JP2011244084A

JP2011244084A - アンテナ装置

Info

Publication number: JP2011244084A
Application number: JP2010112272A
Authority: JP
Inventors: Mitsuru Kirita; 満桐田
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2010-05-14
Filing date: 2010-05-14
Publication date: 2011-12-01

Abstract

【課題】パッチ導体と給電線路との間隔を狭くすることなく、チャンネル間隔を狭くすること。
【解決手段】第１の受信アンテナＲ１と第２の受信アンテナＲ２との間で第１の受信アンテナＲ１と第２の受信アンテナＲ２とが互いに対向する方向に誘電体基板１を折り曲げることにより、第１の受信アンテナＲ１と第２の受信アンテナＲ２との間隔が反射波の波長λの１／２より小さくなるようにする。
【選択図】図１

Description

本発明は、車載ミリ波レーダなどに搭載されるアンテナ装置に関する。

レーダの測角では、受信アンテナをチャンネルごとに並べ、複数の受信アンテナ間の受信位相差から目標物の方位を測定する方法がある（特許文献１）。このような受信アンテナでは、チャンネル間隔が０．５λ（λは受信アンテナに入射される反射波の波長）以上の場合はその受信位相に折り返し（位相反転）が生じる。

この受信位相の折り返しは目標物の測位には雑音として寄与するため、チャンネル間隔が０．５λ以下になるように受信アンテナの設計を行うことが望まれる。

特開２００５−３０３８０１号公報

しかしながら、上記従来の技術によれば、反射波を受信するパッチ導体に加え、給電線路を引き回すためのスペースをチャンネル間に設ける必要があり、フリンジング電界の影響を避けるために、パッチ導体と給電線路との間隔を誘電体基板の厚さの２倍以上離す必要があることから、受信アンテナのチャンネル間隔を０．５λ以下にすることが困難な場合があるという問題があった。さらに、車載レーダで採用されている４５度偏波では、方形アンテナのサイズがさらに大きくなるという問題があった。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、パッチ導体と給電線路との間隔を狭くすることなく、チャンネル間隔を狭くすることが可能なアンテナ装置を得ることを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明のアンテナ装置は、第１のチャンネルに対応した第１の受信アンテナと、第２のチャンネルに対応した第２の受信アンテナと、前記第１の受信アンテナと前記第２の受信アンテナが配置され、前記第１の受信アンテナと前記第２の受信アンテナとが互いに対向する方向に折り曲げられた誘電体基板とを備えることを特徴とする。

この発明によれば、パッチ導体と給電線路との間隔を狭くすることなく、チャンネル間隔を狭くすることが可能という効果を奏する。

図１（ａ）は、本発明に係るアンテナ装置の実施の形態１の概略構成を示す平面図、図１（ｂ）は、本発明に係るアンテナ装置の実施の形態１の概略構成を示す断面図である。図２は、図１のアンテナ装置のチャネル間隔と基板折り曲げ角度と位相反転角との関係を理論値と比較して示す図である。図３は、図１のアンテナ装置の相対位相と位相反転角との関係を示す図である。図４は、本発明に係るアンテナ装置の実施の形態２の概略構成を示す断面図である。図５は、本発明に係るアンテナ装置の実施の形態３の概略構成を示す断面図である。

以下に、本発明に係るアンテナ装置の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。

実施の形態１．
図１（ａ）は、本発明に係るアンテナ装置の実施の形態１の概略構成を示す平面図、図１（ｂ）は、本発明に係るアンテナ装置の実施の形態１の概略構成を示す断面図である。図１において、誘電体基板１の表面にはパッチ導体３ａ、３ｂおよび給電線路４ａ、４ｂが形成され、誘電体基板１の裏面には地導体２が形成されることで、マイクロストリップアンテナが構成されている。

ここで、パッチ導体３ａ、３ｂは、目標物から反射された反射波をそれぞれ受信し、給電線路４ａ、４ｂは、パッチ導体３ａ、３ｂにて受信された反射波をそれぞれ伝送することができる。

