CN110579742A - 雷达装置 - Google Patents

Abstract

本发明的一个方式是雷达装置，其搭载于具有前挡风玻璃或后挡风玻璃的车辆，该雷达装置固定于该前挡风玻璃或该后挡风玻璃。雷达装置具有：毫米波雷达，其具有在发射面发射和接收毫米波频带的雷达波的天线；壳体，其收纳毫米波雷达；以及雷达罩。雷达罩具有覆盖发射面的覆盖区域，雷达罩至少在覆盖区域呈薄膜状。

Description

雷达装置

技术领域

本发明涉及搭载于车辆的雷达装置。

背景技术

近年来，在ADAS(Advanced Driver Assistance System：高级驾驶辅助系统)领域中，使用毫米波雷达来作为车载用传感器。毫米波雷达通常设置于车辆的前格栅。在毫米波雷达设置于前格栅的情况下，为了保护天线不受粉尘或水滴等的影响，在雷达的开口部安装有具有密封性和耐久性的雷达罩(例如，参照下述的专利文献1和专利文献2)。另外，近年来，作为检测精度更高的车载用的传感器，存在使毫米波雷达与照相机成为一体的ISF系统。ISF系统通常设置于前挡风玻璃的内侧，在雷达的开口部处安装有雷达罩。

专利文献1：日本特开2002-131413号公报

专利文献2：日本特开2016-006411号公报

在雷达波透过雷达罩时会引起雷达波的衰减。作为抑制该衰减的方法，以往公知有如下方法：使雷达罩的厚度为雷达罩中的雷达波的波长的二分之一的整数倍。但是，即使使用该方法，由于雷达波在穿过雷达罩时一部分被吸收，因此无法避免发生一定的衰减。

发明内容

鉴于上述的课题，本发明的目的之一在于，提供具有能够减小雷达波的损失的雷达罩的雷达装置。

本发明的一个方式是雷达装置，其搭载于具有前挡风玻璃或后挡风玻璃的车辆，该雷达装置固定于该前挡风玻璃或后挡风玻璃。所述雷达装置具有：毫米波雷达，其具有在发射面发射和接收毫米波频带的雷达波的天线；壳体，其收纳所述毫米波雷达；以及雷达罩。所述雷达罩具有覆盖所述发射面的覆盖区域，所述雷达罩至少在所述覆盖区域呈薄膜状。

根据本发明的雷达装置，能够提供具有能够减小雷达波的损失的雷达罩的雷达装置。

附图说明

图1是从示出搭载了雷达装置的车辆的结构的侧面侧进行观察的剖视图。

图2是示出雷达装置和雷达罩的结构的立体图。

图3A是示出雷达罩的结构的俯视图。

图3B是示出雷达罩的结构的侧视图。

图4是示出第1实施方式的雷达装置的立体图。

图5是示出第2实施方式的第1例的雷达装置的局部剖视图。

图6是示出第2实施方式的第2例的雷达装置的局部剖视图。

图7是示出第2实施方式的第3例的雷达装置的局部剖视图。

图8是能够作为第1实施方式和第2实施方式的天线的变形例而采用的贴片天线的立体图。

标号说明

1：车辆；2：雷达装置；3、103、203、303：雷达罩；3a：覆盖区域；4：传感器单元；10：车体；11：车室内空间；12：前挡风玻璃；13：后挡风玻璃；14：顶棚；15：地板；20：毫米波雷达；21、421：天线；22：开口部；123、223、323：壳体；124、224：支承部；325：框架部；326：外框；327：内框；28、428：发射面；30、130、230、330：主体部；30a、130a、230a：一侧的面；30b、130b、230b：另一侧的面；31a：短边；31b：长边；32：粘接剂层；40：照相机。

具体实施方式

(车辆的结构)

图1所示的车辆1是搭载有雷达装置2的车辆。车辆1具有：车体10；车室内空间11，其设置在车辆1的内部；前挡风玻璃12，其设置于车辆1的前侧；以及后挡风玻璃13，其设置于车辆1的后侧。车室内空间11是被顶棚14、地板15以及车体10的侧部围绕而成的空间。车室内空间11可以是相对于车体10的外部密闭的空间，但也可以例如是顶棚14开放的状态。

