度差异)而与来自靶材的反射波点状干涉。
该来自罩部件B的反射波Fa和来自靶材的反射波的干渉使靶材的检测精度点状地变差，所以例如如第二实施方式的天线装置U，期望通过使来自罩部件B的反射波Fa朝向的方向从接收天线3侧弯曲而进行抑制(第二实施方式中后述)。
[效果]
如上所述，本实施方式的天线装置U保持框体6，并且，在框体6的开口部6a的前方将该框体6固定于罩部件B的托架8以覆盖框体6的开口部6a的前方区域且与罩部件B的内表面紧密贴合的方式配设，具有调整电磁波在罩部件B的通过特性的片状或板状的调整部8c。
因此，根据本实施方式的天线装置U，在经由罩部件B接收、发送电磁波时，也能够抑制该电磁波在罩部件B上的反射，由此，能够抑制接收天线3的接收特性的恶化。换言之，根据本实施方式的天线装置U，能够不取决于罩部件B的形状而抑制该电磁波在该罩部件B上的反射，因此，能够提高天线装置U的配设位置的自由度。
特别是，本实施方式的调整部8c的厚度及介电常数以电磁波从调整部8c的端面通过至罩部件B的端面时的该电磁波的行进距离实效上成为λ0/2×n(其中，n表示任意的正的整数，λ0表示电磁波的自由空间波长)的方式进行设定。由此，能够更进一步抑制电磁波在罩部件B上的反射。
(第一实施方式的变形例1)
在上述实施方式的天线装置U中，，罩部件B或调整部8c也可以由层叠体构成。
图9是表示罩部件B由层叠体构成的方式之一例的图。此外，图9表示将托架8的调整部8c放大的侧视剖视图。
图9表示罩部件B通过由沿着罩部件B的厚度方向的厚度t1及介电常数εr1的第一层B1、厚度t3及介电常数εr3的第二层B2、及厚度t4及介电常数εr4的第三层B3构成的层叠体构成的方式。该方式相当于例如在罩部件B的表面形成有涂装膜等的情况等。
在该方式中，罩部件B和调整部8c的一体部件的反射率根据罩部件B的第一层～第三层各自的厚度及相对介电常数而变化，该反射率降低的条件具体而言是满足下式(4)。此外，式(4)的条件与式(3)的条件相同，是电磁波从调整部8c的端面通过至罩部件B的端面时的该电磁波的行进距离实效上成为λ0/2×n(n是任意的正的整数，λ0是电磁波的自由空间波长)的条件。
【式4】
(其中，t1为罩部件B(第一层)的厚度，εr1为罩部件B(第一层)的相对介电常数，t3为罩部件B(第二层)的厚度，εr3为罩部件B(第二层)的相对介电常数，t4为罩部件B(第三层)的厚度，εr4为罩部件B(第三层)的相对介电常数，t2为调整部8c的厚度，εr2为调整部8c的相对介电常数，n为任意的正整数，λ0为发送天线2发送的电磁波的自由空间波长)
因此，在本变形例中，调整部8c的厚度及介电常数考虑罩部件B的第一层～第三层各自的厚度及相对介电常数，以满足式(4)的条件的方式进行设定。
另一方面，即使在由层叠体构成调整部8c的情况下，也能够以与上述相同的方法设定该调整部8c的各层的厚度及介电常数。
此外，如果将该方式上位概念化表现，则罩部件B和调整部8c的一体部件的反射率降低的条件能够如下式(5)那样地表现。因此，调整部8c的厚度及介电常数只要以满足下式(5)的方式进行设定即可。
【式5】
(其中，k为罩部件B和调整部8c的合计层数，ti为合计k层中的第i层的厚度，εri为第i层的相对介电常数，n为任意的正整数，λ0为发送天线2发送的电磁波的自由空间波长)
此外，在托架8的双面胶带8d等也延伸到调整部8c的位置的情况下，只要考虑该双面胶带8d的厚度及介电常数，通过与上述相同的方法设定该调整部8c的各层的厚度及介电常数即可。
如上，根据本变形例的天线装置U，在罩部件B(或调整部8c)由层叠体构成的情况下，能够以电磁波在罩部件B上的反射率降低的方式构成调整部8c。
(第一实施方式的变形例2)
作为构成上述实施方式的托架8的托架8的材料，只要调整部8c由相对于电磁波的透射率高的材料形成即可，对于保持部8a及固定部8b，也可以由与调整部8c不同的材料形成。
图10是本变形例的托架8的侧视剖视图。
在本变形例的托架8上，调整部8c与上述实施方式相同，例如由相对于电磁波的透射率高的树脂材料(例如环氧树脂)形成，另一方面，从抑制电磁波从外界向框体6内射入的观点出发，保持部8a及固定部8b由金属材料(例如铝材)形成。
本变形例的托架8例如可通过使用金属材料由模型等成型了保持部8a及固定部8b后，使用树脂材料安装调整部8c来实现。
这样，根据本变形例的天线装置U，例如能够抑制回波入射到框体6内。
