JP2012122801A

JP2012122801A - レーダ用アンテナ、及びレーダ装置

Info

Publication number: JP2012122801A
Application number: JP2010272613A
Authority: JP
Inventors: Yoshihide Agari; 良英上里
Original assignee: Denso Ten Ltd
Current assignee: Denso Ten Ltd
Priority date: 2010-12-07
Filing date: 2010-12-07
Publication date: 2012-06-28

Abstract

【課題】放射素子から放射されるレーダ波に影響を与えないように伝送線路の放射損を抑制するレーダ用アンテナ、及びレーダ装置を提供することを課題とする。
【解決手段】レーダ用アンテナ１であって、誘電体５を挟んで導電板４上に載置された複数の放射素子２が、該導電板４上で伝送線路７に繋がるアンテナ本体３と、伝送線路７を覆う導電性の膜９がアンテナ本体３側に成膜された、該アンテナ本体３を覆うレドーム６と、を備える。
【選択図】図４

Description

本発明は、レーダ用アンテナ、及びレーダ装置に関する。

障害物等を走査するレーダ用アンテナには、平面状のものがある（例えば、特許文献１〜６を参照）。

特開平１１−６８４４８号公報特開平９−１０７２２６号公報特公平７−１２１２２号公報特開平８−１４８９３０号公報再公表２００５−５５３６６号公報特開平９−５１２２５号公報

マイクロストリップアンテナ（パッチアンテナとも呼ばれる）は、構造が簡単な平面アンテナであり、自動車や船舶、航空機といった移動体の周囲を走査するレーダ装置などに多く採用されている。ここで、放射素子へ給電する伝送線路が導波管のような閉鎖系の場合には放射損が問題になることはないが、マイクロストリップアンテナの各放射素子（パッチ）へ給電するような開放系の伝送線路の場合には、線路からの放射がレーダの走査能に影響を与える。アレーアンテナの各放射素子へ給電する伝送線路の場合、曲がる部分や分岐する部分が不可避的に存在するため、このような箇所からの放射による走査能への影響は特に著しい。

このような伝送線路からの放射による走査能の低下を防ぐためには、伝送線路をトリプレート構造とし、放射損を抑制することが有効である。しかしながら、放射損を抑制するための導電板を、放射素子から放射されるレーダ波に影響を与えない程度に精密に加工することは難しい。また、トリプレート構造の場合、不要モード（上下の接地板間を通る信号）が発生し、スロットから放射されるために特性（指向性、アイソレーション）の低下を生じる。

そこで、本願は、放射素子から放射されるレーダ波に影響を与えないように伝送線路の放射損を抑制するレーダ用アンテナ、及び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、レドームに成膜した導電性の膜で伝送線路を覆うことにした。

詳細には、レーダ用アンテナであって、誘電体を挟んで導電板上に載置された複数の放射素子が、該導電板上で伝送線路に繋がるアンテナ本体と、前記伝送線路を覆う導電性の膜が前記アンテナ本体側に成膜された、該アンテナ本体を覆うレドームと、を備える。

このように構成されるレーダ用アンテナであれば、レドームに成膜された導電性の膜が従来のスロット板等に代わって伝送線路を覆うことになるため、部品点数が減り且つ従来
よりも薄い導電材で伝送線路を覆うことができる。このため、放射素子から放射されるレーダ波に与える影響を抑制しつつ伝送線路の放射損も抑制できる。

また、前記導電性の膜は、エッチングによってパターニングされていてもよい。レドームに成膜した導電性の膜であれば、エッチングによるパターニングをすることができる。エッチングによるパターニングであれば、伝送線路を覆う膜を精密に加工することができるため、放射素子から放射されるレーダ波に与える影響を抑制しつつ伝送線路の放射損も抑制できる。

また、前記導電性の膜には、前記放射素子から放射されたレーダ波を通す放射窓であって、前記伝送線路のうち該放射窓の縁と該放射素子との間の部分を覆うように該膜が縁から突出した放射窓が形成されていてもよい。

このように構成されるレーダ用アンテナであれば、放射窓から覗く僅かな伝送線路についても導電性の膜で覆われるため、放射素子から放射されるレーダ波に与える影響を抑制しつつ伝送線路の放射損も抑制できる。

また、本発明は、レーダ装置であって、レーダ波を処理する処理回路と、誘電体を挟んで導電板上に載置された複数の放射素子が、該導電板上で伝送線路に繋がるアンテナ本体と、該伝送線路を覆う導電性の膜が前記アンテナ本体側に成膜された、該アンテナ本体を覆うレドームとを有するレーダ用アンテナと、を備えるものであってもよい。

