JP2002094326A - アンテナ装置 - Google Patents

アンテナ装置

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JP2002094326A
JP2002094326A JP2000278320A JP2000278320A JP2002094326A JP 2002094326 A JP2002094326 A JP 2002094326A JP 2000278320 A JP2000278320 A JP 2000278320A JP 2000278320 A JP2000278320 A JP 2000278320A JP 2002094326 A JP2002094326 A JP 2002094326A
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JP
Japan
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antenna
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wraparound
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JP2000278320A
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English (en)
Inventor
Kazushi Kuroda
和士 黒田
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Toyota Motor Corp
Original Assignee
Toyota Motor Corp
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 アンテナ装置において、送信アンテナから受
信アンテナへの回り込みキャリアを十分に抑制しつつ、
送信アンテナと受信アンテナとの間を小さくして小型化
すること。 【解決手段】 送信アンテナ11と受信アンテナ12と
の間に導体からなる隔壁15が設けられ、その隔壁15
の送信アンテナ11表面からの高さhを、送信アンテナ
11から送信される電波の中心周波数における自由空間
波長λまたはその近傍の値とする。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、送信アンテナおよ
び受信アンテナを備えたレーダ装置用のアンテナ装置に
関するものである。
【0002】
【従来の技術】送信アンテナおよび受信アンテナを備え
たレーダ装置用のアンテナ装置においては、送信アンテ
ナと受信アンテナとが一体的にあるいは近接して配置さ
れるため、送信アンテナから受信アンテナへの送信信号
の回り込みが問題となる。たとえば、FM−CWレーダ
装置では、送信信号の回り込み量が大きいと受信信号
(ビート信号)のDC成分が増大して信号成分が相対的
に低下してしまう。つまり、DC成分が増大すると、受
信信号増幅器の増幅度がオートゲインコントローラによ
り制限を受け、結果として検出力が低下するのである。
【0003】このような問題に対して、特開2000−
137068号に開示された発明では、送信アンテナと
受信アンテナとの間に遮蔽版を設けて送信アンテナから
受信アンテナへの電波の回り込みを防止している。そし
て、回り込み量をできるだけ小さくするために遮蔽版を
2枚設け、両者の間隔を0.75λ〜5λ(好ましくは
1.25λ〜2.5λ)とすると共に、その高さを2λ
程度としている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかし、2枚の遮蔽版
が0.75λ〜5λの間隔で設けられているため、不必
要な空間が生じて小型化の妨げとなっていた。特に、自
動車に搭載されるレーダ装置に適用されるアンテナ装置
の場合、設置場所が例えばバンパー内側等に限られてい
るため、小型化が極めて重要であり、2枚の遮蔽版によ
って生じる空間の削減が求められていた。
【0005】
【課題を解決するための手段】本発明のアンテナ装置
は、このような課題を解決するためになされたものであ
り、送信アンテナと受信アンテナとの間に導体からなる
隔壁が設けられ、その隔壁の送信アンテナ表面からの高
さhが、送信アンテナから送信される電波の中心周波数
における自由空間波長λまたはその近傍の値であること
を特徴とする。
【0006】隔壁は送信信号の回り込み防止を目的とす
るものであるから、その高さは高いほど効果的であると
予想されるが、発明者らの研究により、隔壁の送信アン
テナ表面からの高さhが、送信アンテナから送信される
電波の中心周波数における自由空間波長λまたはその近
傍の値のときに、送信信号の回り込みが極小となること
が判った。本発明では、隔壁の高さhをそのような値に
設定するので、隔壁1枚で送信信号の回り込みを充分に
抑制できる。ここに、自由空間波長λまたはその近傍の
値とは、λ±(1/2λ)の範囲内の値をいう。
【0007】送信アンテナ、受信アンテナおよび隔壁が
樹脂製のレドームで覆われている場合、隔壁の上端がレ
ドームに接近していることが望ましい。隔壁とレドーム
との間の隙間が大きい場合に比べて送信信号の回り込み
量が小さくなる。
【0008】隔壁の受信アンテナ表面からの高さが送信
アンテナ表面からの高さhよりも大きければ、受信アン
テナが受ける送信信号の回り込み量が高さhのときに比
