JP2011002277A - レーダ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】発振回路を電磁的にシールドした状態でアンテナの角度を調整可能にするレーダ装置を提供することを課題とする。
【解決手段】車両に固定される筐体２に発振回路３を収容して電磁波をシールドしつつ、アンテナ素子２０を配列した板状の平面アンテナ装置７の一端を筐体２に固定した状態にし、平面アンテナ装置７の他端と筐体２との間隔を変えることで平面アンテナ装置７の角度を変える。筐体２によってシールドされている発振回路３とアンテナ素子２０との間は、平面アンテナ装置７の一端が固定された部分に設けた筐体２の内外を繋ぐ中空の導波管１０を介して電気的に接続する。
【選択図】図１

Description

本発明は、レーダ装置に関する。

電子工学の発展に伴い、レーダを使った技術の開発が盛んに行われている。レーダ波を送信する際は、スプリアスが放射されるのを十分に抑制する必要がある。スプリアスの影響を抑える技術として、回路基板を金属製のシールドケースに収めるものがある（例えば、特許文献１を参照）。

特開２０００−１３２５９号公報

ミリ波帯のレーダ波を発信する回路とアンテナとの間は、通常、伝搬性に優れる導波管で繋げられる。導波管は、管路の曲がり度合いに応じて伝搬効率が変化するという特性があり、曲げ半径が小さいと伝搬効率が大きく低下する。ところで、車両の前方や後方をレーダで監視する場合、アンテナの角度を調整してレーダビームの角度を正確に合わせる必要がある。レーダ波を発振する回路は、スプリアス防止のために電磁的にシールドされる。一方、アンテナは、レーダ波を送受するために電磁的に露出している必要がある。そこで、発振回路と繋がる導波管を曲げないでアンテナの角度を調整可能にしつつ、発振回路を電磁的にシールドするための方策として、発振回路と一体化したアンテナをシールドケースの一部から露出させたり、レーダ装置そのものの取り付け角度を変えたりするものが考えられるが、前者の場合にはアンテナの動作を許容しつつアンテナとシールドケースとの隙間を電磁的に塞ぐことは困難であり、後者の場合にはレーダ装置の自重を支えるために駆動機構を強固なものにせざるを得ない。

本発明は、このような課題に鑑みてなされたものであり、発振回路を電磁的にシールドした状態でアンテナの角度を調整可能にするレーダ装置を提供することを課題とする。

本発明は、上記課題を解決するため、車両に固定される筐体に発振回路を収容して電磁波をシールドしつつ、アンテナ素子を配列した板状の平面アンテナ装置の一端を筐体に固定した状態にし、他端と筐体との間隔を変えることで平面アンテナ装置の角度を変える。筐体によってシールドされている発振回路とアンテナ素子との間は、平面アンテナ装置の一端が固定された部分に設けた筐体の内外を繋ぐ中空の導波管を介して電気的に接続する。

詳細には、レーダで物標を探知するレーダ装置であって、レーダ波を発振する発振回路を収容して該発振回路から漏れる電磁波をシールドする筐体と、レーダ波を送受信するアンテナ素子を配列した板状の平面アンテナ装置であって、該平面アンテナ装置の一端である所定部分が前記筐体に固定される平面アンテナ装置と、前記所定部分が前記筐体に固定された前記平面アンテナ装置の他端と該筐体との間隔を変えることで、該平面アンテナ装置と該筐体との相対的な角度を調整する角度調整機構を備え、前記アンテナ素子は、前記平面アンテナ装置と前記発振回路との間でレーダ波を伝送する導波管であって、前記筐体のうち該平面アンテナ装置の一端が固定された部分に設けられて該筐体の内外を繋ぐ中空
の導波管を介して該発振回路と電気的に接続される。

