JP2008527939A - 電磁放射の送受信装置 - Google Patents

Abstract

少なくとも１つの供給素子（２）と、少なくとも１つの導波管（４）と、少なくとも１つの誘電ロッドアンテナ（５）とを有する、電磁放射、特にマイクロ波放射を送信および受信する装置であって、導波管（４）の第１の端部には供給素子（２）が配置され、供給素子（２）から放射された送信出力が導波管（４）を通して導かれ、または導波管（４）を通して導かれた受信出力が供給素子内へ結合され、導波管（４）の第２の端部には誘電ロッドアンテナ（５）が配置され、誘電ロッドアンテナ（５）は、導波管（４）を通して導かれた送信出力を束ねて放射し、または到着した受信出力を束ねて導波管（４）内へ導く。
【選択図】図１

Description

本発明は、電磁放射、特にマイクロ波放射を送信および受信する電磁放射の送受信装置に関するものであって、電磁放射の送受信装置は少なくとも１つの供給素子、少なくとも１つの導波管および少なくとも１つの誘電ロッドアンテナを有する。電磁放射の送受信装置は、導波管の１つの端部に供給素子が配置され、供給素子から放射された出力が導波管を通して導かれ、または、導波管を通して導かれた受信出力が供給素子内へ入力される。導波管の第２の端部には誘電ロッドアンテナが配置され、導波管を通して導かれた送信出力が誘電ロッドアンテナによって束ねられて放射され、または、到着した受信出力が誘電ロッドアンテナによって束ねられて導波管内へ導かれる。

ＤＥ １９９ ３９ ８３４ Ａ１からは、合焦体のためのホルダを有するマルチビームのレーダーセンサが知られている。上記レーダーセンサでは、レンズと送信／受信素子との間に合焦体が、それぞれ送信／受信素子の放射を電気的なレンズに関して前合焦するように配置されている。合焦体は、誘電プレートによって保持され、その中へホルダが挿入されている。ホルダは、その材料とその幾何学的寸法に関して、個々の合焦体の間にできるだけ小さい結合が生じるように、形成されている。

しかしながら、従来の装置においては、送信および受信素子から電磁放射の意図されない放射が発生し、それが合焦体を介して捕捉されないという問題が存在する。したがって、送信および受信素子と、この送信および受信素子の周りに取り付けられた付加的な構成素子とが、外部からの電磁ノイズ放射に対してシールド（遮蔽）されないこともあり得る。

本発明の目的は、回路支持体（ここで、回路支持体には、以下で「供給素子」と称される、送信および受信素子が配置される。）が送信および受信方向に電磁的に遮蔽され、その場合に送信および受信素子によって前合焦体上に伝送される電磁放射の反射を遮蔽部（装置）において発生させることがなく、かつ個々の送信／受信素子間の分離が回避されることのない、電磁放射を送信および受信する装置を提供することである。本発明によれば、これは、供給素子と前合焦体との間に導波管片が設けられていることにより、独立請求項の特徴によって解決される。好ましい展開と形態が、従属請求項から明らかにされる。

好ましくは少なくとも１つの供給素子が、回路支持体上に配置されている。それによって、回路支持体を用いて送信および受信手段を固定し、かつ機械的応力の結果としての望ましくない誤調整に対して保護することが可能である。

好ましくはさらに、供給素子は、パッチアンテナまたはマイクロストリップラインである。少なくとも１つの供給素子をパッチアンテナの形式で、あるいはオープンサーキットのマイクロストリップラインの形式で形成することによって、これをエッチングプロセスによって回路支持体上に安価に実現し、それにもかかわらず送信出力の大部分を導波管内へ結合できるようにすることが可能である。

好ましくはさらに、導波管が回路支持体上に固定されている。安価な半田付けプロセスによって回路支持体上に導波管を固定することによって、導波管と回路支持体との間における丈夫で永続的な結合を達成し、かつ個々の送信／受信チャネル間のクロストークを最小限に抑えることが可能である。

特に好ましくはさらに、導波管が回路支持体のアースと電気的に接続されている。それによって、導波管の浮遊電位を回避することが可能である。さらに、導波管を回路支持体上に固定する半田面を、回路支持体内のスルー接触によって簡単に接触させ、それによって簡単に実現すべきアース接触を達成し、かつ導波管を回路支持体上に堅固に結合することが、安価に可能となる。

好ましくはさらに、導波管は円形導波管である。というのは、それによって前合焦体を同様に回転対称の形式で形成することができ、かつそれによって理想的に導波管と結合することができるからである。その場合に導波管上に誘電ロッドアンテナを結合することは、例えば、接着方法によって、特に前合焦体が導波管端部を完全に閉鎖するように、行うことができる。

好ましくは、それぞれ供給素子、導波管および誘電ロッドアンテナからなる、複数の送信および受信配置が、並べて配置されているので、マルチビームの送信および受信装置が実現可能であって、それによって、例えば、種々の送信および受信チャネルの位相を評価することにより、受信された電磁放射の入射角を定めることができる。