なお、誘電体基板１としては、エポキシ、ポリイミド、ポリエチレン、テフロン（登録商標）樹脂などの樹脂基板を用いるようにしてもよいし、ガラスやセラミックなどの無機基板を用いるようにしてもよい。また、パッチ導体３ａ、３ｂ、給電線路４ａ、４ｂおよび地導体２の材料としては、ＡｌまたはＣｕなどの金属薄膜を用いることができる。また、パッチ導体３ａ、３ｂの形状は、矩形であってもよいし、多角形、円形、楕円形などであってもよい。

そして、パッチ導体３ａは給電線路４ａに接続されることで、チャンネルＣＨ１に対応した第１の受信アンテナＲ１が構成され、パッチ導体３ｂは給電線路４ｂに接続されることで、チャンネルＣＨ２に対応した第２の受信アンテナＲ２が構成されている。

ここで、給電線路４ａ、４ｂはそれぞれ一定の方向に直線状に配置され、互いに並列に引き回されている。また、第１の受信アンテナＲ１と第２の受信アンテナＲ２とは互いに隣接して配置されている。

そして、誘電体基板１は、第１の受信アンテナＲ１と第２の受信アンテナＲ２との間で第１の受信アンテナＲ１と第２の受信アンテナＲ２とが互いに対向する方向に折り曲げられている。なお、誘電体基板１の折り曲げ角ηは、第１の受信アンテナＲ１と第２の受信アンテナＲ２との間隔ｄ´が反射波の波長λの１／２より小さくなるように設定することが好ましい。

ここで、第１の受信アンテナＲ１と第２の受信アンテナＲ２との間隔ｄ´は、誘電体基板１の折り曲げ角ηが０°の時の第１の受信アンテナＲ１と第２の受信アンテナＲ２との間隔をｄとすると、ｄ・ｃｏｓ（η）で与えることができる。

また、フリンジング電界の影響を避けるために、パッチ導体３ａは、パッチ導体３ｂおよび給電線路４ｂと誘電体基板１の厚さｈの２倍以上離すことが好ましく、パッチ導体３ｂは、パッチ導体３ａおよび給電線路４ａと誘電体基板１の厚さｈの２倍以上離すことが好ましい。

これにより、パッチ導体３ａ、３ｂと給電線路４ａ、４ｂとの間隔を狭くすることなく、チャンネルＣＨ１、ＣＨ２間隔を狭くすることができる。このため、受信位相に折り返し（位相反転）が生じるのを防止することが可能となり、測角範囲を広げることが可能となる。

図２は、図１のアンテナ装置のチャネル間隔と基板折り曲げ角度と位相反転角との関係を理論値と比較して示す図である。図２において、誘電体基板１の折り曲げ角ηを増大させることにより、第１の受信アンテナＲ１と第２の受信アンテナＲ２との間隔ｄ´が狭くなる。

このため、誘電体基板１の折り曲げ角ηの増大に伴って、図１のアンテナ装置の位相反転角θ１および理論値θ２が大きくなり、受信位相に折り返しが生じ難くすることができる。

図３は、図１のアンテナ装置の相対位相と位相反転角との関係を示す図である。図３において、誘電体基板１の折り曲げ角ηが０°の場合、第１の受信アンテナＲ１と第２の受信アンテナＲ２との間隔ｄが０．５６１λであるとすると、チャンネル間隔が０．５λ以上となり、位相反転が角度±９０°内で起こることが判る。

一方、誘電体基板１の折り曲げ角ηが２５°の場合、第１の受信アンテナＲ１と第２の受信アンテナＲ２との間隔ｄ´が０．５０６λであるが、位相反転が角度±９０°内で起こらないことが判る。

加えて、誘電体基板１の折り曲げ角ηが２８°の場合、第１の受信アンテナＲ１と第２の受信アンテナＲ２との間隔ｄ´が０．５λより小さくなり、位相反転が角度±９０°内で起こらないことも推測できる。

実施の形態２．
図４は、本発明に係るアンテナ装置の実施の形態２の概略構成を示す断面図である。図４において、誘電体基板１１の表面にはパッチ導体１３ａ〜１３ｆおよび給電線路１４ａ〜１４ｆが形成され、誘電体基板１１の裏面には地導体１２が形成されることで、マイクロストリップアンテナが構成されている。