上記レーダ装置は、発振回路から漏れる電磁波が筐体によってシールドされている。また、発振回路とアンテナ素子とが、レーダ波の伝送に好適な導波管を介して接続されている。上記レーダ装置は、このような構成を採ることで発振回路を電磁的にシールドしつつ、レーダ波の送受を可能としている。ここで、上記レーダ装置においては、平面アンテナ装置と筐体との相対的な角度を調整するにあたり、平面アンテナ装置の一端を筐体に固定すると共に、他端と筐体との間隔を角度調整機構で相対的に動かすことにより、レーダ波の伝送に好適な導波管で発振回路とアンテナ素子とを接続しつつ、平面アンテナ装置の一端が筐体に固定された状態でも平面アンテナ装置の角度が調整可能となる。従って、発振回路を電磁的にシールドした状態でアンテナの角度を調整することが可能となる。

なお、前記平面アンテナ装置は、前記アンテナ素子と前記導波管とを接続する接続部を前記所定部分に有し、該接続部が該導波管の開口を覆う状態で前記筐体に固定されるようにしてもよい。このように構成すれば、平面アンテナ装置を筐体に固定するだけで導波管と接続部とを繋ぐことが可能となる。

また、前記平面アンテナ装置は、前記アンテナ素子が前記所定部分以外の部分に配列されており、前記アンテナ素子と前記接続部とを形成する樹脂基板と、該樹脂基板に貼り付いた弾性で板状の第一部材と、該第一部材のうち前記所定部分以外の部分に貼り付いて該アンテナ素子の平面度を保つ非弾性で板状の第二部材とを有し、前記第一部材は、前記所定部分と該所定部分以外の部分との間にスリットを有するものであってもよい。

樹脂基板は、多少の変形が可能であるため、これを利用すれば接続部を導波管で覆いつつ平面アンテナ装置の角度を変えることが可能となる。更に、上記のようにスリットを有する第一部材が樹脂基板に貼り付くことにより、スリット部分を中心に平面アンテナ装置が回動し、筐体に対する角度の調整が実現される。特に、第一部材のうち所定部分以外の部分、例えば、アンテナ素子が配列されている部分が、非弾性の第二部材によって支持されるのでアンテナ素子の平面度も保たれ、レーダ装置にとって必要なアンテナの機能も保たれる。

また、前記角度調整機構は、一端が前記平面アンテナ装置の他端と連結されたネジ部材であって、前記筐体に設けられたネジ孔と螺合したネジ部材と、該ネジ部材を回動させるモータとを有しており、該モータで該ネジ部材を回動することで該平面アンテナ装置の他端と該筐体との間隔を変えることで、該平面アンテナ装置と該筐体との相対的な角度を調整するものであってもよい。レーダ装置がこのように構成されていれば、モータの回転を制御するだけで、発振回路を電磁的にシールドした状態でアンテナの角度を調整することが可能となる。なお、この場合、前記モータは、前記筐体に内蔵されており、前記ネジ部材は、前記ネジ孔を介して前記筐体の内外に通じており、該筐体に内蔵された前記モータによって回動されていてもよい。

発振回路を電磁的にシールドした状態でアンテナの角度を調整可能にするレーダ装置を提供することが可能となる。

実施形態に係る車載レーダ装置の構成図である。 実施形態に係る車載レーダ装置のアンテナの構成図である。 送りネジとネジ孔の螺合部分を拡大した図である。 筐体とシャーシとの接触状態を示す第一の図である。 筐体とシャーシとの接触状態を示す第二の図である。 実施形態と異なる態様の車載レーダ装置の構成図である。

以下、本願発明の実施形態（特に車両に搭載される場合）について説明する。以下に説明する実施形態は、本願発明の一態様を例示的に示すものであり、本願発明は、以下に示す実施形態に限定されるものではない。

