JP2003279649A

JP2003279649A - レーダ装置

Info

Publication number: JP2003279649A
Application number: JP2002080911A
Authority: JP
Inventors: Koichi Hoshino; 浩一星野; Yoriji Utsu; 順志宇津
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2002-03-22
Filing date: 2002-03-22
Publication date: 2003-10-02

Abstract

(57)【要約】【課題】パルスレーダにおいて、方位検知のためのセ
ンサコストを抑え、更に、近距離のターゲットでも確実
に検出できるようにする。【解決手段】パルス状のレーダ波を送信する送信モジ
ュール２の両側に、レーダー波を反射したターゲットＴ
Ｇからの反射波を受信する受信モジュール３を配置し、
送信モジュール２と各受信モジュール３との間には、送
信アンテナ２１からの直接波が受信アンテナ３１にて受
信されることを防止する遮蔽板４を設ける。このよう
に、単一の送信モジュール２から送信されたレーダ波
を、二つの受信モジュール３にて受信するため、送信モ
ジュール一つ分の構成を省略でき、更に、遮蔽板４によ
り直接波の回り込みが抑制されるため、送信したレーダ
波のパルス幅より短い時間で反射波が受信されてしまう
近距離のターゲットであっても、これを確実に検出でき
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、パルス状のレーダ
波を送受信してターゲットまでの距離及び方位を検出す
るレーダ装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、レーダ波を送受信してターゲ
ットを検出するレーダ装置の一つとして、パルス方式の
レーダ装置（以下「パルスレーダ」と称する）が知られ
ている。このパルスレーダでは、例えば「ミリ波技術の
基礎と応用」（リアライズ社、（１９９８）ｐ２３２〜
ｐ２３３）に記載されているように、パルス状のレーダ
波（以下「送信パルス」と称する）を送信すると共に、
レーダ波を反射したターゲットからの反射波（以下「受
信パルス」と称する）を受信し、両パルスの時間差、即
ちレーダ波（反射波）の往復時間ｔを計測した結果か
ら、次式（１）を用いてターゲットまでの距離Ｒを求め
ている。

【０００３】Ｒ＝Ｃ・ｔ／２（１）但し、Ｃは光速で、Ｃ＝３×１０⁸ｍ／ｓである。とこ
ろで、このパルスレーダは、単独ではターゲットの方位
を検知することができない。このため、方位を検知する
必要がある時には、離れた位置に配置した一対のパルス
レーダを利用し、各パルスレーダに、ターゲットまでの
距離を同時に検知させ、その検知した距離から三角測量
の手法を用いて方位を求めていた。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかし、このような方
法では、パルスレーダが二個必要となるだけでなく、両
パルスレーダは、同時に測定を行っても互いのレーダ波
が干渉し合うことのないように、異なった周波数帯を使
用するように設定しなければならず、装置が高価なもの
となってしまうという問題があった。

【０００５】また、このようなパルスレーダを、例えば
車載レーダとして使用した場合には、近距離に存在する
ターゲットも検出できなければならない。しかし、図５
に示すように、送信パルスのパルス幅より短い時間で受
信パルスが戻ってくると、送信アンテナから回り込んだ
直接波（以下「干渉パルス」と称する）の干渉を受けて
しまい、この受信パルスを検知できない、即ち近距離の
ターゲットを検出できないという問題点もあった。

【０００６】なお、送信パルスのパルス幅を短くすれ
ば、より近距離のターゲットの検出が可能となるが、送
信パルスはパルス幅を短くするほど高帯域化し、法律等
の規定を満たすことができなくなるため、この方法で十
分に近距離のターゲットを検出できるようにすることは
できなかった。

【０００７】そこで、本発明は、上記問題点を解決する
ために、パルスレーダにおいて、方位検知のためのセン
サコストを抑えることを第１の目的とし、更に、近距離
のターゲットでも確実に検出できるようにすることを第
２の目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
の発明である請求項１記載のレーダ装置では、パルス状
のレーダ波を送信するための送信アンテナを備えた送信
モジュールの両側に、レーダ波を反射するターゲットか
らの反射波を受信するための受信アンテナを備えた受信
モジュールがそれぞれ配置され、更に、送信モジュール
とこの送信モジュールに隣接する各受信モジュールとの
間に、送信アンテナからの直接波が受信アンテナにて受
信されることを防止する遮蔽板が配置されている。

