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Diese Anmeldung basiert auf der am 28. Oktober 2010 eingereichten
japanischen Patentanmeldung Nr. 2010-242449 , auf deren Offenbarung hiermit vollinhaltlich Bezug genommen wird.
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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Radarkuppel mit einer Trennwand zur Bereitstellung einer verbesserten Isolierung zwischen gesendeten und empfangenen Radarwellen und eine die Radarkuppel aufweisende Radarvorrichtung.
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Bekannt sind Arten von Radarvorrichtungen insbesondere zur Installation in einem Fahrzeug zur Erfassung von Zielobjekten vor dem Fahrzeug, die Radarwellen im Millimeterwellenlängenbereich aussenden und empfangen. Solch eine Radarvorrichtung weist für gewöhnlich einen Planarantennenaufbau auf, bei dem ein Sendeabschnitt aus einem Muster leitfähigen Materials gebildet ist, das auf einer planaren Fläche eines Substrats gebildet ist, und ein Empfangsabschnitt in ähnlicher Weise aus einem Muster gebildet ist, das auf einem Substrat gebildet ist. Ein Beispiel hierfür ist in der 4A als Querschnittsansicht gezeigt, in welcher die Antenne einen Sendeantennenabschnitt 151 und einen Empfangsantennenabschnitt 153 aufweist, welche der Kompaktheit halber beide auf der gleichen Fläche eines Antennensubstrats 150 gebildet sind. Diese Fläche wird nachstehend als die Antennenbildungsfläche bezeichnet. Bei solch einem Aufbau ist es jedoch schwierig, einen ausreichenden Grad an Isolierung zwischen den gesendeten und empfangenen Wellen zu erzielen. D. h., es ist schwierig, die Stärke der von dem Sendeantennenabschnitt 151 gesendeten Radarwellen, die direkt von dem Empfangsantennenabschnitt 153 empfangen werden (d. h. die von dem Sendeantennenabschnitt 151 zu dem Empfangsantennenabschnitt 153 „entweichen”) und nicht einzig nach einer Reflexion von einem Zielobjekt empfangen werden, ausreichend zu verringern.
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Solche direkt empfangenen Radarwellen sind in der 4A durch Pfeillinien gezeigt und erzeugen ein erhöhtes Empfangsrauschen. Dies bewirkt, dass das Grundrauschen des empfangenen Signals erhöht wird, so dass das Erfassungsvermögen verringert wird (z. B. wird der Maximalbereich verringert, in dem Zielobjekte erfassbar sind).
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Ferner werden, wie in der Querschnittsansicht der 4B, wenn eine Radarkuppel 130 vorgesehen ist, die aus einem Material gebildet ist, dass für Radarwellen durchlässig ist, und den Sendeantennenabschnitt 151 und den Empfangsantennenabschnitt 153 bedeckt, einige der gesendeten Wellen von der Innenfläche der Vorderwand 130 in Richtung des Empfangsantennenabschnitts 153 reflektiert. Diese reflektierten Wellen bewirken, dass die Isolierung zwischen den gesendeten und den empfangenen Wellen weiter verringert wird.
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Aus diesem Grund ist, wie in
5 gezeigt, vorgeschlagen worden (wie beispielsweise in der
JP 10-126146 ), die Isolierung zwischen den gesendeten und den empfangenen Wellen zu erhöhen, indem eine Trennwand
160, die aus einer Metallplatte oder einer Platte aus einem Material, das Radarwellen absorbiert, installiert wird. Diese wird auf der Antennenbildungsfläche des Antennensubstrats
150 zwischen dem Sendeantennenabschnitt
151 und dem Empfangsantennenabschnitt
153 montiert. Bei solch einem Verfahren ist es jedoch erforderlich, eine Trennwand
160 bereitzustellen und zu installieren, die aus einem Material gebildet ist, das sich von demjenigen des Antennensubstrats
150 unterscheidet. Dies verstärkt das Problem der Zunahme der Anzahl von Komponenten, die zur Fertigung der Radarvorrichtung benötigt wird, und zusätzlicher Fertigungsvorgänge zur Befestigung der Trennwand