前挡风玻璃12固定于车体10的前侧的顶棚14，配置在车室内空间11与车体10的外侧之间。后挡风玻璃13固定于车体的后侧的顶棚14，配置在车室内空间11与车体10的外侧之间。前挡风玻璃12和后挡风玻璃13的材质、大小等没有特别限定。另外，虽然未标注标号，但车辆1具有使车体10移动的驱动机构。驱动机构由发动机、操纵机构、动力传递机构、车轮等构成。

(雷达装置的结构)

雷达装置2是在避免与障碍物等的碰撞或辅助驾驶者的驾驶时所使用的装置。雷达装置2向车辆的前方或后方照射毫米波。雷达装置2接收被测定物所反射的雷达波，从而对至被测定物的距离进行检测。由此，雷达装置2穿过前挡风玻璃12(或后挡风玻璃13)对车辆1的前方(或后方)进行监视。

通常，毫米波是指30GHz以上且300GHz以下的频率的雷达波。另外，将20GHz以上且小于30GHZ的频率的雷达波称作“准毫米波”。本实施方式的雷达装置2不仅可以照射毫米波，也可以照射准毫米波。在本说明书中，在没有特别说明的情况下，毫米波的意思是包含准毫米波的频带在内的20GHz以上且300GHz以下的频带的雷达波。

雷达装置2经由托架等夹具固定于前挡风玻璃12的内表面12a或后挡风玻璃13的内表面13a而配置于车室内空间11。

如图2所示，雷达装置2具有：毫米波雷达20，其具有在发射面28发射和接收毫米波频带的雷达波的天线21；壳体23，其收纳毫米波雷达20；以及雷达罩3。

本实施方式的天线21是喇叭天线(horn Antenna)。天线21包含用于发射雷达波的多个发射用喇叭天线和用于接收雷达波的多个接收用喇叭天线。发射用喇叭天线和接收用喇叭天线分别沿水平方向并列配置。

天线21具有波导管，该波导管具有在朝向检测对象物的前表面21a开口的开口部22。在波导管的基端设置有省略图示的供电部。作为本实施方式的天线21的供电部，例如采用具有矩形板状的基板(例如印刷基板)的缝隙天线。

天线21具有2个以上的开口部22。开口部22相对于基板的1个边在铅垂方向和与该铅直方向垂直的水平方向上排列2个以上。天线21从开口部22进行雷达波的发射和接收。开口部22构成从天线21的内部向外部发射雷达波的假想的发射面28。即，天线21在发射面28发射和接收雷达波。发射面28是穿过开口部22的内缘的假想的平面。发射面28是天线21的前表面21a的开口部22的内侧的区域。本实施方式的天线21具有多个开口部22。因此，天线21具有多个发射面28。

在被固定于前挡风玻璃12的内表面12a或后挡风玻璃13的内表面13a的状态的毫米波雷达20中，能够从天线21穿过前挡风玻璃12或后挡风玻璃13朝向外部发射作为毫米波频带的电波的雷达波。然后，该雷达波被外部的被测定物反射，穿过前挡风玻璃12或后挡风玻璃13返回到车室内空间11而成为反射波，天线21能够接收该反射波。

在雷达装置2中也可以安装光学系统的传感器单元4。传感器单元4具有对被测定物进行拍摄的照相机40。照相机40是单眼照相机等光学传感器。这样，雷达装置2也可以是照相机40与毫米波雷达20相互固定的一体型的融合结构。

(雷达罩的结构)

以下，一边参照附图，一边对雷达罩3的实施方式进行说明。雷达罩3是用于通过覆盖天线21的发射面28来对发射面28进行保护的天线罩。

(第1实施方式)

雷达罩3的至少一部分呈薄膜状。这里，“至少一部分”不是指雷达罩3的全部，而是指雷达罩3的整体结构中的一部分。因此，雷达罩3只要局部成为薄膜状即可，成为薄膜状的部分以外的部分可以是任何形状。