べて増大することがない。
【0009】送信アンテナおよび受信アンテナの周囲の
全部または一部に導体からなる壁を設ければ、サイドロ
ーブの抑制に有効である。
【0010】
【発明の実施の形態】図1は本発明の一実施形態である
アンテナ装置の外観を示す斜視図である。このアンテナ
装置1は、車載レーダ装置に用いられるものであり、図
2に示すように、自動車2の前部バンパー3の内側に設
置される。なお、この車載レーダ装置は、DBF(ディ
ジタル・ビーム・フォーミング)レーダ装置であると共
に、FM−CWレーダ装置である。
【0011】送信アンテナ11と受信アンテナ12は、
いずれも平面アンテナの一つであるトリプレート線路ア
ンテナである。すなわち、表面に複数の矩形スロット1
3が開口されており、各矩形スロットの奥に図示省略し
たパッチアンテナが設けられている。各パッチアンテナ
はトリプレート線路により適宜接続されて一つの素子ア
ンテナが構成されている。
【0012】送信アンテナ11は、4列16行に配列さ
れた64個のパッチアンテナからなる1個の素子アンテ
ナ(1チャネル)で構成されている。一方、受信アンテ
ナ12は、9個の素子アンテナX1〜X9を備えた9チ
ャネルの平面アンテナであり、各素子アンテナX1〜X
9は、2列16行に配列された32個のパッチアンテナ
で構成されている。
【0013】送信アンテナ11と受信アンテナ12との
間には導体からなる隔壁15が設けられており、送信ア
ンテナ11からの隔壁15の高さhが、送信アンテナか
ら送信される電波の中心周波数における自由空間波長λ
またはその近傍の値に設定されている。ここに、自由空
間波長λまたはその近傍の値とは、λ±(1/2λ)の
範囲内の値のことである。
【0014】本実施形態では中心周波数が76.5ギガ
ヘルツの送信信号を用いており、λはおよそ3.9ミリ
メートルとなる。
【0015】隔壁15と平行して、送信アンテナ11の
反対側端部および受信アンテナ12の反対側端部にはそ
れぞれ導体からなる壁16および17が設けられてい
る。そして、送信アンテナ11、受信アンテナ12、隔
壁15および壁16、17を覆うと共に、隔壁および壁
の上端に接触するように樹脂製のレドーム18が設けら
れている。
【0016】つぎに、送信アンテナ11から受信アンテ
ナ12への送信信号の回り込み現象について説明する。
【0017】図3は、アンテナ装置1の前方数メートル
の位置にダミーターゲットを配置してレーダ装置を動作
させたときの、受信ビート信号の周波数と出力電力との
関係を示すグラフである。なお、受信ビート信号とは、
受信アンテナが受信した電波に送信信号をミキシングし
て得られた信号のことである。
【0018】受信ビート信号の周波数はターゲット距離
に相当し、ピーク41および42の周波数f41および
f42はダミーターゲットまでの距離を示している。周
波数が零の位置にあるピーク43、すなわちDC成分
は、送信アンテナから受信アンテナに回り込んだキャリ
アに起因するものである。
【0019】このDC成分は、送信アンテナ11表面を
基準とする隔壁15の高さhにより変動する。
【0020】図4は、適当に選択した受信チャネルにお
ける隔壁高さと回り込みキャリアレベルとの関係につい
ての実験結果を示すグラフである。この図では、横軸に
波長λに対する隔壁高さの比をとり、縦軸に信号レベル
(図3のピーク41または42)に対する回り込みキャ
リアレベル(図3のピーク43)の比をとっている。な
お、縦軸は、デシベル表示されている。
【0021】この図から判るように、隔壁高さhが波長
λと一致したときに回り込みキャリアレベルは極小とな
る。そして、0.75λ≦h≦1.25λの範囲では回
り込みキャリアレベルは極小値に近く、0.5λ≦h<
0.75λおよび1.25λ<h≦1.5λの範囲で実
質的に回り込みキャリアレベルが上昇し始め、0.5λ
≦h≦1.5λの範囲外では回り込みキャリアレベルが
明らかに上昇しており、回り込みキャリアレベルが上昇
し始める部分までの0.5λ≦h≦1.5λの範囲で
は、回り込みキャリアレベルが充分に低いことが判る。
【0022】図5は、受信チャネル(素子アンテナ)別
の回り込みキャリアレベルを種々の値の障壁高さhにつ
いて実験した結果を示すグラフである。同図において、
横軸にチャネル番号をとり、縦軸にデシベル表示の回り
込みキャリアレベルをとっている。折線51はh=0す
なわち障壁15がない場合、折線52、53、54およ
び55はそれぞれh=0.5λ、h=λ、h=1.5λ
およびh=2λの場合を示している。
【0023】このグラフによれば、h=λ(折線53)
のときには、チャネルX8を除くすべてのチャネルにお
いて回り込みキャリアレベルが最小となっている。つま
り、障壁高さhが波長λと一致したときに回り込みキャ
リアレベルが極小値を取ることについて、チャネルの違
いによる影響はほとんどないといえる。
【0024】なお、上述した図4および図5の実験で
は、障壁15の厚みは0.8ミリメートルであり、これ
をおよそ2倍の1.5ミリメートルにした場合の回り込
みキャリアレベルの変化を、h=λについて求めた結果
を図6に示す。図6では、図5と同じく、横軸にチャネ
ル番号をとり、縦軸にデシベル表示の回り込みキャリア
レベルをとっている。折線61は厚み0.8ミリメート
ルの場合、折線32は厚み1.5ミリメートルの場合を
示している。この図から、障壁厚さが薄い方が概ね回り
込みキャリアレベルが低いことが判る。
【0025】以上のことから、本実施形態では障壁高さ