図１は、本願発明の第一実施形態に係る車載レーダ装置１の構成図である。車載レーダ装置１は、自動車の前方をレーダで監視し、物標を検知するものであり、車両の前側あるいは後側に取り付けられる。車載レーダ装置１は、図１に示すように、金属製の筐体２の内部にＲＦユニット３、処理回路４、及び駆動機構５を収容すると共に、樹脂製のレドーム６の内部にアンテナ７を収容している。車載レーダ装置１は、車両の電源に接続されており、乗員であるユーザが車両のキースイッチを操作して電源をオンにすると、電力の供給を受けて作動する。

筐体２は、ＲＦユニット３から出るスプリアス（不要輻射ノイズ）が周囲に放射されるのを防ぐものであり、レドーム６側を開放した箱状になっている。筐体２のレドーム６側の開放部分は、筐体２と同様、金属製のシャーシ８で塞がれており、筐体２の内部と外部との間を電磁的に隔離する。シャーシ８は、板状であり、長手方向の上端部分にアンテナ７を支持するベース部９を有している。ベース部９の内部には、ＲＦユニット３とアンテナ７との間で電磁波の伝送を可能とする導波管１０を形成するための管路が形成されている。

レドーム６は、アンテナ７を風雨等から保護すると共に、可動式のアンテナ７が周囲に接触するのを防ぐ役割を果たす。レドーム６は、筐体２側を開放した箱状になっており、開放部分がシャーシ８に嵌合することでシャーシ８のベース部９に取り付けられたアンテナ７を保護する。

ＲＦユニット３は、図示しない三角波生成回路やＦＭ（Frequency Modulation）変調回路、アンプ等で構成されるレーダ波の送受信装置である。ＲＦユニット３は、三角波生成回路が発振する三角波の信号をＦＭ変調回路で周波数変調してＦＭ変調波を生成し、導波管１０を経由してアンテナ７へ送る。また、ＲＦユニット３は、アンテナ７が受信する物標からの反射波を受信して増幅処理し、信号処理回路４へ渡す。

処理回路４は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）やメモリで構成されており、電力
が供給されるとメモリに記録されたコンピュータプログラムを実行することで物標の有無を識別する。また、処理回路４は、駆動機構５のサーボモータ１１と電気的に接続されており、サーボモータ１１を制御する。

駆動機構５は、アンテナ７の角度を調整する装置であり、上端側がベース部９に固定されたアンテナ７の下端側を前後へ動かすことでアンテナ７の上下角を調整する。駆動機構５は、サーボモータ１１、サーボモータ１１の軸に直結するウォームギア１２、ウォームギア１２と咬み合い、ウォームギア１２を介してサーボモータ１１から伝達される動力で回転するウォームホイール１３、及びウォームホイール１３に軸直結される送りネジ１４を有している。送りネジ１４は、シャーシ８に設けられたネジ孔１５と螺合しているため、ウォームホイール１３が回転すると、長手方向に移動する。送りネジ１４は、ネジ孔１５に挿通されてシャーシ８を貫通しており、その先端部分がアンテナ７のジョイント１６に回動可能なように連結されている。従って、サーボモータ１１が駆動すると送りネジ１４が長手方向に移動し、ジョイント１６を介して送りネジ１４に連結されたアンテナ７の
下端側が前後へ動かされる。

ここで、アンテナ７の構造について詳述する。図２は、アンテナ７の構成図である。図２に示すように、アンテナ７は、薄いフィルム状の樹脂基板１７、樹脂基板１７の裏面側に貼り付けられる曲げ板１８、及び曲げ板１８の裏面側に貼り付けられる曲げ補強板１９で構成される。樹脂基板１７は、パッチアンテナやマイクロストリップアンテナといった平面アンテナを形成するものであり、図２ではアンテナパッチ２０を例に図示している。アンテナパッチ２０には導波管変換器２１が配線で接続されており、この導波管変換器２１が２つの導波管１０に対応する位置に配置されることで、アンテナパッチ２０とＲＦユニット３との間の電磁波の伝送が実現される。すなわち、パターニングされた導体によって平面アンテナを形成する樹脂基板１７がアンテナ７に備わっていることにより、レーダ波の送受信が可能となる。