160 an dem Antennensubstrat
150. Folglich werden durch die Aufnahme der Trennwand die Gesamtfertigungskosten der Radarvorrichtung erhöht.
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Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, das obige Problem zu bewältigen, indem eine Radarkuppel bereitgestellt wird, die aus einem für Radarwellen durchlässigen Material gebildet ist, um die Antennenbildungsfläche eines Antennensubstrats einer Millimeterwellen-Radarvorrichtung abzudecken, um so die Isolierung zwischen den gesendeten und den empfangenen Wellen zu verbessern, ohne dass zusätzliche Komponenten benötig werden, und ohne dass eine erhöhte Anzahl von Fertigungsvorgängen benötigt wird, wenn die Radarvorrichtung zusammengebaut wird.
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Um die obige Aufgabe zu lösen, stellt die Erfindung eine Radarvorrichtung bereit, die ein Antennensubstrat mit einem Sendeantennenabschnitt zum Aussenden von Radarwellen und einem Empfangsantennenabschnitt zum Empfangen von Radarwellen aufweist, wobei beide dieser Antennenabschnitte gemeinsam auf einer Antennenbildungsfläche des Antennensubstrats gebildet sind. Eine Radarkuppel, die aus einem Material gebildet ist, das für Radarwellen durchlässig bzw. transparent ist, bedeckt die Antennenbildungsfläche. Die Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass die Radarkuppel eine einteilig bzw. integral gebildete Trennwand aufweist. Die Trennwand ist derart aufgebaut, dass dann, wenn die Radarkuppel auf der Radarvorrichtung installiert wird, wobei ein Innenraum zwischen der Radarkuppel und dem Antennensubstrat gebildet wird, dieser Innenraum in zwei Innenräume unterteilt wird. Eine dieser ist entsprechend dem Sendeantennenabschnitt angeordnet, während der andere Innenraum entsprechend dem Empfangsantennenabschnitt angeordnet ist.
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Bei solch einer Art von Radarkuppel, die in eine Radarvorrichtung eingegliedert ist, kann ein deutlich erhöhter Grad an Isolierung zwischen den gesendeten Radarwellen und den empfangenen Radarwellen erzielt werden. Es wurde herausgefunden, dass dieser Effekt trotz der Tatsache erzielt wird, dass die Trennwand einteilig mit den anderen Teilen der Radarkuppel ausgebildet ist, d. h. aus einem Material gebildet ist, das für die Radarwellen durchlässig ist. Dies resultiert in hohem Maße aus der Tatsache, dass ein wesentlicher Teil der gesendeten Wellen, der ansonsten zur Empfangsantenne entweichen würde, durch die Trennwand reflektiert wird. Je höher der Einfallswinkel dieser gesendeten Wellen auf die Trennwand ist, desto höher wird das Maß, mit welchem die einfallenden Wellen reflektiert werden.
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Wenn die Radarkuppel an dem Hauptkörper der Radarvorrichtung installiert wird, wird hierdurch ebenso die Trennwand installiert. Die Erfindung löst folglich die Aufgabe, ohne dass zusätzliche Komponenten oder zusätzliche Fertigungsvorgänge erforderlich sind (verglichen mit dem Fall, in dem keine Trennwand verwendet wird). Folglich kann zwischen einem Senden und einem Empfangen der Radarwellen eine verbesserte Isolierung erzielt werden, ohne die Fertigungskosten zu erhöhen.
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Die obigen und weitere Aufgaben, Eigenschaften und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden aus der nachfolgenden detaillierten Beschreibung, die unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen gemacht wurde, näher ersichtlich sein. In den Zeichnungen zeigt:
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1 eine schräge Außenansicht zur Veranschaulichung der allgemeinen Form einer Ausführungsform einer Radarkuppel;
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2 eine Querschnittsansicht zur Veranschaulichung der in der 1 gezeigten Radarkuppel, die derart installiert ist, dass sie ein Antennensubstrat einer Radarvorrichtung abdeckt;
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3 eine schräge Außenansicht zur Veranschaulichung der allgemeinen Form einer alternativen Ausführungsform einer Radarkuppel;
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4A und 4B Querschnittsansichten zur Veranschaulichung eines Problems im Stand der Technik; und
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5 eine Querschnittsansicht zur Veranschaulichung eines herkömmlichen Beispiels eines Antennensubstrats einer Radarvorrichtung, auf dem eine Trennwand befestigt ist.
