CN110582706B - 雷达装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及雷达装置。是利用雷达波来探测物体的雷达装置(1)，具备天线面(33)和罩部(4)。天线面具备被配置在配置直线上的至少一个阵列天线(34)，该配置直线是同一直线。以天线面为分界，将放射雷达波的一侧作为天线前方，罩部覆盖阵列天线的天线前方。至少一个阵列天线分别具备至少一个单位天线(341)，该单位天线被配置为放射相同的相位的雷达波的多个天线元件(32)与配置直线同一方向。单位天线沿着天线面在与配置直线正交的方向上排列。而且，罩部构成为雷达波的入射角成为布鲁斯特角以下。

Description

雷达装置

技术领域

本公开涉及利用雷达波来探测物体的雷达装置。

背景技术

在专利文献1中记载了一种通过天线罩的形状抵消反射波，并抑制天线接收反射波的天线罩。该天线罩的形状为朝向与天线面相反方向凸出的角锥状。

即，与天线面端部相比，越往天线面中央，其位置处的天线面和天线罩的垂直方向的距离越长。由于该距离的不同，被天线罩反射的反射波的相位引起不同，合成不同的相位彼此的反射波。由此，那些反射波被抵消，与将天线罩的形状设为与天线面平行的形状的情况相比，能够抑制天线接收被天线罩反射的反射波。其结果是能够抑制雷达装置引起误探测、灵敏度降低的可能性。

专利文献1:日本特开2009－284287号公报

然而，发明人的详细的研究的结果是，在这样的通过天线罩的形状抵消反射波并抑制天线接收反射波的方法中，取决于从天线面向天线罩入射的入射角的角度，存在没有抵消反射波的方位，针对该方位，发现了产生灵敏度降低这个课题。

发明内容

本公开的一个方面在于提供通过抑制雷达装置的灵敏度降低来提高检测精度的技术。

本公开的一个方式是利用雷达波来探测物体的雷达装置，具备天线面和罩部。

天线面具备被配置在配置直线上的至少一个阵列天线，该配置直线是同一直线。以天线面为分界，将放射雷达波的一侧作为天线前方，罩部覆盖阵列天线的天线前方。至少一个阵列天线分别具备至少一个单位天线，该单位天线被配置为放射相同的相位的雷达波的多个天线元件与配置直线同一方向。单位天线沿着天线面在与配置直线正交的方向上排列。将与配置直线同一平面且与天线面正交的虚拟的面作为天线中心面，在与天线中心面正交的天线剖面中，以天线中心面和天线面相交的位置为天线中心。将与天线面对置的罩部的面亦即罩内面上的点、且雷达波入射的任意的点作为入射点，将入射点处的相对于罩内面的法线和连结该入射点以及天线中心的虚拟线在入射点所成的角度作为入射角。罩部构成为该入射角成为布鲁斯特角以下。

根据这样的结构，通过抑制雷达装置的灵敏度降低，能够提高检测精度。

此外，权利要求书所记载的括号内的附图标记表示与作为一个方式后述的实施方式所记载的具体单元的对应关系，并不限定本公开的技术范围。

附图说明

图1是雷达装置的立体图。

图2是表示雷达装置的图1中的II－II线的天线剖面的剖视图。

图3是表示从与天线面对置的方向观察的雷达装置的结构的图。

图4是表示水平偏振波的反射率相对于向罩部的入射角的图。

图5是表示矩形的罩部中的理论计算上的透过率的图。

图6是表示实施方式所示的罩部中的理论计算上的透过率的图。

图7是表示以往的罩部和实施方式的罩部的构造的图。

图8是表示以往的罩部、实施方式所示的罩部以及无罩部的各个的3ch天线中的绝对增益相对于探测角度的图。

图9是表示以往的罩部，实施方式所示的罩部以及无罩部的各个的1ch天线中的绝对增益相对于探测角度的图。

图10是表示以往的罩部、实施方式所示的罩部以及无罩部的各个中的方位精度相对于探测角度的图。

图11是表示变形例中的雷达装置的构造的图。

图12是表示变形例中的雷达装置的构造的图。

具体实施方式

以下，参照附图，对本公开的实施方式进行说明。

[1.实施方式]