(第一实施方式的变形例3)
上述实施方式的托架8的保持部8a也可以为通过其它保持方式保持框体6的构成。
图11是本变形例的托架8的侧视剖视图。托架8与图5相同，例如为筒形状。也从上述负X方向侧支承框体6的保持构造例如为卡扣或固定镶嵌的构造，具有在将框体6插入托架8后不会自然脱落的功能。
本变形例的保持部8a具有也可以从负X方向侧支承框体6的保持构造。此外，本变形例的保持部8a在上方侧具有开口，框体6通过从保持部8a的该开口插入而被保持于保持部8a。
这样，本变形例的天线装置U从框体6的机械稳定性的观点出发是优选的。
(第一实施方式的变形例4)
上述实施方式的调整部8c对于罩部件B的厚度或相对介电常数在该罩部件B的YZ面内的每一区域不同的方式也同样可以应用。
在该方式中，调整部8c的厚度及相对介电常数只要以与罩部件B的各区域的厚度及相对介电常数对应的方式沿着电磁波的通过方向(X方向)在YZ面内的各区域以满足上述式(3)的条件进行设定即可。
(第二实施方式)
接着，参照图12～图14说明第二实施方式的天线装置U的构成之一例。
本实施方式的天线装置U在通过变更主体部(在此为电路基板1、发送天线2、接收天线3、框体6及天线罩7)的构成，降低反射波从罩部件B到达接收天线3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同的构成，省略说明(以下，对于其它实施方式也相同)。
图12、图13是表示本实施方式的天线装置U的构成之一例的侧视剖视图。此外，图12表示将天线装置U安装于车辆C的罩部件B的状态，图13表示将天线装置U安装于车辆C的罩部件B之前的分解图。
图14是俯视本实施方式的天线装置U的图。此外，图14中，表示了拆下框体6的上面侧的壁部的状态。
本实施方式的电路基板1以基板面的延伸方向与前后方向(即电磁波的接收、发送方向)平行的方式配设。换言之，电路基板1以基板面的延伸方向相对于罩部件B的延伸方向(在此为大致Z轴的方向)交叉的方式配设。
作为本实施方式的发送天线2及接收天线3，例如应用电路基板1的前端侧的方向具有指向特性的端射阵(End-fire Array)天线。此外，本实施方式的发送天线2及接收天线3分别由形成于基板面内的多个天线元件构成(图14中，由沿着Y方向配设的四个端射阵天线构成发送天线2，由沿着Y方向配设的四个端射阵天线构成接收天线3)。
本实施方式的天线罩7以作为电介质透镜起作用的方式成型(以下，也称作“电介质透镜7”)。电介质透镜7将发送天线2发送的电磁波的射束缩小，并向装置外部的前方区域送出。而且，电介质透镜7将发送的电磁波从靶材返回的反射波聚光，并向接收天线3送出。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更优选为将电磁波的射束缩小到将发送天线2发送的电磁波转换成平面波的程度的构成。
电介质透镜7提高发送天线2及接收天线3接收、发送电磁波时的增益，同时抑制来自罩部件B的反射波向接收天线3射入。
作为电介质透镜7，例如可应用前表面(正X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、球透镜、菲涅耳透镜、或上述透镜的组合、或者凹透镜与上述透镜的组合等。或者，作为电介质透镜7，除此之外，也可以将后表面侧向负X方向形成为凸状。
本实施方式的电介质透镜7的形状以在Y方向上不缩小电磁波的射束的方式仅在正X方向上形成为凸状(参照图14)。换言之，就电介质透镜7的侧面的截面形状而言，无论在Y方向的哪一位置，都为大致相同的形状(例如在正X方向上为凸状的半月型)。由此，防止从沿着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而引起物体检测的精度恶化(例如，相互干涉导致的精度恶化或相位差的变化引起的精度恶化)。
本实施方式的托架8可应用与第一实施方式中说明的构成相同的构成。
但是，本实施方式的托架8从进一步降低由罩部件B反射的反射波到达接收天线3的比例的观点出发，优选为以从电介质透镜7送出电磁波的方向(即正X方向)相对于罩部件B的内表面的法线方向倾斜3度以上的方式保持框体6的构成。
[天线装置动作时的电磁波的行为]
接着，参照图15对本实施方式的天线装置U动作时的电磁波的行为、以及在本实施方式的天线装置U中，降低反射波从罩部件B到达接收天线3的的理由进行说明。