雷达罩3覆盖固定于前挡风玻璃12的内表面12a或后挡风玻璃13的内表面13a中的任意面的雷达装置2的天线21的前表面21a。由此，雷达罩3能够覆盖天线21的发射面28。雷达罩3配置在图1所示的前挡风玻璃12的内表面12a或后挡风玻璃13的内表面13a与雷达装置2之间。

进而，对雷达罩3的详细结构进行说明。

如图3A所示，雷达罩3在俯视时呈矩形状。雷达罩3具有覆盖发射面28的覆盖区域3a。覆盖区域3a是在俯视时与发射面28重叠的区域。雷达罩3至少在覆盖区域3a处呈薄膜状。从天线21的发射面28发射的雷达波和被测定物所反射并被天线21的发射面28接收的雷达波穿过雷达罩3的覆盖区域3a。

如图3B所示，雷达罩3具有：主体部30，其为薄膜状的部件；以及粘接剂层32，其设置于主体部30的一侧的面的至少一部分。

如图3A所示，主体部30是具有短边31a和长边31b的薄膜状的部件。主体部30在俯视时呈矩形状，但并不限定于该形状，只要是具有能够覆盖图2所示的天线21的所有开口部22的大小的形状即可。通过使主体部30覆盖开口部22，能够抑制尘埃等异物从开口部22侵入天线21的内部，从而提高天线21的可靠性。另外，通过使主体部30覆盖开口部22，开口部22不会露出到外部，从而能够提高雷达装置2的外观性。

如图3B所示，粘接剂层32位于主体部30的一侧的面30a的整体或一侧的面30a的边缘侧。在图3B的例子中，粘合剂层32位于一侧的面30a的整体。在雷达罩3中，具有粘接剂层32的一侧的面30a侧粘接于天线21的前表面21a。雷达罩3可以在主体部30的一侧的面30a的一部分上具有粘接剂层32，也可以沿着一侧的面30a的边缘侧例如呈矩形框状具有粘接剂层32。即，粘接剂层32只要设置在主体部30的一侧的面30a的至少一部分即可。另外，主体部30也可以在一侧的面30a的相反侧的另一侧的面30b上具有粘接剂层32。

根据本实施方式，由于雷达罩3在主体部30的一侧的面30a的至少一部分具有粘接剂层32，因此能够容易地将雷达罩3固定在天线21的前表面21a上。

粘接剂层32优选为在俯视时不与天线21的发射面28重叠。即，粘接剂层32优选为设置于除覆盖区域3a以外的区域3b。如后所述，本实施方式的雷达装置2通过限制雷达罩3的厚度，抑制穿过雷达罩3的雷达波的衰减。雷达罩3的厚度是主体部30的厚度与粘接剂层32的厚度的总和。通过在覆盖区域3a不设置粘接剂层32，能够使覆盖区域3a的粘接剂层32的厚度为0。由此，能够更有效地抑制穿过雷达罩3而被发射面28发射和接收的雷达波的衰减。

另外，在主体部30的一侧的面30a上，由于覆盖区域3a在俯视时与开口部22重叠，因此即使在覆盖区域3a设置了粘接剂层32，覆盖区域3a的粘接剂层32也对雷达罩3与天线21的固定没有贡献。因此，即使在覆盖区域3a不设置粘接剂层32的情况下，也不会降低雷达罩3与天线21的固定强度。

覆盖区域3a的雷达罩3的厚度T优选为20μm以上且小于50μm。以往，对天线的发射进行保护的雷达罩被使用于安装在车体的外侧(例如前格栅)的雷达装置。例如鉴于恶劣天气等实际的车辆的行驶环境，为了良好地对天线进行保护而使该雷达罩较厚(例如2mm以上)。这里，当主体部30的长边方向的宽度W例如为50mm，且覆盖区域3a的雷达罩3的厚度T为50μm的情况下，本实施方式所示的雷达罩3的厚度是相对于主体部30的宽度方向的1000分之1左右。这样，即使使雷达罩3变薄，由于雷达罩3使用于配置在车室内空间11中的雷达装置2，因此不受车辆1的行驶环境影响。因此，雷达罩3能够以上述的20μm以上且小于50μm的厚度良好地对天线21的发射面28进行保护。另外，雷达罩的宽度与厚度的比例优选为2000分之1以上且500分之1以下。另外，除覆盖区域3a之外的区域3b的雷达罩3的厚度可以与覆盖区域3a的雷达罩的厚度一致，也可以不一致。