【０００９】このように、本発明のレーダ装置によれ
ば、単一の送信モジュールから送信されたレーダ波を、
二つの受信モジュールにて受信するようにされているた
め、従来装置と比較して、送信モジュール一つ分の構成
を省略することができる。しかも、送信モジュールは一
つしかないため、従来装置のように送信パルス同士が干
渉することがなく、単一の周波数帯のみを使用して測定
を行うことができ、従来装置と比較して安価に装置を構
成することができる。

【００１０】また、本発明のレーダ装置では、送信アン
テナから受信アンテナへの直接波の回り込み（干渉パル
ス）を遮蔽板によって抑制しているため、近距離のター
ゲットからの受信パルスが、送信パルスのパルス幅より
短い時間で戻ってきたとしても干渉パルスに埋もれてし
まうことがなく、これを確実に検出することができる。

【００１１】ところで、本発明のレーダ装置では、両受
信モジュールにてそれぞれ求めた同一ターゲットまでの
距離に基づき、三角測量の手法を用いて方位を求めてい
るため、その検出精度は、各モジュールを組み付ける際
の位置精度の影響を大きく受ける。

【００１２】そこで、請求項２記載のように、送信及び
受信部モジュールは、単一の基台上に固定することで一
体化されていることが望ましい。このように、予め一体
化しておけば、例えば車両等への組付の際に、細かい位
置調整を行うことなく、簡単に作業を行うことができ
る。なお、基台上には、送信及び受信モジュールに加え
て、遮蔽板も一体に固定されていてもよい。

【００１３】そして、送信及び受信モジュールは、請求
項３記載のように、基台に対して三軸固定されているこ
とが望ましい。この場合、各モジュールはそれぞれ３カ
所の固定部位にて、基台からの高さを適宜調整でき、そ
の結果、アンテナが形成されたビーム放射面の傾き、即
ちビームの放射方向を簡単に調整することができる。

【００１４】ところで、このようなレーダ装置を車両に
搭載する場合、請求項４記載のように、車両のバンパー
カバーを基台として使用することが考えられる。この場
合、例えば、バンパーカバーには、モジュールを収納す
る空間と遮蔽板となる部分とを一体成形により形成し、
遮蔽板となる部分の表面には、電波を吸収または反射す
る材料からなる遮蔽層を形成すればよい。

【００１５】また、遮蔽板は、請求項５記載のように、
車両のバンパーカバーに設けられた仕切板と、該仕切板
の表面に設けられた遮蔽層とにより構成してもよい。ま
た、このような車載用のレーダ装置では、一般に、水平
面（地面）に沿って広がる方向の方位を検出する必要が
ある。このため、アンテナの特性を、この水平方向につ
いては、検出範囲を覆うことができる程度に広いビーム
幅が得られるよう設定し、一方、これと直交する上下方
向については、路面からの反射や車高より高い位置にあ
る物体からの反射の影響が除去，抑制されるように十分
に狭いビーム幅が得られるよう設定することが望まし
い。

【００１６】このようなアンテナの特性を実現するため
には、例えば請求項６記載のように、送信及び受信アン
テナとして、レーダ波のビーム放射面にて送信及び受信
モジュールの配列方向とは直交する方向に複数の素子ア
ンテナを配列してなるアレイアンテナを用いることがで
きる。

【００１７】つまり、アレイアンテナでは、素子アンテ
ナの配列方向については、ビーム幅が絞られたものとな
るため、車両に搭載した際に、送信及び受信モジュール
の配列方向と、水平方向とを一致させることで、上述し
た車載用のレーダ装置に必要な特性を得ることができ
る。

【００１８】なお、受信アンテナを構成するアレイアン
テナについては、請求項７記載のように、送信及び受信
モジュールの配列方向にも複数の素子アンテナが配列さ
れていてもよい。この場合、受信アンテナの指向性が向
上するため、ターゲットの検知能力を向上させることが
できる。

【００１９】

【発明の実施の形態】以下に本発明の実施形態を図面と
共に説明する。［第１実施形態］図１は、第１実施形態である車載用の
パルス式レーダ装置（パルスレーダ）の外観を表す説明
図である。