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(Erste Ausführungsform)
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1 zeigt eine Schrägansicht zur Veranschaulichung des Aufbaus einer Ausführungsform einer Radarkuppel 3, während 2 eine Querschnittsansicht zur Veranschaulichung der Radarkuppel 3 zeigt, die ein Antennen-Substrat 5 einer Radarvorrichtung 1 abdeckend angeordnet ist, wenn sie in einer Radarvorrichtung 1 installiert ist. Das Antennen-Substrat 5 ist Teil eines Hauptkörpers der Radarvorrichtung 1.
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Die Radarvorrichtung 1 ist dazu ausgelegt, in einem Fahrzeug installiert zu werden, um Radarwellen im Millimeterwellenlängenbereich (bei dieser Ausführungsform 76,5 GHz Radarwellen) auszusenden und zu empfangen. Die Radarvorrichtung 1 gewinnt Information (Bereich, Geschwindigkeit, Position, Peilung usw.), die Zielobjekte betreffen, wie beispielsweise vorausfahrende Fahrzeug, Hindernisse auf der Straße, Objekte an der Straßenseite und dergleichen, auf der Grundlage von empfangenen Radarwellen, die von derartigen Zielobjekten reflektiert werden.
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Die Radarkuppel 3 weist, wie in 1 gezeigt, im Wesentlichen die Form einer rechteckigen Box auf, die auf einer Seite offen ist. Nachstehend wird der Teil der Radarkuppel 3, welcher die Basis des Innenraums bildet, der innerhalb der Radarkuppel 3 gebildet ist, als die Vorderwand 31 bezeichnet, während der Randabschnitt, welcher den Innenraum von der Außenseite trennt, als der Öffnungsrand 32 bezeichnet wird, und wird die Fläche der Vorderwand 31, von der sich der Öffnungsrand 32 erstreckt, als die Rückfläche bezeichnet, während die gegenüberliegende (externe) Fläche der Vorderwand 31 als die Vorderfläche bezeichnet wird. Folglich ist die Richtung von der Rückfläche zur Vorderfläche die Transmissionsrichtung der Radarwellen.
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Eine Trennwand 33, die einteilig mit den anderen Teilen der Radarkuppel 3 gebildet ist, erstreckt sich von der Rückfläche der Vorderwand 31, wobei sie den Innenraum zwischen der Radarkuppel 3 und dem Antennen-Substrat 5 in zwei rechteckige Innenräume unterteilt. Die Radarkuppel 3 ist aus einem Material gebildet, das für Radarwellen im Millimeterwellenlängenbereich durchlässig ist, wie beispielsweise Polyphenylensulfid (PPS), Polybutylenterephthalat (PBT), syndiotaktisches Polystyrol (SPS) und dergleichen. Die Dicke jedes Teils der Radarkuppel 3, einschließlich derjenigen der Trennwand 33, beträgt annähernd eine halbe Wellenlänge der Radarwellen, die verwendet werden (d. h. annähernd 2 mm).
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Das Antennen-Substrat 5 weist, wie in 2 gezeigt, einen Sendeantennenabschnitt 51, der mit einem planaren Muster leitfähigen Materials gebildet und als Sendeantenne verwendet wird, und einen Empfangsantennenabschnitt 53, der mit einem planaren Muster leitfähigen Materials gebildet und als Empfangsantenne verwendet wird, auf. Ein Abstand W, der größer als die Dicke der Trennwand 33 ist, trennt die jeweiligen Muster des Sendeantennenabschnitts 51 und des Empfangsantennenabschnitts 53. Die Fläche des Antennen-Substrats 5, auf welcher die Muster des Sendeantennenabschnitts 51 und des Empfangsantennenabschnitts 53 gebildet sind, wird als die Musterbildungsfläche 5a bezeichnet.