特に好ましくは、回路支持体が配置の送信および受信方向に金属プレートによって電気的に遮蔽されている。これは、未合焦の放射された送信出力がノイズ放射を送出し、かつノイズ反射を発生させることを防止する、という利点を提供する。というのは、これらは金属プレートによって外部へ向かって遮蔽され、かつ入射するノイズ放射は送信および受信素子上に入射できないからである。

好ましくはさらに、金属プレートは１つまたは複数の導波管の領域に切欠きを有しており、その切欠きに１つまたは複数の導波管を挿通させることができるので、放射すべき送信出力、または受信すべき受信出力を導波管によって金属プレートを通して導くことが可能であって、その場合に金属プレートにおける屈折または反射が発生することはない。

好ましくはさらに、放射された、または受信された放射を合焦させる、誘電レンズが設けられており、それによって前合焦された個別ビームの光路をそれぞれの適用に応じて合焦させることができる。特にこの装置を、例えば、自動車内で適応的な間隔および速度制御のために使用する場合には、送出されかつ受信された放射が自己の車両の前の走路領域を検出し、またこの検出領域の外部の重要でない対象は意識的に検出されないように、誘電レンズを寸法決めすると効果的である。

本発明によれば、回路支持体が送信および受信方向に電磁的に遮蔽され、その場合に送信および受信素子によって前合焦体上に伝送される電磁放射の反射を遮蔽部（装置）において発生させることがなく、かつ個々の送信／受信素子間の分離が回避されることがなくなる。

本発明の他の特徴、適用可能性および利点は、図面の図に示される本発明の実施形態についての以下の説明から明らかにされる。その場合にすべての記載され、あるいは図示されている特徴は、それ自体で、あるいは任意の組合わせにおいて、特許請求項におけるその要約またはその帰属に関係なく、かつ明細書ないし図面におけるその表現ないし表示に関係なく、本発明の対象を形成する。

以下、図面を用いて本発明の実施形態について説明する。

図１には、本発明の実施形態に係る電磁放射の送受信装置における配置の図式的な断面が示されている。ここで、図１においては、理解を容易にするために、個々の部品をばらばらに、すなわち、互いに結合されずに示している。なお、図１に示す個別部品は、安定した丈夫な装置を得るために、少なくとも部分的に互いに結合されていることは、言うまでもない。

図１を参照すると、例えば、高周波回路支持体として形成することができる、回路支持体１が示されている。回路支持体１は、例えば、プレナー構造で形成されている電気的構成素子を有している。

回路支持体１上には、さらに供給素子２が設けられており、供給素子２も同様にプレナーテクノロジーで回路支持体上に形成することができ、例えば、パッチアンテナの形式で形成されている（以下では、「供給素子２」と「パッチアンテナ２」とを同一の構成要素とする。）。パッチアンテナ２は、送信出力をパッチアンテナ２へ導き、またはパッチアンテナ２から受信出力を後段に配置された構成素子へ導くために、例えば、マイクロストリップライン３によって接続される。本発明の実施形態によれば、パッチアンテナの代りに、同様に導波管方向に放射しかつこの方向から受信信号を受信する、オープンサーキットのマイクロストリップラインとして供給素子２を形成することもできる。

供給素子２の上方には、導波管４が配置されており、その波伝播方向は回路支持体１の表面に対してほぼ垂直に向けられている。好ましくは、例えば、回路支持体１上に接触面を構成して、その接触面と導波管４とを半田付けすることにより、導波管４は、回路支持体１と接続するされる。放射すべき送信出力は、供給素子２から導波管伝播方向へ放射されて、導波管からその他方の端部へ導かれる。

供給素子２とは反対の側に位置する導波管の第２の端部には、好ましくは誘電ロッドアンテナ５が固定されており、それが導波管を通して案内された送信出力を合焦して、送信／受信方向に放射する。誘電ロッドアンテナ５は、そのために、好ましくは誘電材料から形成されている。他の実施変形例によれば、金属のプレート６が設けられ、それが回路支持体１を送信および受信方向に電磁放射に対して遮蔽し、ないしは回路支持体１から放射されたノイズ放射が、周囲へ伝播することを阻止する。金属のプレート６における送信および受信放射の屈折と反射を阻止するために、好ましくは、金属プレート６に少なくとも１つの切欠きが設けられ、その切欠きを通して、たとえば円形導波管として形成することのできる導波管４が、正確に突出することができる。それによって金属プレート６における屈折と反射は回避され、回路支持体１は自己のノイズ放射に対しても外部のノイズ放射に対しても遮蔽される。他の実施変形例によれば、さらに、誘電ロッドアンテナによって合焦された放射を装置の送信および受信領域に応じて束ねる、誘電レンズ８を設けることができる。