【００２０】図１に示すように、パルスレーダ１は、パ
ルス状のレーダ波（送信パルス）を送信するための送信
アンテナ２１を備えた送信モジュール２と、送信モジュ
ール２の両側にそれぞれ配置され、レーダー波を反射し
たターゲットＴＧからの反射波（受信パルス）を受信す
るための受信アンテナ３１を備えた受信モジュール３
と、送信モジュール２と各受信モジュール３との間に、
それぞれ立設された遮蔽板４と、図示しない信号線を介
して受信モジュール３に接続された距離，角度演算部７
（図２参照）とを備えている。

【００２１】そして、これら送信モジュール２、受信モ
ジュール３、遮蔽板４は、平板状の基台５に固定するこ
とで一体に構成され、車両への取付の際には、送信及び
受信モジュール２，３の送信及び受信アンテナ２１，３
１が形成されたビーム放射面が車両の前方に向き、且つ
送信及び受信モジュール２，３の配列方向が水平方向と
一致するように配置される。つまり、図１は、車両に取
り付けたパルスレーダ１を真上方向から見た場合に相当
する。

【００２２】なお、送信モジュール２と各受信モジュー
ル３とは、それぞれ遮蔽板４を貫通させて配線した同軸
ケーブル６により接続されている。また、遮蔽板４は、
電波を吸収または反射する材料からなり、送信アンテナ
２１のサイドローブ特性により、受信アンテナ３１が影
響を受けることのない大きさ、換言すれば、送信アンテ
ナ２１からの直接波が、受信アンテナ３１にて受信され
ることのない大きさに形成されている。

【００２３】ここで図２は、（ａ）が送信アンテナ２
１、（ｂ）が受信アンテナ３１の構造を示す説明図であ
る。図２（ａ）に示すように、送信アンテナ２１は、ｍ
個の素子アンテナＡ１〜Ａｍをモジュールの配列方向に
直交した上下方向に配列してなるアレイアンテナからな
る。また、図２（ｂ）に示すように、受信アンテナ３１
は、ｍ×ｎ個の素子アンテナＡ１１〜Ａｍｎを、モジュ
ールの配列方向にｎ個、これに直交する上下方向にｍ個
ずつ２次元的に配列してなるアレイアンテナからなる。
なお、ｍ，ｎは、いずれも２以上の整数である。

【００２４】つまり、上下方向については、送信アンテ
ナ２１及び受信アンテナ３１のいずれもビーム幅が狭く
（指向性が強く）なるように設定され、一方、モジュー
ルの配列方向については、送信アンテナ２１ではビーム
幅が広くなり、一方、受信アンテナ３１ではビーム幅が
狭くなるように設定されている。

【００２５】次に、図３は、パルスレーダ１の内部構成
を表すブロック図である。図３に示すように、送信モジ
ュール２は、送信アンテナ２１，スイッチ２２，発振器
２３，パルス発生器２４からなる。そして、パルス発生
器２４が、所定のパルス幅（本実施形態では約２６ｎ
ｓ）を有するパルス信号を発生させると、このパルス信
号に従って、スイッチ２２が、発振器２３にて発生させ
たミリ波帯の高周波信号を、そのパルス信号のパルス幅
の期間だけ送信アンテナ２１に供給する。これにより、
送信アンテナ２１からは、外部に向けてパルス状のレー
ダ波（送信パルス）が送信されることになる。なお、パ
ルス発生器２４は、発生させたパルス信号を、送信パル
スの送信タイミングを示すタイミング信号として、同軸
ケーブル６を介して両受信モジュール３にも供給するよ
うにされている。

【００２６】一方、受信モジュール３は、いずれも全く
同様の構成をしており、受信アンテナ３１，ローカル発
振器３２，ミキサ３３，ＩＦアンプ３４，検波器３５，
時間差計測部３６からなる。そして、受信アンテナ３１
から供給されるミリ波帯の受信信号を、ローカル発振器
３２からのローカル信号とミキサ３３にて混合すること
により、中間周波数帯の信号にダウンコンバートし、そ
の中間周波帯の信号を、ＩＦアンプ３４にて増幅した
後、検波器３５が検波して元のパルス信号に復調する。
そして、時間差計測部３６では、この復調されたパルス
信号（以下「受信パルス信号」と称する）と、同軸ケー
ブル６を介して送信モジュール２から供給されるパルス
信号（以下「送信パルス信号」と称する）とに基づき、
送信パルス信号が供給されてから、受信パルス信号が復
調されるまでの時間差を、ターゲットＴＧまでのレーダ
波の往復時間ｔとして計測する。

