CN114096878A - 雷达装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供雷达装置(1)，具备天线部(2)、天线罩(4)以及壳体(3)。天线部具有天线面，该天线面设置有辐射电波的一个以上的天线。天线罩由透射天线部辐射的电波的材料形成，且与天线面对置配置。壳体与上述天线罩一起形成收纳上述天线部的空间。壳体包围天线面，并且在与天线罩接触的壳体的周缘部的至少一部分具有阻挡部(11)，该阻挡部沿着天线面从天线罩向外侧突出。

Description

雷达装置

相关申请的交叉引用：本国际申请主张基于在2019年6月28日向日本专利厅申请的日本专利申请第2019-121675号的优先权，通过参照将日本专利申请第2019-121675号的所有内容引用到本国际申请中。

技术领域

本公开涉及雷达装置。

背景技术

已知有以车辆的自动驾驶、防止碰撞等为目的而被使用的毫米波雷达。毫米波雷达是用于通过照射电波，并检测照射出的电波被物体反射的反射波，来检测规定检测区域内的物体的存在、到该物体的距离的雷达。

若将毫米波雷达搭载于车辆评价其性能，则与在雷达单体中进行评价时相比，毫米波雷达的性能劣化。该劣化因无用波成为干扰波扰乱雷达波的相位，从而在物体的方位检测中产生误差而产生，其中，上述无用波是偏离检测区域或绕到非预期的区域的电波。作为主要的无用波，已知有来自保险杠的反射波。

在专利文献1中公开了如下技术：通过在雷达装置的外壳设置由吸收电磁波的材料形成的吸收元件，来抑制无用波的多重反射以减少误差。

专利文献1：日本特表2015-507738号公报

在上述的雷达装置中，发现了如下问题：由于需要除了雷达装置以外另外设置吸收元件，因此制造成本上升。另外，还发现了新的课题：不仅来自保险杠的反射波，向雷达背面辐射的无用波也因被车辆的车身反射而成为干扰波，成为产生方位检测误差的因素。

发明内容

在本公开的一个方式中，优选提供一种降低雷达的方位检测误差的新的结构的雷达装置。

本公开的一个方式是雷达装置，具备天线部、天线罩以及壳体。天线部具有天线面，该天线面设置有辐射电波的一个以上的天线。天线罩由透射天线部辐射的电波的材料形成，且天线罩与天线面对置配置。壳体与天线罩一起形成收纳天线部的空间。壳体包围天线面，并且在与天线罩接触的壳体的周缘部的至少一部分具有阻挡部，该阻挡部沿着天线面从天线罩向外侧突出。

根据这样的结构，通过具备阻挡部，能够抑制在天线罩内传播并从天线罩的周缘部辐射的无用波朝向雷达装置的背面，进而能够抑制朝向背面的无用波成为干扰波而使方位检测产生误差。另外，由于在降低方位检测误差中，无需设置电波的吸收元件等，因此也能够降低制造成本。

此外，来自阻挡部的反射波也可能成为干扰波，但能够通过设计雷达装置单体来应对该影响，因此与由根据安装的环境而变化，且难以事先处理的向背面的辐射波引起的影响相比，能够容易地降低方位检测误差。

附图说明

图1是表示第一实施方式的雷达装置的俯视图。

图2是在第一实施方式的雷达装置中卸下天线罩的状态的俯视图。

图3是图1中的III-III线处的剖视图。

图4是图1中的IV-IV线处的剖视图。

图5是表示方位检测精度的改善效果的图表。

图6是表示指向性的改善效果的图表。

图7是表示遮蔽面的宽度与背面辐射功率的关系的图表。

图8是表示槽的深度与背面辐射功率的关系的图表。

图9是表示第二实施方式的雷达装置的俯视图。

图10是图9中的X-X线处的剖视图。

图11是表示第三实施方式的雷达装置的俯视图。

图12是图11中的XII-XII线处的剖视图。

图13是表示第四实施方式的雷达装置的俯视图。

图14是图13中的XIV-XIV线处的剖视图。

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.第一实施方式]

[1-1.结构]