そして、パッチ導体１３ａは給電線路１４ａに接続されることで、チャンネルＣＨ１に対応した第１の受信アンテナＲ１１が構成され、パッチ導体１３ｂは給電線路１４ｂに接続されることで、チャンネルＣＨ２に対応した第２の受信アンテナＲ１２が構成されている。

また、パッチ導体１３ｃは給電線路１４ｃに接続されることで、チャンネルＣＨ３に対応した第１の受信アンテナＲ１３が構成され、パッチ導体１３ｄは給電線路１４ｄに接続されることで、チャンネルＣＨ４に対応した第２の受信アンテナＲ１４が構成されている。

また、パッチ導体１３ｅは給電線路１４ｅに接続されることで、チャンネルＣＨ５に対応した第１の受信アンテナＲ１５が構成され、パッチ導体１３ｆは給電線路１４ｆに接続されることで、チャンネルＣＨ１６に対応した第２の受信アンテナＲ１６が構成されている。

ここで、給電線路１４ａ〜１４ｆはそれぞれ一定の方向に直線状に配置され、互いに並列に引き回されている。また、第１の受信アンテナＲ１１と第２の受信アンテナＲ１２とは互いに隣接して配置され、第１の受信アンテナＲ１３と第２の受信アンテナＲ１４とは互いに隣接して配置されて、第１の受信アンテナＲ１５と第２の受信アンテナＲ１６とは互いに隣接して配置されている。

そして、誘電体基板１１は、第１の受信アンテナＲ１１と第２の受信アンテナＲ１２との間で第１の受信アンテナＲ１１と第２の受信アンテナＲ１２とが互いに対向する方向に折り曲げられることで、第１の受信アンテナＲ１１と第２の受信アンテナＲ１２との間に谷Ｖ１が形成されている。

また、誘電体基板１１は、第２の受信アンテナＲ１２と第１の受信アンテナＲ１３との間で第２の受信アンテナＲ１２と第１の受信アンテナＲ１３とが互いに対向する方向と反対側に折り曲げられることで、第２の受信アンテナＲ１２と第１の受信アンテナＲ１３との間に山Ｍ１が形成されている。

また、誘電体基板１１は、第１の受信アンテナＲ１３と第２の受信アンテナＲ１４との間で第１の受信アンテナＲ１３と第２の受信アンテナＲ１４とが互いに対向する方向に折り曲げられることで、第１の受信アンテナＲ１３と第２の受信アンテナＲ１４との間に谷Ｖ２が形成されている。

また、誘電体基板１１は、第２の受信アンテナＲ１４と第１の受信アンテナＲ１５との間で第２の受信アンテナＲ１４と第１の受信アンテナＲ１５とが互いに対向する方向と反対側に折り曲げられることで、第２の受信アンテナＲ１４と第１の受信アンテナＲ１５との間に山Ｍ２が形成されている。

また、誘電体基板１１は、第１の受信アンテナＲ１５と第２の受信アンテナＲ１６との間で第１の受信アンテナＲ１５と第２の受信アンテナＲ１６とが互いに対向する方向に折り曲げられることで、第１の受信アンテナＲ１５と第２の受信アンテナＲ１６との間に谷Ｖ３が形成されている。

なお、誘電体基板１１の谷Ｖ１の折り曲げ角ηは、第１の受信アンテナＲ１１と第２の受信アンテナＲ１２との間隔が反射波の波長λの１／２より小さくなるように設定することが好ましい。

また、誘電体基板１１の谷Ｖ２の折り曲げ角ηは、第１の受信アンテナＲ１３と第２の受信アンテナＲ１４との間隔が反射波の波長λの１／２より小さくなるように設定することが好ましい。

また、誘電体基板１１の谷Ｖ３の折り曲げ角ηは、第１の受信アンテナＲ１５と第２の受信アンテナＲ１６との間隔が反射波の波長λの１／２より小さくなるように設定することが好ましい。