图15是表示本实施方式的天线装置U的电磁波的行为的图。此外，图15中，为了便于说明，表示了从电介质透镜7送出电磁波的方向(即正X方向)相对于罩部件B的内表面的法线方向倾斜了3度左右的状态。
在图15中，实线箭头标记F表示天线装置U发送的电磁波。点划线箭头标记Fa表示发送天线2发送的电磁波中、由罩部件B反射的反射波。虚线箭头标记Fb表示发送天线2发送的电磁波中、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，成为一部分被罩部件B反射且返回天线装置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，使用配设于电路基板1的前部区域的发送天线2及接收天线3，与该电路基板1的基板面大致平行地进行电磁波的接收、发送。因此，以电路基板1的基板面的延伸方向与罩部件B的延伸方向交叉的方式进行配设。即，电路基板1的基板面和罩部件B的内表面成为不正对的构成。
因此，来自罩部件B的反射波Fa的大部分未射入框体6内，而向框体6的上下逸出散逸。或者，碰到框体6的反射波Fa也不向罩部件B侧再反射而向该框体6的后方逸出散逸。
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进行电磁波的接收、发送。
因此，来自罩部件B的反射波Fa中到达电介质透镜7的反射波也向该电介质透镜7的非平面部分射入，不在接收天线3聚光而散逸。即，到达电介质透镜7的反射波Fa在穿透了电介质透镜7的情况下，从规定的角度以外到达的反射波Fa也不在接收天线3的位置聚光，因此，在框体6内散逸、或者向框体6外飞散而散逸。另外，在由电介质透镜7反射的情况下，该反射波Fa的反射角变化电介质透镜7的表面的角度量(例如，在为凸形状透镜的情况下，其反射角向离开天线装置的方向变化)，因此，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不在与电路基板1(及框体6)之间进行多重反射而散逸。另外，同样，在本实施方式的天线装置U中，也能够抑制来自罩部件B的反射波Fa绕入并到达接收天线3的位置。另一方面，来自物体的反射波不会被上述构成阻碍，而在与发送的电磁波相同的路径上行进并到达接收天线3的位置。
图16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。
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)之间的距离计算由接收天线3接收的来自规定靶材的反射波的电波强度(即增益)。
在图16中，实线图表表示本实施方式的天线装置U(参照图12)的模拟结果，虚线图表表示现有技术的天线装置100(参照图2)的模拟结果。
图16的图表的纵轴表示由接收天线3接收的来自规定靶材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)，图表的横轴表示罩部件B与发送天线2(及接收天线3)之间的距离。
由图16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，电波强度减弱的区域(图16中为30.25mm的位置、32.0mm的位置)在多个位置呈现。即，在现有技术的天线装置100中，表示因罩部件B与发送天线102之间的极小的距离差异(或角度差异)，来自罩部件B的反射波Fa与来自靶材的反射波发生干涉，存在使检测精度点状恶化的区域。此外，该现象参照图7、图8如上所述。
在这一点上，在本实施方式的天线装置U中，电波强度不存在依赖于罩部件B与发送天线2之间的距离而减弱的区域。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与来自靶材的反射波发生干涉的情况，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。该结果在本实施方式的天线装置U中，特别是表示靶材存在的位置的方位推定的雷达性能提高。
如上，根据本实施方式的天线装置U，使用配设于电路基板1的前部区域的发送天线2及接收天线3，与该电路基板1的基板面大致平行地进行电磁波的接收、发送，且经由电介质透镜7进行装置外部和电磁波的接收、发送。