[结构]

本实施方式的雷达装置1放射雷达波，并接收来自反射了该雷达波的物体的反射波雷达波是具有预先决定的频率的电波，例如是毫米波等。

如图1以及图2所示，雷达装置1具备框体2、元件部3、罩部4。

框体2对使用雷达装置1来检测周围存在的物体的雷达主体进行收纳。框体2在周边部具有凹凸形状的嵌合部21，通过嵌合部21来固定框体2和罩部4。此外，雷达主体具备经由元件部3收发雷达波以及反射波的收发电路、对由收发电路获得的接收信号进行处理并求出至少包括与反射雷达波的物体的距离的与该物体有关的信息的信号处理部等。

如图3所示，元件部3具备天线基板31。天线基板31的形状是长方形。此处，构成天线基板31的两组的相对的边中，将长的一方也称为长边，将短的一方也称为短边。例如如图3所示，天线基板31可以是角的部分被切下的形状。

将与天线基板31的面垂直的坐标轴设为z轴，将与z轴垂直的坐标轴分别设为x轴、y轴。另外，x轴以及y轴分别相互正交，将天线基板31的短边方向设为x轴，将长边方向设为y轴。以下，将x轴方向也称为天线偏振波方向，将y轴方向也称为纵深方向。另外，将z轴的正方向，即放射电波的方向也称为前方，将z轴的负方向也称为后方。

另外，天线基板31在其一个面形成有收发电波的两个阵列天线34。将两个阵列天线34的x轴方向的中心作为天线中心。

阵列天线34分别被配置为天线中心在与y轴相同方向的同一直线上。以下将该直线称为配置直线。另外，如图2所示，将形成有阵列天线34的天线基板31的面称为天线面33。此处，以天线面33为分界，将放射雷达波的一侧称为天线前方，将其相反侧称为天线后方。

另外，对于天线基板31，与天线面33相反侧的面被固定在框体2上，框体2作为接地发挥作用。将与yz面平行的面、且通过天线中心的虚拟的面称为天线中心面。即，天线中心面是与配置直线同一平面且与天线面正交的面。

如图3所示，在天线基板31的短边方向的中央形成的两个阵列天线34均为同样的结构。两个阵列天线34中，一个用作发送天线，另一个用作接收天线。阵列天线34具备多个天线元件32。天线元件32相对于天线基板31沿着x轴方向以及y轴方向分别多个二维地排列。而且，沿着y轴方向，即纵深方向排列成1列的多个天线元件32分别构成一个单位天线341。即，单位天线341被配置为多个天线元件32与配置直线相同方向。阵列天线34具有沿着x轴方向排列五个单位天线341的构造。另外，多个单位天线341每隔单位天线341放射同相位的雷达波。以下，将构成阵列天线34的单位天线341各个从x坐标较小的单位天线起依次称为1ch天线～5ch天线。

罩部4由使元件部3中收发的电波以低损失透过的电介质形成。具体而言，罩部4的相对介电常数εr是3.6。而且，罩部4具有在被固定在框体2上时与天线中心面对称的形状。罩部4具备固定部41和透过部42，在透过部42的端部具备固定部41。

如表示天线剖面的图2所示，固定部41具备凹凸形状。罩部4和框体2通过固定部41的凹凸形状和嵌合部21的凹凸形状嵌合而被固定于预先决定的位置。罩部4通过被固定于框体2而与框体2一起形成收纳元件部3的空间，保护元件部3。此处，构成罩部4的面中，将与天线面33对置的面也称为罩内面。

透过部42的厚度形成为均匀、且成为对从元件部3放射的雷达波的使用频率的罩部4中的有效波长的一半的厚度。此处，将透过部42的厚度也称为罩厚。

透过部42的中央部分成为与天线面33平行的平面形状，将该平面形状的部分也称为平面部61。平面部61的范围是与将罩部4固定在框体2时在天线中心处相对于天线中心面在x轴方向上扩大了调整角的范围重叠的范围。在本实施方式中，调整角被设定为布鲁斯特角B。布鲁斯特角B是指在折射率不同的物质的界面中，水平偏振波的反射率成为零的入射角。此处，入射角用入射点处的法线和连结该入射点以及天线中心的直线所成的角度表示，该入射点是在天线剖面中罩内面处雷达波入射的点。