樹脂基板１７の裏面に貼り付けられる曲げ板１８は、バネ鋼で構成される板であり、樹脂基板１７の裏面に密着して樹脂基板１７を支持する。曲げ板１８は、上端側に横長のスリット２２が設けられており、スリット２２の上側と下側との間における曲げ線を規定しつつ、弾性変形によりスリット２２の上側と下側との間で相対的な折り曲げを可能とする。すなわち、ヒンジとして作用する。スリット２２の上側は、シャーシ８のベース部９に取り付けられる部分であり、ベース部９内を貫通する管路に対応する位置に孔が設けられている。ベース部９内を貫通する管路とこれに対応する曲げ板１８の孔とによって、２つの導波管１０が形成される。一方、曲げ板１８は、スリット２２の下側の裏面に曲げ補強板１９が密着していることにより、駆動機構５によってアンテナ７の下端側が前後に動かされても、スリット２２の下側の平面度を保つ。曲げ補強板１９は、剛性の高い材料であり、曲げ板１８の裏面に貼り付くことでアンテナパッチ２０の平面度を保つ。

上述したように構成される車載レーダ装置１によれば、導波管１０を介してアンテナ７と接続されるＲＦユニット３から出るスプリアスが金属製の筐体２およびシャーシ８によって確実に封じ込まれるので、アンテナ７の角度調整機能を維持しつつ、装置周辺へのスプリアスの広がりを防ぐことができる。また、アンテナ７の角度調整機能は、導波管１０を曲げることなく実現されているので、導波管１０における伝送効率の低下を招くことが無い。また、上述した車載レーダ装置１によれば、ネジ孔１５に挿通されて螺合する送りネジ１４が圧縮バネ２３によって前方へ付勢されているので、図３に示すように送りネジ１４のネジ溝がネジ孔１５に密着する。よって、アンテナ７の下端のがたつきが抑制されると共に筐体２とシャーシ８とによって形成される電磁的なシールドが確実に実現される。

なお、上記実施形態ではモータで動作する駆動機構５でアンテナ７の角度を調整するものを例に説明したが、本発明はこのような態様に限定されるものではない。本発明は、例えば、角度を調整するためのネジ等を手動で回すことでアンテナ７の角度を微調整するものであっても良い。また、上記アンテナ７は、背面側に曲げ補強板１９が密着していたが、本発明は、このような構成に限定されるものでなく、アンテナパッチ２０の平面度が保たれるものであれば如何なる構造のものであってもよい。このような構造としては、例えば、曲げ板１８の厚さを厚くし、スリット２２だけで回動させるもの等を挙げることができる。また、上記実施形態では、曲げ板１８にスリット２２を設けていたが、本発明は、このような構成に限定されるものではない。例えば、曲げ板１８を薄くすれば、スリット２２が無くてもアンテナ７を十分に回動させることが可能となる。

なお、筐体２の開口部分は、シャーシ８が図４の符号Ａに示されるように完全に密着して電磁的なシールドを形成してもよいが、図５の符号Ｂに示すように離散的に密着してシールドを形成してもよい。ＲＦユニット３において、中心周波数が７６．５ＭＨｚのいわ
ゆるミリ波帯と呼ばれる電波を生成するための源発信として９．５ＧＨｚの発振器を使う場合、電波漏れを完全になくすには、シールドの隙間を約１．６ｍｍ（約１０分の１波長）以下にする必要がある。よって、筐体２とシャーシ８とが図５の符号Ｂに示すように離散的に密着している場合であっても、その隙間は源発信の波長の約１０分の１波長である約１．６ｍｍ以下にすることが望ましい。