由此，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)之间进行多重反射，能够抑制当該反射波的一部分到达接收天线3的情况。另外，能够抑制因与罩(保险杠)部件的多重反射而使相位相抵销、输出增益降低的情况。由此，例如能够对天线装置U的各方位均匀地确保增益，能够提高方位推定的精度。
(第三实施方式)
其次，参照图17A～图17B说明第三实施方式的天线装置U。
本实施方式的天线装置U在调整部8c具有频率选择构造(FSS:FrequencySelective Surface)这一点上与第一实施方式不同。
图17A是表示本实施方式的调整部8c具有的频率选择构造之一例的图。另外，图17B是表示本实施方式的调整部8c具有的频率选择构造的其他一例的图。此外，图17A、图17B是从负X方向观察调整部8c的表面的图。
通常，频率选择构造已知为如下构造，通过将与特定的频率对应的导电体图案(也称作共振元件)周期性赋予树脂的两面或单面，使该导电图案与电磁波共振，仅使该频率通过。就频率选择构造而言，例如1元件的大小使用λ/4附近，在与该λ对应的频率上作为表示负的介电常数的超材料动作。
本实施方式的频率选择构造将该公知的频率选择构造适用于调整部8c。本实施方式的频率选择构造沿着调整部8c表面的罩部件B的延伸方向(即YZ平面内)周期性配设与接收、发送的电磁波共振的多个导电体图案8ca而构成。此外，作为导电体图案8ca的形状，除了图17A及图17B所示的形状以外，也可应用公知的任意形状。
此外，构成频率选择构造的导电体图案8ca例如使用金属镀敷等形成于调整部8c的表面。
如上，根据本实施方式的天线装置U，通过在调整部8c设置频率选择构造，能够抑制来自外部空间的电磁波到达接收天线3的程度。由此，能够提高接收天线3的接收特性。
(第四实施方式)
其次，参照图18、图19A～图19D说明第四实施方式的天线装置U。
本实施方式的天线装置U在于调整部8c的开口部6a侧的表面设有凹凸构造这一点上与第一实施方式不同。
图18是表示本实施方式的调整部8c具有的凹凸构造之一例的图。图18是从负Y方向观察调整部8c的凹凸构造的侧视剖视图。
图19A是本实施方式的调整部8c具有的凹凸构造的俯视图。另外，图19B、图19C、图19D分别是表示本实施方式的调整部8c具有的凹凸构造的其他一例的图。图19A～图19D均是从负X方向观察调整部8c的开口部6a侧的表面的图。
如图18所示，本实施方式的调整部8c的开口部6a侧的表面具有经由台阶相邻的第一平坦区域8cb和第二平坦区域8cc。而且，第一平坦区域8cb和第二平坦区域8cc均与罩部件B的内表面平行地形成，且以彼此的厚度方向上的高度相差λ0/2×(2m－1)(其中，m表示任意的正整数，λ0表示电磁波的自由空间波长)的方式形成。此外，图18中表示了第一平坦区域8cb和第二平坦区域8cc的厚度方向上的高度相差λ0/2的方式。
由此，能够将由第一平坦区域8cb反射的电磁波和由第二平坦区域8cc反射的电磁波设为反相位的关系。即，由此，能够以由第一平坦区域8cb反射的电磁波和由第二平坦区域8cc反射的电磁波抵消的方式抑制返回发送天线2的反射波的产生。
本实施方式的调整部8c的凹凸构造作为在抑制反射波的产生方面更有效的构造，以俯视下第一平坦区域8cb和第二平坦区域8cc的配置关系为格子状(参照图19A、图19B)、条纹状(参照图19C、图19D)、或锯齿状(未图示)的方式交替形成。
另外，俯视下的第一平坦区域8cb的宽度及第二平坦区域8cc的宽度更优选设定为大致λe/2×(2k－1)(其中，k表示任意的正整数，λe表示通过调整部8c时的电磁波的实效波长)。
如上，根据本实施方式的天线装置U，通过在调整部8c应用凹凸构造，能够抑制电磁波向调整部8c射入时的反射，能够实质上提高通过罩部件B及调整部8c时的电磁波的透射率。
(第五实施方式)
在上述各实施方式中，作为天线装置U的应用对象之一例，列举雷达装置进行了说明，但本发明的天线装置U也能够适用于通信装置的用途。
图20是表示第五实施方式的天线装置U之一例的图。
图20表示在搭载于一车辆Ca的天线装置U和搭载于另一个车辆Cb的天线装置U之间进行电磁波的接收、发送，执行通信的状态(所谓车车间通信)。此外，在本实施方式的天线装置U中，只要代替上述的物体检测的信号处理IC4而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能够抑制电磁波在罩部件B上的反射，因此如本实施方式，也能够适用于与其它天线装置进行通信的方式。