另一方面，透过部42的中央部分以外的部分成为曲面形状，将该中央部分以外的部分也称为调整部62。调整部62的该曲面形状是在通过调整部62的罩内面上的任意的点的xz平面中，该任意的点处的入射角成为布鲁斯特角B的形状。

[作用]

如以上详述那样，在平面部61的罩内面中，从阵列天线34放射的雷达波的入射角成为布鲁斯特角B以下。另一方面，在调整部62的罩内面中，从阵列天线34放射的雷达波的入射角成为布鲁斯特角B。

如图4所示，对于罩部4的相对介电常数εr为3.6时的入射角和雷达波的水平偏振波的反射率的关系而言，在入射角为从0°到布鲁斯特角B的范围中，小于20％，随着入射角增加而减少，在布鲁斯特角B处成为0％。

另一方面，入射角为布鲁斯特角B以上的范围中的水平偏振波的反射率随着入射角增加，入射角与随着小于布鲁斯特角B的范围的入射角的减少幅度相比，急剧地增加，在入射角为90°的情况下，水平偏振波的反射率约为100％。

即，根据本实施方式的雷达装置1，由于入射至透过部42的雷达波在透过部42处的入射角成为布鲁斯特角B以下，所以透过部42的罩内面处的雷达波的水平偏振波的反射率小于20％。

[效果]

根据以上详述的第一实施方式，起到以下的效果。

(1)由于能够通过罩部4抑制雷达波的水平偏振波的反射率，所以能够抑制水平偏振波的反射所造成的雷达装置灵敏度的降低，并能够提高检测精度。

图5以及图6分别表示以往的罩部以及本实施方式的罩部的天线剖面中的各位置处的理论计算上的透过率相当的透过功率比例。

如图5所示那样，在罩部的形状为矩形的情况下，在雷达波从3ch天线以及5ch天线的各个向罩部入射的入射角成为布鲁斯特角B的位置a1～a4处，透过功率比例成为100％。然而，在比位置a1～a4更靠外侧，换言之，在比位置a1～a4更远离放射雷达波的天线的位置处，入射角大于布鲁斯特角B。因此，对被放射的雷达波的透过功率比例降低，存在低于90％的点。

与此相对，如图6所示那样，本实施方式的罩部4具有的透过部42在罩内面中相对于天线中心面成大于布鲁斯特角B的角度的位置处具有曲面形状。该曲面形状是从天线中心放射的雷达波的入射角成为布鲁斯特角B那样的形状。

由此，与罩部的形状为矩形相比，入射角变小。因此，透过功率比例不低于90％。换句话说，根据本实施方式，能够抑制透过功率比例的降低。

(2)根据本实施方式的雷达装置1，与以往的角锥状的罩部A相比，能够小型化。即，如图7所示，在以往的角锥状的罩部A中，为了对接收到的雷达波和被罩部A反射的雷达波之间赋予相位差而需要高度以使顶点部分相对于天线面33分离1波长。然而，在本实施方式中，由于不需要，所以能够小型化。

(3)根据本实施方式，与以往的角锥状的罩部A相比，改善绝对增益。即，与以往的角锥状的罩部A相比，能够抑制设置罩部所造成的增益的损失。如图8所示，改善阵列天线34中央的单位天线341亦即3ch天线中的绝对增益。另外，如图9所示，对于从阵列天线34端部的单位天线341亦即1ch天线放出的雷达波，绝对增益也观察到改善。即，改善零点处的绝对增益的降低。此外，此处所说的零点是指由于雷达波的抵消而产生绝对增益的降低的点。另外，在探测角度为30°以上的范围，即，入射角变大的位置处，尤其改善绝对增益。

(4)根据本实施方式的雷达装置1，方位精度提高。此处所说的方位精度是指相对于本来应检测的方位和实际测定出的方位的偏离的精度。即，如图10所示，若比较针对雷达波的每个探测角度的方位精度，则在使用本实施方式的罩部4的情况下，与使用以往的罩部的情况相比，方位精度的偏差变小。

[2.其它实施方式]