【００２７】そして、両受信モジュール３にて算出され
たターゲットＴＧまでのレーダ波の往復時間ｔは、距
離，角度演算部７に供給され、この距離，角度演算部７
にて、その往復時間ｔに基づいて、各受信モジュール３
からターゲットＴＧまでの距離Ｒがそれぞれ算出され、
更に、その算出した距離Ｒから、三角測量の手法を用い
てターゲットＴＧの方位を表す角度が算出される。

【００２８】以上説明したように、本実施形態のパルス
レーダ１では、単一の送信モジュール２から送信された
レーダ波を、二つの受信モジュール３にて受信するよう
にされているため、従来装置と比較して、送信モジュー
ル２一つ分の構成を省略することができる。しかも、送
信モジュール２は一つしかないため、従来装置のように
送信パルス同士が干渉することがなく、単一の周波数帯
のみを使用して測定を行うことができ、従来装置と比較
して安価に装置を構成することができる。

【００２９】しかも、本実施形態では、送信及び受信モ
ジュール２，３が、基台５に固定することで予め一体化
されているため、例えば車両等への組付の際に、方位の
検出精度を確保するための細かい位置調整を行う必要が
なく、簡単に作業を行うことができる。

【００３０】また、本実施形態のパルスレーダ１では、
送信アンテナ２１から受信アンテナ３１への直接波の回
り込み（干渉パルス）を遮蔽板４によって抑制している
ため、パルス幅より短い時間で反射波が受信されてしま
う近距離（本実施形態では約３．９ｍ以内）に存在する
ターゲットＴＧであっても、これを確実に検出すること
ができる。

【００３１】更に本実施形態のパルスレーダ１では、送
信及び受信アンテナ２１，３１として、送信及び受信モ
ジュール２，３の配列方向とは直交する上下方向に複数
の素子アンテナを配列してなるアレイアンテナを用いる
ことにより、送信及び受信アンテナ２１，３１のビーム
幅は、上下方向については絞られたものとなるようにさ
れている。

【００３２】従って、本実施形態のパルスレーダ１によ
れば、路面からの反射や、車高より高い位置にある物体
からの反射の影響が除去，抑制されるため、受信パルス
の検出精度を向上させることができると共に、検出する
必要のないターゲットが検出されることにより信号処理
の負担が増大することを防止できる。

【００３３】また、受信アンテナ３１については、送信
及び受信モジュール２，３の配列方向にも複数の素子ア
ンテナを配列し、受信アンテナ３１の指向性を高めてい
るため、ターゲットの検知能力を向上させることができ
る。［第２実施形態］次に第２実施形態について説明する。

【００３４】本実施形態では、送信及び受信モジュール
２，３を固定する基台の構成や、その基台への取付方法
が、第１実施形態とは異なるだけあるため、この構成の
相違する部分を中心に説明する。即ち、本実施形態で
は、図４（ａ）に示すように、送信及び受信モジュール
２，３を固定する基台として、車両のバンパーカバー５
０を使用している。そして、このバンパーカバー５０に
は、その内部空間を仕切板５１で仕切ることにより、送
信及び受信モジュール２，３を収納するための３個の収
納空間が設けられている。なお、バンパーカバー５０
は、合成樹脂からなり、仕切板５１は他の部分と共に一
体成形により形成されている。

【００３５】また、仕切板５１には、各受信モジュール
２，３間を接続する同軸ケーブル６を挿通するための孔
が形成されていると共に、仕切板５１の表面には、電波
を吸収または反射する材料からなる遮蔽層が設けられて
おり、遮蔽板として機能するように構成されている。