図２には、本発明のに基づく考えを有する、マルチビームの送信および受信装置の三次元の図が示されている。図２においても回路支持体１が示されており、その上に供給素子２が配置されており、それら供給素子はたとえばマイクロストリップライン３を介して電気的に接触されている。なお、図２では、供給素子２がパッチアンテナとして形成されているが、パッチアンテナ２の代りにマイクロストリップライン３を延長することもできるので、マイクロストリップラインが供給素子として作用する。他の実施形態によれば、供給素子２の周りに導波管４のための接触面７を設けることができ、その接触面がたとえばスルーコンタクト９によって導波管を回路配置１のメッシュ（Masche）と接続する。理解しやすくするために、図２には全部で４つの送信および受信チャネルが示されており、それらはそれぞれ、供給素子、導波管および誘電ロッドアンテナからなる配置を介して示されている。なお、説明のため、左の２つの配置上では導波管４を示しておらず、その代わりにその下に隠されている接触を有する供給素子および導波管の接触７が示されている。また、対応する誘電ロッドアンテナ５は、２つの左のチャネルに関して、浮遊して示されている。２つの右の送信および受信チャネルは、導波管４と共に示されており、その導波管が供給素子２および導波管の接触７を隠している。導波管４は、特に好ましくは円形導波管として形成されており、回路支持体のアースリング７上に半田付けされている。円形導波管の上方の端部に、例えば、接着プロセスによって、誘電ロッドアンテナの形式の前合焦体が固定される。

なお、見やすくする理由から、図２には金属プレート６は示されていないが、金属プレート６は円形導波管の領域に切欠きを有しており、その切欠きに導波管４を挿通することができるので、回路配置１の完全な遮蔽が達成される。同様に、図２には、４つの個別チャネルを然るべく合焦する、誘電レンズ８は図示されていない。

マイクロストリップライン３によって導かれた送信信号は、パッチアンテナ２へ出力され、そのパッチアンテナが送信出力を円形導波管の対称軸の方向へ放射する。供給素子２から放射された送信出力は、円形導波管４を通して導かれて、円形導波管４の上方の端部において、前合焦体として用いられる誘電ロッドアンテナによって束ねられる。そして、供給素子２から放射された送信出力は、放射されてから、個別チャネルが図２には示されていない誘電レンズ８によって然るべく合焦される。

受信場合においては、入射する受信放射が、図示されていない誘電レンズ８によって、例えば、誘電ロッドアンテナとして形成されている前合焦体５上に合焦されて、誘電ロッドアンテナから円形導波管４内へ結合される。受信出力は、図示されていない金属プレート６の切欠きを通して円形導波管４によって導かれて、変形導波管４の下方の端部において、たとえばパッチアンテナとして、あるいはオープンサーキットのマイクロストリップラインとして形成することのできる供給素子２内へ結合される。そして、受信出力は、さらに処理するために後段に配置されている、電気的な構成素子へさらに供給される。

本発明の実施形態に係る個々の送信および受信素子の配置を図式的に示す断面図である。 本発明の実施形態に係る複数の送信および受信素子の配置を三次元で示す説明図である。

Claims (10)

1. 少なくとも１つの供給素子（２）と、少なくとも１つの導波管（４）と、少なくとも１つの誘電ロッドアンテナ（５）とを有する、電磁放射、特にマイクロ波放射を送信および受信する装置であって：
   導波管（４）の第１の端部には供給素子（２）が配置され、供給素子（２）から放射された送信出力が導波管（４）を通して導かれ、または導波管（４）を通して導かれた受信出力が供給素子内へ結合され、
   導波管（４）の第２の端部には誘電ロッドアンテナ（５）が配置され、誘電ロッドアンテナ（５）は、導波管（４）を通して導かれた送信出力を束ねて放射し、または到着した受信出力を束ねて導波管（４）内へ導くことを特徴とする、電磁放射の送受信装置。
2. 供給素子（２）は、回路支持体（１）上に配置されていることを特徴とする、請求項１に記載の電磁放射の送受信装置。
3. 供給素子（２）は、パッチアンテナまたはマイクロストリップラインであることを特徴とする、請求項１または２に記載の電磁放射の送受信装置。
4. 導波管（４）は、回路支持体（１）上に固定されていることを特徴とする、請求項１〜３のいずれか１項に記載の電磁放射の送受信装置。
5. 導波管（４）は、回路支持体（１）のアース（７）と電気的に接続されていることを特徴とする、請求項１〜４のいずれか１項に記載の電磁放射の送受信装置。
6. 導波管（４）は、円形導波管であることを特徴とする、請求項１〜５のいずれか１項に記載の電磁放射の送受信装置。
7. 複数の送信および受信配置（２、３、４、５）が、並べて配置されていることを特徴とする、請求項１〜６のいずれか１項に記載の電磁放射の送受信装置。
8. 回路支持体（１）は、配置の送信および受信方向において金属プレート（６）によって電気的に遮蔽されていることを特徴とする、請求項１〜７のいずれか１項に記載の電磁放射の送受信装置。
9. 金属プレート（６）は、１または複数の導波管（４）の領域に切欠きを有しており、
   前記切欠きには、１または複数の導波管（４）が挿通されていることを特徴とする、請求項１〜８のいずれか１項に記載の電磁放射の送受信装置。
10. 放射された、または受信された放射を合焦する誘電レンズ（８）が設けられていることを特徴とする、請求項１〜９のいずれか１項に記載の電磁放射の送受信装置。

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