根据本实施方式，雷达罩3至少在覆盖区域3a呈薄膜状。即，与呈板状的情况相比较，本实施方式的雷达罩3至少在覆盖区域3a足够薄。因此，能够充分地抑制雷达波穿过覆盖区域3a时的衰减。

本实施方式的雷达装置2配置在车室内空间11中。从雷达装置2发射的雷达波在直至被被测定物反射而被雷达装置2接收的期间，两次穿过前挡风玻璃12。雷达波在穿过前挡风玻璃12时衰减，因此在将雷达装置2配置在车室内空间11中的情况下，需要考虑前挡风玻璃12对雷达波的衰减。根据本实施方式，通过使雷达罩3为薄膜状而抑制雷达波穿过雷达罩3时的衰减。因此，在因前挡风玻璃12的存在而导致无法避免雷达波的衰减的状况下，能够防止雷达波进一步地衰减。

在本实施方式中，覆盖区域3a的雷达罩3的厚度优选小于50μm。通过使覆盖区域3a的雷达罩3的厚度小于50μm，能够更有效地抑制雷达波的衰减。

另外，在本实施方式中，覆盖区域3a的雷达罩3的厚度优选为20μm以上。由此，对雷达罩3施加充分的强度，即使在假定的负荷的范围内对雷达罩3施加力的情况下，也能够抑制在雷达罩3上产生龟裂。

如图4所示，雷达罩3粘接在雷达装置2的天线21的前表面21a上而使用。具体而言，雷达罩3在被沿主体部30的短边方向和长边方向中的任意一方或者双方施加了张力的状态下，覆盖天线21的发射面28。换言之，雷达罩3在被沿与主体部30的厚度方向垂直的方向施加了张力的状态下，覆盖天线21的发射面28。操作者一边沿短边方向或长边方向拉伸雷达罩3，一边从具有粘接剂层32的一侧的面30a侧将雷达罩3粘贴在天线21的基板的露出的面上。其结果为，使雷达罩3的一侧的面30a粘接于天线21而不会在主体部30上产生褶皱或松弛。另外，对主体部30施加张力的手段没有特别限定。例如，操作者可以手动拉伸雷达罩3，也可以使用能够扩张薄膜状的部件的设备来拉伸雷达罩3。另外，也可以通过加热雷达罩3而在其热膨胀的状态下粘贴于天线21，从而在放冷后施加张力。

面向前挡风玻璃12或者后挡风玻璃13的一侧的雷达罩3的面(即，本实施方式的主体部30的另一侧的面30b)优选为黑色。雷达罩3的另一侧的面30b是与车辆1的外侧对置的面。通过使雷达罩3的另一侧的面30b为黑色，能够在从车辆1的外侧观察时使雷达装置2不明显。另外，根据本实施方式，在从车辆1的外侧观察时能够防止天线21的开口部22露出，从而能够确保车辆1的美观。这样，根据本发明的雷达罩3，能够以比以往的雷达罩更薄的方式粘接于天线21的前表面21a，从而能够减小雷达波的损失。

(第2实施方式)

作为雷达罩的第2实施方式，图5至图7示出了不将雷达罩103、203、303直接粘接在天线21的前表面21a上而在远离天线21的位置对雷达罩3进行支承的状态。另外，在第2实施方式的各例中，对与上述实施方式相同方式的构成要素标注相同标号并省略其说明。

(第2实施方式的第1例)

图5所示的第1例的雷达罩103在远离天线21的位置被支承部124支承。在本例中，收纳毫米波雷达20的壳体123具有支承部124，该支承部124被设置为一端在毫米波雷达20的外缘侧向远离天线21的方向突出。在本例中，支承部124是与壳体123不同的部件，但也可以使壳体123的端部比天线21的位置向上方侧突出而将该端部作为支承部。