hを送信信号の自然空間波長λとほぼ等しい3.9ミリ
メートルに設定し、障壁厚みは(1/5)λに相当する
0.8ミリメートルに設定している。
【0026】図1において、障壁15の上端はレドーム
18に接触している。障壁15とレドーム18との間に
隙間を設けると回り込みキャリアが増大することが実験
により確認されている。
【0027】また、本実施形態では受信アンテナ12表
面と送信アンテナ11表面は同一平面上にあり、障壁1
5の上端から受信アンテナ12表面までの距離、すなわ
ち受信アンテナ12表面を基準とした障壁15の高さ
は、hに等しい。しかし、hよりも大であれば、回り込
みキャリアが増大しないことが実験により確認された。
【0028】また、送信アンテナ11および受信アンテ
ナ12の端部に壁16および17をそれぞれ設けること
により、サイドローブを抑制できることが判った。
【0029】本実施形態では、回り込みキャリアが最も
小さくなるように障壁高さhをλに一致させているが、
0.5λ≦h≦1.5λの範囲であれば、回り込みキャ
リアレベルをかなり抑えることができる。
【0030】本実施形態では、送信アンテナ及び受信ア
ンテナとしてトリプレート線路アンテナを用いたが、マ
イクロストリップ線路アンテナのような他の平面アンテ
ナや、導波管アンテナであってもよい。
【0031】
【発明の効果】以上のように本発明のアンテナ装置によ
れば、隔壁の送信アンテナ表面からの高さhを、送信ア
ンテナから送信される電波の中心周波数における自由空
間波長λまたはその近傍の値とすることにより、送信ア
ンテナから受信アンテナへの回り込みキャリアレベルを
大幅に抑制することができる。そのため、回り込みキャ
リアレベルの抑制のための隔壁は1枚で十分となり、2
枚必要だった従来のアンテナ装置に比べて小型化でき
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施形態であるアンテナ装置の外観
を示す斜視図。
【図2】本実施形態のアンテナ装置の自動車における配
置を示す図。
【図3】受信ビート信号の周波数と出力電力との関係を
示すグラフ。
【図4】隔壁高さと回り込みキャリアレベルとの関係に
ついての実験結果を示すグラフ。
【図5】受信チャネル(素子アンテナ)別の回り込みキ
ャリアレベルを種々の値の障壁高さhについて実験した
結果を示すグラフ。
【図6】受信チャネル(素子アンテナ)別の回り込みキ
ャリアレベルを異なる障壁厚さについて実験した結果を
示すグラフ。
【符号の説明】
1…アンテナ装置、11…送信アンテナ、12…受信ア
ンテナ、15…障壁、18…レドーム。

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 送信アンテナおよび受信アンテナを備え
    たレーダ装置用のアンテナ装置において、 前記送信アンテナと前記受信アンテナとの間に導体から
    なる隔壁が設けられ、前記隔壁の前記送信アンテナ表面
    からの高さhが、前記送信アンテナから送信される電波
    の中心周波数における自由空間波長λまたはその近傍の
    値であることを特徴とするアンテナ装置。
  2. 【請求項2】 前記自由空間波長λまたはその近傍の値
    とは、λ±(1/2λ)の範囲内の値であることを特徴
    とする請求項1に記載のアンテナ装置。
  3. 【請求項3】 前記送信アンテナ、前記受信アンテナお
    よび前記隔壁が樹脂製のレドームで覆われており、前記
    隔壁の上端が前記レドームに接近していることを特徴と
    する請求項2に記載のアンテナ装置。
  4. 【請求項4】 前記隔壁の前記受信アンテナ表面からの
    高さが、前記高さhよりも大であることを特徴とする請
    求項1〜3のいずれか一項に記載のアンテナ装置。
  5. 【請求項5】 前記送信アンテナおよび受信アンテナの
    周囲の全部または一部に導体からなる壁を設けたことを
    特徴とする請求項1〜4のいずれか一項に記載のアンテ
    ナ装置。
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006506931A (ja) * 2002-11-13 2006-02-23 レイセオン・カンパニー レーダ複雑度を低減するアンテナ構成
JP2015099077A (ja) * 2013-11-19 2015-05-28 株式会社Kodenホールディングス 送受信アンテナ、スリットの設計方法
JP2018013501A (ja) * 2017-10-27 2018-01-25 株式会社光電製作所 送受信アンテナ、スリットの設計方法
KR101863683B1 (ko) * 2018-04-03 2018-05-31 한화시스템 주식회사 피아식별기의 질문기 안테나

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JP2006506931A (ja) * 2002-11-13 2006-02-23 レイセオン・カンパニー レーダ複雑度を低減するアンテナ構成
JP2015099077A (ja) * 2013-11-19 2015-05-28 株式会社Kodenホールディングス 送受信アンテナ、スリットの設計方法
JP2018013501A (ja) * 2017-10-27 2018-01-25 株式会社光電製作所 送受信アンテナ、スリットの設計方法
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