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Die Radarkuppel 3 ist derart installiert, dass sie das Antennen-Substrat 5 abdeckt, wobei die Trennwand 33 die Musterbildungsfläche 5a des Antennen-Substrats 5 kontaktiert, die zwischen den jeweiligen Mustern des Sendeantennenabschnitts 51 und des Empfangsantennenabschnitts 53 angeordnet ist, ohne eines dieser Muster zu kontaktieren. Die zwei vorstehend beschriebenen rechteckigen Innenräume sind, wie aus der 2 ersichtlich wird, entsprechend dem Sendeantennenabschnitt 51 bzw. entsprechend dem Empfangsantennenabschnitt 53 angeordnet.
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Wenn die Radarvorrichtung 1 in dem die Lage betreffenden Verhältnis der 2 mit der Radarkuppel 3 zusammengebaut ist, treten Radarwellen, die von dem Sendeantennenabschnitt 51 ausgesendet werden, über die Vorderfläche der Vorderwand 31 der Radarkuppel 3 aus, und treten von einem Zielobjekt reflektierte Radarwellen über diese Vorderfläche ein, um von dem Empfangsantennenabschnitt 53 empfangen zu werden. Ein Teil der gesendeten Radarwellen passiert die Trennwand 33 und „entweicht” zurück, um von dem Empfangsantennenabschnitt 53 empfangen zu werden. Ein signifikanter Teil dieser Radarwellen, welcher die Trennwand 33 erreicht, wird jedoch anschließend reflektiert und erreicht den Empfangsantennenabschnitt 53 so nicht direkt. Je höher der Einfallswinkel dieser Radarwellen auf die Trennwand 33 ist, desto höher ist das Maß, mit dem sie reflektiert werden. Die Trennwand 33 dient folglich dazu, die Stärke der von dem Sendeantennenabschnitt 51 gesendeten Radarwellen, die direkt von dem Empfangsantennenabschnitt 53 empfangen werden, zu verringern.
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Folglich stellt die Trennwand 33 eine verbesserte Isolierung zwischen den gesendeten und empfangenen Wellen der Radarvorrichtung 1 bereit, während sie einteilig mit der Radarkuppel 3 ausgebildet ist. Dementsprechend ist es verglichen mit dem Fall, dass die Trennwand 33 nicht vorgesehen ist, nicht erforderlich, irgendwelche zusätzlichen Komponenten vorzusehen oder irgendwelche zusätzlichen Montageschritte auszuführen, um die Trennwand 33 vorzusehen.
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Die Trennwand 33 ist vorzugsweise so nahe wie möglich sowohl an dem Sendeantennenabschnitt 51 als auch an dem Empfangsantennenabschnitt 53 angeordnet, ohne dass sie tatsächlich eines dieser Muster kontaktiert. Je näher die Trennwand 33 an jedem dieser Muster angeordnet ist, desto höher wird das Maß, mit welchem die Isolierung zwischen den gesendeten und empfangenen Radarwellen verbessert wird.
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(Weitere Ausführungsformen)
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Die Erfindung ist nicht auf die obige Ausführungsform beschränkt, sondern kann auf verschiedene Weise modifiziert werden, ohne ihren Schutzumfang zu verlassen, so wie er in den beigefügten Ansprüchen dargelegt wird.