与上述的实施方式相同，本例的雷达罩103具有主体部130，该主体部130是具有短边和长边的薄膜状的部件。雷达罩103在覆盖天线21的发射面28(在图5中省略)的覆盖区域3a(在图5中省略)呈薄膜状。

在雷达罩103远离天线21的位置，主体部130的一侧的面130a粘接或焊接于支承部124的一端124a，另一侧的面130b向外侧露出。此时，成为沿与主体部130的厚度方向垂直的方向向主体部130施加张力的状态。这样，雷达罩103被支承部124水平地支承而不会在主体部130上产生褶皱或松弛。

在本例中，在天线21与雷达罩103之间设置有沿雷达罩103的厚度方向扩展的间隙。因此，雷达罩103不与天线21的前表面21a接触。由此，即使对雷达罩103施加了张力，也能够抑制雷达罩103沿天线21的前表面21a挠曲。其结果为，能够将雷达罩103的另一侧的面130b保持为平面，从而能够提高雷达罩103的外观性。

(第2实施方式的第2例)

与第1例相同，图6所示的第2例的雷达罩203在远离天线21的位置被支承。即，与第1例相同，在本例的雷达罩203与天线21之间设置有沿雷达罩203的厚度方向扩展的间隙。

在本例中，收纳毫米波雷达20的壳体223具有支承部224，该支承部224被设置为一端在毫米波雷达20的外缘侧向远离天线21的方向突出。在本例中，支承部224是与壳体223不同的部件，但也可以使壳体223的端部比天线21的位置向上方侧突出而将该端部作为支承部。

与上述实施方式相同，本例的雷达罩203具有主体部230，该主体部230是具有短边和长边的薄膜状的部件。雷达罩203在覆盖天线21的发射面28(在图6中省略)的覆盖区域3a(在图6中省略)呈薄膜状。

在本例中，主体部230的一侧的面230a被粘接或焊接为环绕支承部224的侧方侧的一端224b，另一侧的面230b向外侧露出。此时，成为沿与主体部230的厚度方向垂直的方向向主体部230施加张力的状态。这样，雷达罩203被支承部224水平地支承而不会在主体部230上产生褶皱或松弛。

(第2实施方式的第3例)

与第1例和第2例相同，图7所示的第3例的雷达罩303在远离天线21的位置被支承。即，与第1例和第2例相同，在本例的雷达罩303与天线21之间设置有沿雷达罩303的厚度方向扩展的间隙。

与上述实施方式相同，本例的雷达罩303具有主体部330，该主体部330是具有短边和长边的薄膜状的部件。雷达罩303在覆盖天线21的发射面28(在图7中省略)的覆盖区域3a(在图7中省略)呈薄膜状。

在本例中，收纳毫米波雷达20的壳体323具有框架部325，该框架部325具有外框326和嵌于外框326的内侧的内框327。框架部325例如是刺绣框结构，能够使雷达罩303的主体部330穿过外框326与内框327之间而被夹持。

在利用框架部325对雷达罩303进行保持的情况下，使外框326远离内框327而在外框326与内框327之间设置间隙，在使雷达罩303的主体部330穿过该间隙之后，利用螺钉等使外框326接近内框327，从而夹住主体部330。雷达罩303在被沿主体部330的短边方向或长边方向施加了张力的状态下，主体部330的端部被外框326和内框327保持。由此，雷达罩303被框架部325水平地支承而不会在主体部330上产生褶皱或松弛。

在第1实施方式和第2实施方式的各例中，雷达罩3、103、203、303的材质优选为包含聚对苯二甲酸乙二醇酯的树脂。更具体而言，雷达罩3、103、203、303的主体部30、130、230、330优选为包含聚对苯二甲酸乙二醇酯的树脂。

另外，在第1实施方式和第2实施方式的各例中，雷达罩3、103、203、303的材质也可以是包含聚碳酸酯的树脂。更具体而言，雷达罩3、103、203、303的主体部30、130、230、330也可以是包含聚碳酸酯的树脂。