以下，参照附图对本公开的示例性的实施方式进行说明。

本实施方式的雷达装置1搭载于车辆，发送辐射波，并接收该辐射波被物体反射的反射波。辐射波是预先决定的频率的电波，例如使用毫米波。雷达装置1可以具备收发辐射波和反射波的收发电路、为了获取周围物体的信息而处理由收发电路接收到的接收信号的信号处理部等。雷达装置1例如设置于车辆的保险杠的内部，检测存在于车辆周围的各种物体。

如图1～图4所示，雷达装置1具备天线部2、壳体3以及天线罩4。此外，雷达装置1在保险杠内固定于作为车辆的车身5的一部分的金属制的板面。

天线部2具备长方形的天线基板21。在天线基板21的两面中的第一面设置有收发电波的多个天线元件22。以下，将形成有天线元件22的天线基板21的面称为天线面23。

在这里，将天线基板21的长边方向设为x轴方向，将短边方向设为y轴方向，将相对于天线面23垂直的轴向设为z轴方向。以下，适当地使用该xyz三维坐标轴来进行说明。其中，以天线面23为边界，辐射辐射波的一侧是z轴的正侧，其相反侧是z轴的负侧。而且，也将z轴的正侧称为天线正面侧，将z轴的负侧称为天线背面侧。

沿着x轴方向和y轴方向分别二维排列有多个天线元件22。而且，沿着y轴方向配置成1列的多个天线元件22分别作为一个阵列天线(以下，单位天线)发挥功能。也就是说，天线部2具有沿着x轴方向排列有多个单位天线的结构。多个单位天线中的任意一个单位天线被用作发送天线，除此以外的单位天线被用作接收天线。也就是说，在雷达装置1中，作为单位天线的排列方向的x轴方向为方位检测方向。

但是，发送天线以及接收天线的方式并不限定于此，用作发送天线的单位天线以及用作接收天线的单位天线的数量和配置能够任意地设定。另外，也可以将所有单位天线用作发送天线，也可以将所有单位天线用作接收天线。

壳体3由金属材料构成，具有长方体的外观，与天线罩4一起形成收纳天线部2的空间。壳体3在一个面设置有用于收纳天线部2的凹部亦即壳体凹部31。壳体凹部31的深度被设定为与天线基板21的厚度相同的大小。天线部2被固定为天线基板21的与天线面23相反侧的面与壳体凹部31的底面接触。也就是说，壳体3作为天线部2的接地图案发挥作用。另外，天线部2以在沿着天线基板21的厚度方向的面亦即侧面与壳体凹部31的内侧面之间形成用于固定天线罩4的间隙的方式固定于壳体凹部31内。另外，壳体3的与形成有壳体凹部31的面相反侧的面为朝向车身5的固定面。

此外，将由天线部2收发的电波的波长设为λ，包围壳体凹部31的壳体边缘部32的宽度L被设定为L≤λ/4，并且确保作为壳体3所需的强度的大小。

以下，对于天线基板21安装于壳体凹部31的雷达装置1，也应用天线基板21的xyz轴向。

在壳体3中位于x轴方向(即，方位检测方向)的两端的两个侧壁，分别设置有沿着y轴方向延伸的槽亦即扼流槽33。扼流槽33的深度D被设定为D＝λ/4。但是，严格来说无需D＝λ/4，也可以存在±25％以内左右的偏差。

天线罩4具有长方体的外形，具有其一面开口的箱型的形状。也就是说，天线罩4具有形成为长方形的筒状的筒状部42、以及配置为封闭筒状部42的第一开口的板状部41。天线罩4由使由天线部2收发的电波以低损耗透射的电介质形成。其中，电介质的相对介电常数大于1。在天线罩4中，将天线罩内波长设为λg，与天线基板21的天线面23对置的部位亦即板状部41的厚度被设定为λg/2。其中，所谓的天线罩内波长是指由天线部2收发的电波在天线罩4内传播时的波长。