これにより、パッチ導体１３ａ〜１３ｆと給電線路１４ａ〜１４ｆとの間隔を狭くすることなく、チャンネルＣＨ１、ＣＨ２間隔と、チャンネルＣＨ３、ＣＨ４間隔と、チャンネルＣＨ５、ＣＨ６間隔とを狭くすることができる。このため、４個以上のチャンネルＣＨ１〜ＣＨ６が設けられている場合においても、受信位相に折り返し（位相反転）が生じるのを防止することが可能となり、測角範囲を広げることが可能となる。

実施の形態３．
図５は、本発明に係るアンテナ装置の実施の形態３の概略構成を示す断面図である。図５において、アンテナ固定板１７には、誘電体基板１１の折り曲げ状態に対応した支持面が形成されている。なお、アンテナ固定板１７の材料は、Ｃｕ、Ａｌ、ステンレスなどの金属を用いることができる。また、アンテナ固定板１７には、給電線路１４ａ〜１４ｆを介して送電された信号を給電する給電スロットを設けるようにしてもよい。

そして、アンテナ固定板１７は導電性接着層１６を介して回路基板１５に接着され、誘電体基板１１は導電性接着層１８を介してアンテナ固定板１７に接着されている。なお、回路基板１５は、第１の受信アンテナＲ１１、Ｒ１３、Ｒ１５および第２の受信アンテナＲ１２、Ｒ１４、Ｒ１６を介して受信された反射波の受信処理を行うことができる。

これにより、誘電体基板１１を折り曲げた場合においても、誘電体基板１１の折り曲げ状態が崩されることなく回路基板１５と一体化することができ、アンテナ装置を車載ミリ波レーダに容易に搭載することが可能となる。

以上のように本発明に係るアンテナ装置は、パッチ導体と給電線路との間隔を狭くすることなく、チャンネル間隔を狭くすることが可能となり、複数の受信アンテナ間の受信位相差から目標物の方位を測定する方法に適している。

Ｒ１、Ｒ１１、Ｒ１３、Ｒ１５第１の受信アンテナ
Ｒ２、Ｒ１２、Ｒ１４、Ｒ１６第２の受信アンテナ
１、１１誘電体基板
２、１２地導体
３ａ、３ｂ、１３ａ〜１３ｆパッチ導体
４ａ、４ｂ、１４ａ〜１４ｆ給電線路
１５回路基板
１６、１８導電性接着層
１７アンテナ固定板

Claims

第１のチャンネルに対応した第１の受信アンテナと、
第２のチャンネルに対応した第２の受信アンテナと、
前記第１の受信アンテナと前記第２の受信アンテナが配置され、前記第１の受信アンテナと前記第２の受信アンテナとが互いに対向する方向に折り曲げられた誘電体基板とを備えることを特徴とするアンテナ装置。
前記第１の受信アンテナと前記第２の受信アンテナとの対が前記誘電体基板上に複数設けられていることを特徴とする請求項１に記載のアンテナ装置。
前記第１の受信アンテナおよび前記第２の受信アンテナを介して受信された反射波の受信処理を行う回路基板と、
前記誘電体基板と前記回路基板との間に配置され、前記誘電体基板の折り曲げ状態に対応した支持面を有するアンテナ固定板をさらに備えることを特徴とする請求項１または２に記載のアンテナ装置。
前記第１の受信アンテナは、
反射波を受信する第１のパッチ導体と、
前記第１のパッチ導体に接続された第１の給電線路とを備え、
前記第２の受信アンテナは、
反射波を受信する第２のパッチ導体と、
前記第２のパッチ導体に接続された第２の給電線路とを備えることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載のアンテナ装置。
前記第１のパッチ導体は、前記第２のパッチ導体および前記第２の給電線路と前記誘電体基板の厚さの２倍以上離され、
前記第２のパッチ導体は、前記第１のパッチ導体および前記第１の給電線路と前記誘電体基板の厚さの２倍以上離されていることを特徴とする請求項４に記載のアンテナ装置。
前記誘電体基板の折り曲げ角は、前記第１の受信アンテナと前記第２の受信アンテナとの間隔が前記反射波の波長の１／２より小さくなるように設定されていることを特徴とする請求項１から５のいずれか１項に記載のアンテナ装置。