(天线的变形例)

上述实施方式的天线21的结构只不过是一个方式，只要是能够发射和接收毫米波频带的雷达波的天线即可，也可以采用其他天线。在上述的各实施方式的雷达装置2中，也可以代替天线21而使用变形例的天线421(参照图8)。变形例的天线421是贴片天线。变形例的天线421具有板状的电介质基板421t，在该电介质基板421t的面上具有多个贴片421p。多个贴片421p分别经由馈送带线路421r与馈送点421q相连。变形例的天线421具有发射面428。发射面428由贴片421p的表面构成。天线421在发射面428发射和接收雷达波。在采用本变形例的天线421的情况下，雷达罩3层叠于电介质基板421t而配置。

上述实施方式所示的车辆1是一个例子。车辆1不限于乘用车，也可以是卡车、列车等各种用途的车辆。此外，不限定于有人驾驶的车辆，也可以是工厂内的无人搬运车等无人驾驶车辆。

上述实施方式所示的雷达装置2是一个例子。雷达装置2搭载于各种用途的车辆。

上述实施方式所示的天线21能够使用于利用天线的所有技术领域。

产业上的可利用性

本发明的雷达罩3能够利用于在室内使用的雷达装置。

Claims (11)

1.一种雷达装置，其搭载于车辆，穿过前挡风玻璃或后挡风玻璃对车辆的前方或者后方进行监视，其中，

该雷达装置具有：

毫米波雷达，其具有在发射面发射和接收毫米波频带的雷达波的天线；

壳体，其收纳所述毫米波雷达；以及

雷达罩，

所述雷达罩具有覆盖所述发射面的覆盖区域，

所述雷达罩至少在所述覆盖区域呈薄膜状。

2.根据权利要求1所述的雷达装置，其中，

所述雷达罩具有：

主体部，其是具有短边和长边的薄膜状的部件；以及

粘接剂层，其设置于所述主体部的一侧的面的至少一部分，

所述雷达罩在被沿与所述主体部的厚度方向垂直的方向施加了张力的状态下，覆盖所述天线的所述发射面，

所述雷达罩的所述一侧的面粘接于所述天线。

3.根据权利要求1或2所述的雷达装置，其中，

所述雷达罩具有主体部，该主体部是具有短边和长边的薄膜状的部件，

所述壳体具有支承部，该支承部被设置为一端在所述毫米波雷达的外缘侧向远离所述天线的方向突出，

在所述雷达罩中，在远离所述天线的位置所述主体部的一侧的面粘接或焊接于所述支承部的所述一端，

所述主体部被沿与该主体部的厚度方向垂直的方向施加张力。

4.根据权利要求1至3中的任意一项所述的雷达装置，其中，

所述雷达罩具有主体部，该主体部是具有短边和长边的薄膜状的部件，

所述壳体具有框架部，该框架部具有外框和嵌于所述外框的内侧的内框，

所述雷达罩在被沿与所述主体部的厚度方向垂直的方向施加了张力的状态下，所述主体部的端部被所述外框与所述内框保持。

5.根据权利要求3或4所述的雷达装置，其中，

在所述天线与所述雷达罩之间设置有沿所述雷达罩的厚度方向扩展的间隙。

6.根据权利要求1至5中的任意一项所述的雷达装置，其中，

所述覆盖区域的所述雷达罩的厚度为20μm以上且小于50μm。

7.根据权利要求1至6中的任意一项所述的雷达装置，其中，

所述雷达罩的材质是包含聚对苯二甲酸乙二醇酯的树脂。

8.根据权利要求1至6中的任意一项所述的雷达装置，其中，

所述雷达罩的材质是包含聚碳酸酯的树脂。

9.根据权利要求1至8中的任意一项所述的雷达装置，其中，

在所述雷达装置中安装有光学系统的传感器单元，

所述传感器单元具有对被测定物进行拍摄的照相机。

10.根据权利要求1至9中的任意一项所述的雷达装置，其中，

所述天线是贴片天线。

11.根据权利要求1至9中的任意一项所述的雷达装置，其中，

所述天线是喇叭天线。