天线罩4通过筒状部42的开口侧固定于壳体凹部31的周围，覆盖壳体凹部31，保护被收纳于壳体凹部31的天线部2的天线面23。其中，天线罩4以在x轴方向(即，方位检测方向)的两端部，如图4所示，筒状部42的外壁面与壳体凹部31的内壁面接触，并在y轴方向的两端部，如图3所示，筒状部42的内壁面与壳体3的外壁面接触的状态被固定。也就是说，在雷达装置1的y轴方向的两端部，天线罩4从壳体3向外侧突出，在雷达装置1的x轴方向的两端部，壳体3从天线罩4向外侧突出壳体边缘部32的量。以下，将壳体边缘部32中的在x轴方向的两端部从天线罩4突出的部分称为阻挡部11。阻挡部11的宽度(即，从天线罩4突出的长度)为与壳体边缘部32的宽度L相同的大小。

像这样构成的雷达装置1以y轴方向与车高方向一致、x轴方向与水平方向一致、z轴方向与检测区域的中心方向一致的方式固定于车辆。所谓的检测区域是以天线面23的中央为原点，在x-z平面内以天线面23的法线方向、即z轴方向为0°的规定角度范围的区域。规定角度范围例如被设定为－60°～+60°。规定角度范围并不限定于此，也可以设定得更宽。将辐射到检测区域外的辐射波称为无用波。

[1-2.作用]

在雷达装置1中，从天线部2辐射的辐射波经由天线罩4向外部辐射。辐射波的一部分被天线罩4的两个边界面反射，但由于天线罩4的厚度被设定为λg/2，因此内侧面上的反射波和外侧面上的反射波的相位相互抵消，从而抑制从天线罩4朝向天线部2的反射波。另外，辐射波的一部分在天线罩4内多重反射并向外部辐射。而且，从天线罩4的端部向各个方向辐射，也向雷达装置1的背面方向辐射。向背面方向辐射的无用波被车身5反射而朝向前方辐射，干扰辐射到检测区域内的辐射波，从而使方位检测产生误差。特别是，以接近z轴的角度(以下，陡角)入射到车身5的无用波的影响较大。

在雷达装置1中，设置于方位检测方向的两端部的阻挡部11反射以这样的陡角朝向车身5的无用波。另外，扼流槽33以抵消以陡角入射到车身5并在壳体3的侧壁附近通过的无用波的方式发挥作用。也就是说，来自扼流槽33的反射波与向扼流槽33的入射波相位相差180°，因此具有抵消无用波的作用。

[1-3.效果]

根据以上详细叙述的第一实施方式，起到以下的效果。

(1a)根据雷达装置1，通过具备阻挡部11，能够抑制基于难以在向车辆安装前预测的被车身5反射的无用波的干扰波，进而能够抑制因无用波而产生的方位检测误差。此外，来自阻挡部11的反射波也成为产生方位检测误差的因素，但由于阻挡部11是雷达装置1的一部分，因此能够在设计雷达装置1单体时制定对策。

(1b)根据雷达装置1，由于不用设置电波的吸收元件等就能够降低方位检测误差，因此能够减少制造成本。

(1c)根据雷达装置1，通过具备扼流槽33，能够抵消在阻挡部11未被反射而朝向车身5的无用波的一部分，因此能够进一步抑制因无用波而产生的方位检测误差。

[1-4.测定]

图5表示基于由天线部2获取的信号，在－40°～+40°的范围内通过模拟计算方位检测的误差而得到的结果。实线是本公开的实施例，虚线是比较例。在实施例中，λ＝12.4mm，L＝λ/4，D＝λ/4。另外，比较例构成为在作为方位检测方向的x轴方向上，也与y轴方向同样地、天线罩4位于比壳体3靠外侧，从而成为不存在阻挡部11的结构，并且，成为也不存在扼流槽33的结构。

在实施例和比较例中，误差均从超过±10°附近开始增大。但是，可以看出实施例的抑制方位检测误差的效果较大。

图6表示测定天线部2的指向性的结果。可以看出在实施例中，与比较例相比，±90°以上的方位、即背面方向上的增益被抑制，也就是说，被车身5反射的无用波被抑制。

图7表示在实施例的结构中使阻挡部11的宽度L变化而测定出的向背面方向的辐射功率(以下，背面辐射功率)的平均值。在L≤λ/4时，L越大背面辐射功率的平均值越降低，在L＞λ/4时背面辐射功率的平均值为大致恒定。也就是说，无论L的大小如何，都能够通过设置阻挡部11而获得抑制方位检测误差的效果。另外，可以看出即使L＞λ/4，仅增大壳体3的尺寸，也无法期待进一步的抑制效果。