以上，对本公开的实施方式进行了说明，但本公开并不限于上述的实施方式，能够进行各种变形并实施。

(1)在本实施方式中，在天线基板31的短边方向的中央形成两个阵列天线34，但形成两个阵列天线34的位置并不限于天线基板31的短边方向的中央。例如，如图11所示，也可以形成两个阵列天线34a的位置和天线基板31a的中央的位置偏移的形状。另外，在这样的情况下，透过部42a的形状可以是以下那样的形状。即，透过部42a的形状也可以是雷达波相对于以天线中心面为分界，天线中心面相对于天线基板31a偏移的方向上存在的调整部621a的入射角为布鲁斯特角B以下的角度C的形状。另外，雷达波相对于与天线中心面相对于天线基板31偏移的方向相反侧存在的调整部622a的入射角成为布鲁斯特角B的形状。

(2)在本实施方式中，调整角被设定为布鲁斯特角B。然而，调整角并不限于布鲁斯特角B。例如，透过部42的中央部分也与调整部62同样可以是在通过罩内面上的任意的点的xz平面中，该任意的点处的入射角成为布鲁斯特角B的形状。但是，从天线中心观察的正面方向即，天线中心处的相对于天线面33的法线和罩部内面相交的点是不连续的，所以该点处的入射角不会成为布鲁斯特角B。

(3)另外，在本实施方式中，调整部62的形状是曲面形状，但调整部62的形状并不限于此。例如，如图12所示，调整部62a的形状也可以是该调整部62a中的从3ch天线入射的雷达波的入射角在全部范围成为布鲁斯特角B以下那样的平面形状。在是这样的形状的情况下，无需将罩部4a加工成曲面，例如能够抑制由于加工成曲面的制造成本。

(4)可以通过多个构成要素来实现上述实施方式中的一个构成要素具有的多个功能，或通过多个构成要素来实现一个构成要素具有的一个功能。另外，也可以通过一个构成要素来实现多个构成要素具有的多个功能，或通过一个构成要素来实现通过多个构成要素实现的一个功能。另外，也可以省略上述实施方式的构成的一部分。另外，也可以对其它上述实施方式的构成附加或者置换上述实施方式的构成的至少一部分。此外，包含在根据权利要求书所记载的词句确定的技术思想中所有方式是本公开的实施方式。

Claims (4)

1.一种雷达装置，是利用雷达波来探测物体的雷达装置(1)，具备：

天线面(33)，具备被配置在作为同一直线的配置直线上的至少一个阵列天线(34)；以及

罩部(4)，以上述天线面为分界将放射上述雷达波的一侧作为天线前方来覆盖上述阵列天线的上述天线前方，

上述至少一个阵列天线分别具备至少一个单位天线(341)，上述单位天线被配置为放射相同的相位的上述雷达波的多个天线元件(32)与上述配置直线成为同一方向，

上述单位天线在与上述配置直线沿着上述天线面正交的方向上排列，

将与上述配置直线位于同一平面且与上述天线面正交的虚拟的面作为天线中心面，

在与上述天线中心面正交的面亦即天线剖面，将上述天线中心面和上述天线面相交的位置作为天线中心，将与上述天线面对置的上述罩部的面亦即罩内面上且上述雷达波入射的任意的点作为入射点，将上述入射点处的相对于上述罩内面的法线和连结该入射点以及上述天线中心的虚拟线在上述入射点所形成的角度作为入射角，

上述罩部构成为该入射角成为布鲁斯特角以下。

2.根据权利要求1所述的雷达装置，其中，

在上述天线剖面，上述罩部具有调整部(62)，上述调整部是针对上述天线中心面预先决定的角度亦即调整角以上的范围和上述罩内面相交的部分，

上述调整部的形状是上述调整部的任意的上述入射点处的上述入射角成为布鲁斯特角的形状。

3.根据权利要求2所述的雷达装置，其中，

上述调整角是布鲁斯特角，

在上述调整角以下的范围和上述罩内面相交的范围，上述罩内面具有与上述天线面平行的平面部(61)。

4.根据权利要求1～权利要求3中的任意一项所述的雷达装置，其中，

上述罩部的厚度亦即罩厚均匀且构成为上述雷达波的有效波长的一半的厚度。

Images