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Bei der obigen Ausführungsform ist die Radarkuppel 3 beispielsweise derart aufgebaut, dass die Vorderwand 31 dann, wenn die Radarkuppel 3 an der Radarvorrichtung 1 montiert wird, parallel zu der Musterbildungsfläche 5a des Antennen-Substrats 5 ausgerichtet ist. Es wäre jedoch in gleicher Weise denkbar, den in der 3 gezeigten Aufbau zu verwenden. In diesem Fall weist die Vorderwand 41 der Radarkuppel 13, ähnlich der Vorderwand 31 der ersten Ausführungsform, eine ebene Form auf. Bei der Ausführungsform der 3 ist die Vorderwand 31 jedoch (wenn die Radarkuppel 13 installiert ist, um das Antennen-Substrat 5 zu bedecken) in einem bestimmten Winkel zur Musterbildungsfläche 5a ausgerichtet. Der Winkel beträgt vorzugsweise größer oder gleich 2°. Die Trennwand 43 dieser Ausführungsform ist derart geformt und positioniert, dass sie die Musterbildungsfläche 5a des Antennen-Substrats 5 kontaktiert, und zwar in der gleichen Weise, wie es vorstehend für die Trennwand 33 der ersten Ausführungsform beschrieben wurde, wobei sie den Innenraum innerhalb der Radarkuppel in einen Innenraum entsprechend dem Sendeabschnitt 51 und einen Innenraum entsprechend dem Empfangsabschnitt 53 unterteilt.
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Bei dieser alternativen Ausführungsform ist die Stärke der abgestrahlten Radarwellen, welche den Empfangsantennenabschnitt 53 erreichen, nachdem sie von der Rückfläche der Vorderwand 41 der Radarkuppel 13 reflektiert worden sind, geringer als im Falle der ersten Ausführungsform, d. h. die alternative Ausführungsform stellt eine verbesserte Isolierung zwischen den gesendeten und empfangenen Radarwellen bereit. Dies liegt an der Neigung der Vorderwand 41 bezüglich der Musterbildungsfläche 5a des Antennen-Substrats 5.
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Bei den obigen Ausführungsformen ist die Dicke der Trennwand 33 (43) einer Radarkuppel identisch zur Dicke der anderen Teile der Radarkuppel, d. h. annähernd eine halbe Wellenlänge der Radarwellen. Die Erfindung ist jedoch nicht hierauf beschränkt, und die Dicke der Trennwand kann beispielsweise derart bestimmt werden, dass nachteilige Effekte der Trennwand auf die Richtcharakteristik der Radarvorrichtung minimiert werden.
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Ferner sind der Sendeantennenabschnitt 51 und der Empfangsantennenabschnitt 53 bei der obigen Ausführungsform jeweils ortsfest angeordnet. Die Erfindung ist jedoch ebenso auf eine Art von Radarvorrichtung anwendbar, bei welcher der Sendeantennenabschnitt 51 und der Empfangsantennenabschnitt 53 mechanisch verschoben werden können (auf- und abwärts und/oder links und rechts), um die Sende-/Empfangsstrahlmuster innerhalb eines Strahlverschiebungsbereichs zu bewegen. In diesem Fall kann die Trennwand 33 derart positioniert oder geformt sein, dass eine Blockierung (Abschirmung) irgendeines Teils des Strahlverschiebungsbereichs vermieden wird.
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Folglich sollte beachtet werden, dass die Erfindung nicht auf die vorstehend beschriebenen Ausführungsformen beschränkt ist, sondern verschiedene Modifikationen oder Alternativen dieser Ausführungsformen denkbar sind, die in den Schutzumfang der vorliegenden Erfindung fallen, der in den beigefügten Ansprüchen dargelegt wird.
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Vorstehend wurde eine Radarkuppel mit einer Trennwand zur Verbesserung der Isolierung zwischen gesendeten und empfangenen Radarwellen einer Radarvorrichtung offenbart.
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Eine Radarkuppel bedeckt ein Antennensubstrat einer Millimeterband-Radarvorrichtung, wobei eine einteilig mit der Radarkuppel ausgebildete Trennwand den Innenraum der Radarkuppel in einen ersten Innenraum, der entsprechend einem Sendeantennenabschnitt angeordnet ist, und in einen zweiten Innenraum, der entsprechend einem Empfangsantennenabschnitt angeordnet ist, unterteilt. Folglich wird die Isolierung zwischen einem Senden und Empfangen von Radarwellen verbessert, indem die Menge an gesendeten Radarwellen, welche den Empfangsantennenabschnitt direkt erreicht, verringert wird.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- JP 2010-242449 [0001]
- JP 10-126146 [0006]