图8表示在实施例的结构中使扼流槽33的深度D变化而测定出的背面辐射功率的平均值。可以看出背面辐射功率的平均值在D＝λ/4的附近最小，即抑制方位检测误差的效果最大，无论使D比λ/4短还是比λ/4长，抑制效果都会降低。

[2.第二实施方式]

[2-1.与第一实施方式的不同点]

由于第二实施方式的基本结构与第一实施方式相同，因此以下对不同点进行说明。此外，与第一实施方式相同的附图标记表示相同的结构，参照之前的说明。

在上述的第一实施方式中，将x轴方向设为方位检测方向。与此相对，在第二实施方式中，与第一实施方式不同的点在于：除了x轴方向之外，也将y轴方向设为方位检测方向，并且局部变更天线罩4a的形状。

如图9和图10所示，第二实施方式的雷达装置1a具备天线部2、壳体3以及天线罩4a。其中，对于IV-IV线的剖视图，参照图4。

在天线部2中，多个天线元件22与第一实施方式同样地配置。但是，天线部2不仅能够通过与第一实施方式相同的使用方法进行x轴方向的方位检测，也能够通过将具有在x轴排列成1列的多个天线元件22的阵列天线用作单位天线，来进行y轴方向的方位检测。

天线罩4a的x轴方向的两端部与图4所示的第一实施方式的情况同样地、壳体3从天线罩4a向外侧突出壳体边缘部32的量。如图10所示，天线罩4a的y轴方向的两端部也与x轴方向的两端部同样地、以天线罩4a的筒状部42的外壁面与壳体凹部31的内壁面接触的状态被固定，且壳体3从天线罩4a向外侧突出壳体边缘部32的量。

也就是说，在雷达装置1a中，壳体边缘部32整体从天线罩4a向外侧突出地设置，作为阻挡部11发挥功能。

[2-2.效果]

根据以上详细叙述的第二实施方式，起到上述的第一实施方式的效果(1a)～(1c)，并起到以下的效果。

(2a)根据雷达装置1a，不仅在x轴方向上抑制方位检测误差，对于y轴方向也能够获得抑制方位检测误差的效果。

[3.第三实施方式]

[3-1.与第一实施方式的不同点]

由于第三实施方式的基本结构与第一实施方式相同，因此以下对不同点进行说明。此外，与第一实施方式相同的附图标记表示相同的结构，参照之前的说明。

在第三实施方式中，在壳体3b中设置扼流槽33b的位置与第一实施方式不同。

如图11和图12所示，第三实施方式的雷达装置1b具备天线部2、壳体3b以及天线罩4。其中，对于III-III线的剖视图，参照图3。

在壳体3b中，扼流槽33b在阻挡部11、即位于x轴方向的两端部的壳体边缘部32的正面侧沿着y轴而设置，代替设置于壳体侧壁。

[3-2.效果]

根据以上详细叙述的第三实施方式，起到上述的第一实施方式的效果(1a)(1b)，还起到以下的效果。

(3a)根据雷达装置1b，能够通过扼流槽33b抵消被阻挡部11反射的无用波的一部分，能够进一步抑制方位检测误差。

[4.第四实施方式]

[4-1.与第一实施方式的不同点]

由于第四实施方式的基本结构与第一实施方式相同，因此以下对不同点进行说明。此外，与第一实施方式相同的附图标记表示相同的结构，参照之前的说明。

在第四实施方式中，天线罩4c的形状与第一实施方式不同。

如图13和图14所示，第四实施方式的雷达装置1c具备天线部2、壳体3以及天线罩4c。其中，在III-III线处的剖视图参照图3。

天线罩4c的与天线面23对置的板状部41c在x轴方向(即，方位检测方向)的两端附近具有倾斜部411，倾斜部411形成为越接近两端板厚越薄。倾斜部411通过将板状部41c的内面侧形成为与天线面23平行，并使外面侧倾斜而形成，来使板厚变化。