(其他实施方式)
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中所示的方式各种组合的方式。
以上对本发明的具体例进行了详细说明，但这些只不过是示例，不限定本发明的保护范围。在权利要求记载的技术中包含将以上所示例的具体例各种变形、变更的技术。
本发明可以通过软件、硬件或与硬件协作的软件来实现。
上述实施方式中使用的各功能块部分或整体地作为集成电路即LS实现，上述实施方式中说明的各工艺也可以部分或整体地通过一个LSI或LSI的组合进行控制。LSI可以由各个芯片构成，也可以以包含功能块的一部分或全部的方式由一个芯片构成。LSI也可以具备数据的输入和输出。LSI根据集成度的不同，也有时称作IC、系统LSI、超级LSI、超级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来实现。另外，也可以利用在制造LSI后可进行编程的FPGA(Field Programmable GateArray)、或可以再构建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。也可应用生物技术等。
本发明的天线装置能够适用于经由罩部件接收、发送电磁波。

Claims (14)

1.一种天线装置，其经由以覆盖装置外部的前方区域的方式配设的罩部件进行电磁波的接收、发送，其中，具备：
电路基板；
天线部，其配设于所述电路基板内，朝向所述前方区域发送所述电磁波，并且接收来自所述前方区域的所述电磁波；
框体，其前表面具有使所述电磁波通过的开口部，以经由该开口部进行所述电磁波的接收、发送的方式收纳所述电路基板；
托架，其保持所述框体，在所述开口部的前方将所述框体固定于所述罩部件，
所述托架具有片状或板状的调整部，其以覆盖所述开口部的所述前方的区域且与所述罩部件的内表面紧密贴合的方式配设，调整所述罩部件上的所述电磁波的通过特性。
2.如权利要求1所述的天线装置，其中，
所述调整部的厚度及介电常数设定为，从所述调整部的所述开口部侧的表面通过至所述罩部件的外表面时的所述电磁波的行进距离实效上成为λ0/2×n，其中，n表示任意的正整数，λ0表示所述电磁波的自由空间波长。
3.如权利要求1所述的天线装置，其中，
所述调整部沿着所述罩部件的内表面延伸的方向以大致相同的厚度形成。
4.如权利要求1所述的天线装置，其中，
所述托架具有固定部，其以在所述罩部件的内表面上包围所述调整部的周围的方式配设，通过固定部件固定于所述罩部件的内表面。
5.如权利要求4所述的天线装置，其中，
所述调整部的厚度比所述固定部的厚度薄。
6.如权利要求1所述的天线装置，其中，
所述托架被一体地树脂成型。
7.如权利要求1所述的天线装置，其中，
所述调整部的所述开口部侧的表面具有由第一平坦区域和第二平坦区域形成的凹凸构造，所述第一平坦区域和第二平坦区域经由台阶而相邻，
所述第一平坦区域和所述第二平坦区域均与所述罩部件的内表面平行地形成，且形成为彼此的所述调整部的厚度方向上的高度相差λ0/2×(2m－1)，其中，m表示任意的正整数，λ0表示所述电磁波的自由空间波长。
8.如权利要求7所述的天线装置，其中，
所述第一平坦区域和所述第二平坦区域以俯视下相互的配置关系为格子状、条纹状或锯齿状的方式交替形成。
9.如权利要求1所述的天线装置，其中，
所述调整部在所述开口部侧或所述罩部件侧的表面具有由与所述电磁波共振的多个导电体图案构成的频率选择构造。
10.如权利要求1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呈水平的方式将所述框体固定于所述罩部件。
11.如权利要求1所述的天线装置，其中，
所述电路基板被配设为，以所述前方为基准，基板面在前后方向上延伸。
12.如权利要求11所述的天线装置，其中，
还具备电介质透镜，其被支承于所述框体的所述开口部，将所述天线部发送的所述电磁波的射束缩小并朝向所述前方区域送出。
13.如权利要求1所述的天线装置，其中，
还具备信号处理部，其基于所述天线部发送的所述电磁波的来自靶材的反射波，进行该靶材的方位推定。
14.如权利要求1所述的天线装置，其中，
所述罩部件是车辆的保险杠部件。
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