【００３６】そして、バンパーカバー５０の収納空間に
おいて、送信及び受信モジュール２，３は、図４（ｂ）
に示すように、３本のボルトによっていわゆる三軸固定
されている。このように構成された本実施形態のパルス
レーダ１では、車両の空き空間を有効利用して設置する
ことができる。

【００３７】また、本実施形態のパルスレーダ１では、
送信及び受信モジュール２，３が３軸固定されているた
め、ボルトの締め具合を調整することにより、送信及び
受信アンテナ２１，３１が形成されたビーム放射面の傾
き、即ちビームの放射方向を簡単に調整することができ
る。

【００３８】以上、本発明の実施形態について説明した
が、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、
本発明の要旨を逸脱しない範囲において、様々な態様に
て実施することが可能である。例えば、上記実施形態で
は、２個の受信モジュール３を用いて構成しているが、
３個以上の受信モジュールを用いて構成してもよい。ま
た、送信及び受信アンテナ２１，３１は、アレイアンテ
ナに限らず、どのようなアンテナを用いてもよい。

【００３９】更に、上記実施形態では、送信及び受信モ
ジュール２，３間の接続に同軸ケーブルを用いている
が、基台５としてプリント基板を使用し、基板状のプリ
ント配線を用いてモジュール間を接続してもよい。

【図面の簡単な説明】

【図１】第１実施形態のパルスレーダの外観を示す説
明図である。

【図２】送信アンテナ及び受信アンテナの構成を示す
説明図である。

【図３】パルスレーダの内部構成を示すブロック図で
ある。

【図４】第２実施形態のパルスレーダの外観を示す説
明図である。

【図５】従来装置の問題点を示す動作タイミング図で
ある。

【符号の説明】

１…パルスレーダ２…送信モジュール３…
受信モジュール４…遮蔽板５…基台６…
同軸ケーブル７…距離，角度演算部２１…送信アンテナ２２…
スイッチ２３…発振器２４…パルス発生器３１
…受信アンテナ３２…ローカル発振器３３…ミキサ、３４
…ＩＦアンプ３５…検波器３６…時間差計測部５０
…バンパーカバー５１…仕切板Ａ１〜Ａｍ，Ａ１１〜Ａｍｎ
…素子アンテナＴＧ…ターゲット

フロントページの続きＦターム(参考） 5J070 AB01 AB24 AC02 AC13 AD06 AD08 AD13 AD20 AE01 AF03 AK02 AK06 AK08

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】パルス状のレーダ波を送信してから、該
レーダ波を反射したターゲットからの反射波を受信する
までの往復時間に基づいて、前記ターゲットまでの距離
及び方位を求めるレーダ装置であって、前記レーダ波を送信するための送信アンテナを備えた送
信モジュールと、該送信モジュールの両側にそれぞれ配置され、前記反射
波を受信するための受信アンテナを備えた複数の受信モ
ジュールと、前記送信モジュールと該送信モジュールに隣接する各受
信モジュールとの間に配置され、前記送信アンテナから
の直接波が前記受信アンテナにて受信されることを防止
する遮蔽板と、を備えることを特徴とするレーダ装置。
【請求項２】前記送信及び受信モジュールは、単一の
基台上に固定することで一体化されていることを特徴と
する請求項１記載のレーダ装置。
【請求項３】前記送信及び受信モジュールは、前記基
台に対して三軸固定されていることを特徴とする請求項
２記載のレーダ装置。
【請求項４】前記基台は、車両のバンパーカバーであ
ることを特徴とする請求項２又は請求項３記載のレーダ
装置。
【請求項５】前記遮蔽板は、車両のバンパーカバーに
設けられた仕切板と、該仕切板の表面に設けられた遮蔽
層とからなることを特徴とする請求項１乃至請求項４い
ずれか記載のレーダ装置。
【請求項６】前記送信及び受信アンテナは、前記レー
ダ波の放射面で前記送信及び受信モジュールの配列方向
とは直交する方向に複数の素子アンテナを配列してなる
アレイアンテナからなることを特徴とする請求項１乃至
請求項５いずれか記載のレーダ装置。
【請求項７】前記受信アンテナを構成するアレイアン
テナは、前記送信及び受信モジュールの配列方向にも複
数の素子アンテナが配列されていることを特徴とする請
求項６記載のレーダ装置。