[4-2.作用]

来自天线部2的辐射波的一部分在天线罩4c的内部被反复反射，并且朝向天线罩4c的x轴方向的两端部、即倾斜部411传播。在倾斜部411，与板厚一定的部位相比，向外部辐射的无用波增大，相应地，从天线罩4c的x轴方向两端部向背面方向辐射的无用波减少。

[4-3.效果]

根据以上详细叙述的第四实施方式，起到上述的第一实施方式的效果(1a)～(1c)，还起到以下的效果。

(4a)在雷达装置1c中，由于朝向背面辐射的无用波被抑制，因此能够更进一步抑制因来自车身5的反射波而产生的方位检测误差。

[5.其他实施方式]

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

(5a)在上述实施方式中，仅在壳体3的侧壁或阻挡部11中的任意一个位置设置有扼流槽33、33b，但也可以设置于双方。另外，扼流槽33、33b的数量也不限于在方位检测方向的两端部各设置一个，也可以各设置多个。

(5b)可以通过多个构成要素实现上述实施方式中的一个构成要素所具有的多个功能、或者通过多个构成要素来实现一个构成要素所具有的一个功能。另外，也可以通过一个构成要素来实现多个构成要素所具有的多个功能、或者通过一个构成要素来实现由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结构的一部分。另外，也可以对其他上述实施方式的结构附加或者置换上述实施方式的结构的至少一部分。

Claims (9)

1.一种雷达装置，具备：

天线部(2)，具有天线面，上述天线面设置有辐射电波的一个以上的天线；

天线罩(4、4a、4c)，由透射上述天线部辐射的电波的材料形成，且上述天线罩与上述天线面对置配置；以及

壳体(3、3b)，与上述天线罩一起形成收纳上述天线部的空间，

上述壳体包围上述天线面，并且在与上述天线罩接触的上述壳体的周缘部的至少一部分具有阻挡部(11)，上述阻挡部沿着上述天线面从上述天线罩向外侧突出。

2.根据权利要求1所述的雷达装置，其中，

以上述天线面为边界，将上述天线部辐射电波的一侧设为正面侧，将与该正面侧相反侧设为背面侧，

上述天线罩由相对介电常数大于1的材料形成，

上述阻挡部设置于阻挡从上述天线罩的周缘部向上述背面侧辐射的雷达波的至少一部分的位置。

3.根据权利要求2所述的雷达装置，其中，

上述阻挡部设置于该雷达装置中的方位检测方向的两端。

4.根据权利要求3所述的雷达装置，其中，

将上述天线面的法线方向设为0°，上述天线部构成为沿着上述方位检测方向在至少±60°的范围内照射电波。

5.根据权利要求1～4中任一项所述的雷达装置，其中，

上述阻挡部的从上述天线罩突出的长度被设定为由上述天线部收发的电波的波长的1/4以下。

6.根据权利要求1～5中任一项所述的雷达装置，其中，

上述天线罩具备：

板状部(41)，与上述天线面对置配置；以及

筒状部(42)，设置于上述板状部的周缘，并固定于上述壳体，

上述板状部具有天线罩内波长的1/2的板厚，

上述天线罩内波长是由上述天线部收发的电波在上述天线罩内的波长。

7.根据权利要求6所述的雷达装置，其中，

上述板状部具有倾斜部(44)，上述倾斜部的板厚越接近该板状部的周缘越薄。

8.根据权利要求7所述的雷达装置，其中，

上述倾斜部形成为：与上述天线面对置的内侧面形成为平行于上述天线面，与上述内侧面相反侧的外侧面相对于上述内侧面倾斜。

9.根据权利要求1～8中任一项所述的雷达装置，其中，

在上述阻挡部形成有扼流槽(33)，或在具有该阻挡部的上述壳体的侧面形成有扼流槽(33)，上述扼流槽具有由上述天线部收发的电波的波长的1/4的深度。

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