なお、上記実施形態に係る車載レーダ装置１の有利な効果について、異なる態様のレーダ装置と比較しながら説明する。図６は、上記実施形態に係る車載レーダ装置１と異なる態様の車載レーダ装置５１の構成図である。この車載レーダ装置５１は、回転軸６３によって固定されたアンテナ５７の角度をモータで調整することが可能なものの、車載レーダ装置１とは構造が大きく異なっている。この車載レーダ装置５１は、車載レーダ装置１と同様、レドーム５６側で内部を開放した箱状の筐体５２を備えているが、筐体５２の開放部分はシャーシで塞がれておらず、ＲＦユニット５３と一体になった平面状のアンテナ５７が筐体５２の開放部分を塞ぐように構成されている。そして、車載レーダ装置５１は、アンテナ５７と筐体５２との隙間Ｃを小さくすることで、ＲＦユニット５３から出るスプリアスが周囲に放射されるのを防いでいる。

ところが、このように構成される車載レーダ装置５１の場合、アンテナ５７の角度を動かすことが可能なようにするためには、筐体５２とアンテナ５７との隙間Ｃをある程度確保する必要がある。よって、隙間Ｃの大きさを、スプリアスを十分に抑制すべく、ＲＦユニット５３の源発信の波長の１０分の１以下にすることは難しい。しかし、上記実施形態に係る車載レーダ装置１であれば、アンテナ７の角度を調整可能としつつ、ＲＦユニット３から出るスプリアスを十分に抑制することが可能である。

１，５１・・車載レーダ装置
２，５２・・筐体
３，５３・・ＲＦユニット
７，５７・・アンテナ
１０・・導波管

Claims (5)

1. レーダで物標を探知するレーダ装置であって、
   レーダ波を発振する発振回路を収容して該発振回路から漏れる電磁波をシールドする筐体と、
   レーダ波を送受信するアンテナ素子を配列した板状の平面アンテナ装置であって、該平面アンテナ装置の一端である所定部分が前記筐体に固定される平面アンテナ装置と、
   前記所定部分が前記筐体に固定された前記平面アンテナ装置の他端と該筐体との間隔を変えることで、該平面アンテナ装置と該筐体との相対的な角度を調整する角度調整機構を備え、
   前記アンテナ素子は、前記平面アンテナ装置と前記発振回路との間でレーダ波を伝送する導波管であって、前記筐体のうち該平面アンテナ装置の一端が固定された部分に設けられて該筐体の内外を繋ぐ中空の導波管を介して該発振回路と電気的に接続される、
   レーダ装置。
2. 前記平面アンテナ装置は、前記アンテナ素子と前記導波管とを接続する接続部を前記所定部分に有し、該接続部が該導波管の開口を覆う状態で前記筐体に固定される、
   請求項１に記載のレーダ装置。
3. 前記平面アンテナ装置は、
   前記アンテナ素子が前記所定部分以外の部分に配列されており、
   前記アンテナ素子と前記接続部とを形成する樹脂基板と、該樹脂基板に貼り付いた弾性で板状の第一部材と、該第一部材のうち前記所定部分以外の部分に貼り付いて該アンテナ素子の平面度を保つ非弾性で板状の第二部材とを有し、
   前記第一部材は、前記所定部分と該所定部分以外の部分との間にスリットを有する、
   請求項２に記載のレーダ装置。
4. 前記角度調整機構は、一端が前記平面アンテナ装置の他端と連結されたネジ部材であって、前記筐体に設けられたネジ孔と螺合したネジ部材と、該ネジ部材を回動させるモータとを有しており、該モータで該ネジ部材を回動することで該平面アンテナ装置の他端と該筐体との間隔を変えることで、該平面アンテナ装置と該筐体との相対的な角度を調整する、
   請求項１から３の何れか一項に記載のレーダ装置。
5. 前記モータは、前記筐体に内蔵されており、
   前記ネジ部材は、前記ネジ孔を介して前記筐体の内外に通じており、該筐体に内蔵された前記モータによって回動される、
   請求項４に記載のレーダ装置。

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