放射素子から放射されるレーダ波に影響を与えないように伝送線路の放射損を抑制できる。

従来技術のレーダ用アンテナの構成図である。レーダ用アンテナの外観図である。レーダ用アンテナの構成図である。レドームの裏側（アンテナ基板側）を示した図である。突出部が伝送線路を覆っている様子を示した図である。パッチアンテナが設けられている部分の積層構造を示した図である。従来から用いられているアルミニウム板に放射窓を形成し、伝送線路を覆うようにした場合の積層構造を示した図である。伝送線路上のみを覆うようにした場合の積層構造を示した図である。

以下、本発明の実施形態について説明する。本発明の実施形態であるレーダ用アンテナ１の外観を図２に示す。このレーダ用アンテナ１は、車両に搭載されて該車両の周辺をレーダ波（ミリ波）で電子的に走査し、障害物等を検知するためのアンテナであり、図２に示すように、４行４列に並んだレーダ波を送信する１６個のパッチアンテナ（放射素子）２を内蔵している。レーダ用アンテナ１は、１６個のパッチアンテナ２によって形成される平面が、走査したい方向に向いた状態で車両に取り付けられる。なお、レーダ用アンテナ１は、１６個のパッチアンテナ２がマトリクス状に並んでいるが、このような並び方や個数に限定されるものではなく、例えば、複数のパッチアンテナが一列や二列に並ぶようなものであってもよい。

近距離の走査に用いるミリ波帯のレーダ波は、雨や霧等の気象条件による影響を受けにくいため、車間距離制御や衝突防止制御等に好適である。レーダ用アンテナ１は、このよ
うなシーンで用いられるものであり、送受信するレーダ波を処理する高周波回路や信号処理回路といった信号処理回路と組み合わされることでレーダ装置を構成することもできる。

レーダ用アンテナ１の構成を図３に示す。レーダ用アンテナ１は、パッチアンテナ２が並んだ面の裏側がグランド板になったアンテナ基板３を備えたマイクロストリップアンテナから成る。

アンテナ基板３は、伝送線路７によって繋がる給電点８と各パッチアンテナ２との間の距離が互いに同じになる並列給電方式で構成されているが、直列給電方式で構成してもよい。各パッチアンテナ２や給電点８、伝送線路７は、絶縁物（誘電体）の基板上に貼り付けた金属をエッチングして形成する。各パッチアンテナ２は、方形であってもよいし円形であってもよい。

アンテナ基板３に設けられている伝送線路７には、分岐している部分や曲がっている部分（ベンド部分）が多数存在し、不可避的に電波が放射する。このような放射は、レーダの走査能に影響を与える。そこで、アンテナ基板３を覆うレドーム６には、このような放射を遮る導電性の膜状の銅箔が成膜されている。伝送線路７は、このような銅箔９で覆われることでトリプレート構造になる。

レドーム６の裏側（アンテナ基板３側）を図４に示す。レドーム６の裏側に成膜されている銅箔９には、パッチアンテナ２から放射されるレーダ波を通すための放射窓１０が、各パッチアンテナ２に対応して設けられている。各放射窓１０は、伝送線路７のうち放射窓１０の縁とパッチアンテナ２との間の部分を覆うための、放射窓１０の縁から突出する突出部１１が設けられている。

放射窓１０は、銅箔９をエッチング除去して形成する。エッチング法を採っているため、精密な放射窓１０を形成することが可能である。放射窓１０をエッチング法で形成すれば、微細な加工が可能であるため、アルミニウム板等をパンチングして放射窓を形成する場合には設けることが困難な突出部１１なども形成することができる。突出部１１を有する放射窓１０を精密に加工することができるため、放射窓１０の縁でレーダ波が乱反射することもない。この結果、伝送線路７の放射損を最大限に抑制し、走査能を最大限に高めることができる。なお、エッチングによって加工可能な材料であれば、銅以外の如何なる材料で膜を形成してもよい。

突出部１１が伝送線路７を覆っている様子を図５に示す。突出部１１は、放射窓１０の縁から突出しており、伝送線路７のうち放射窓１０の縁とパッチアンテナ２との間を覆っている。このため、伝送線路７からの放射が銅箔９によって遮られ、伝送線路７における放射損が最大限に抑制される。また、このような突出部１１が設けられている故、放射窓１０の大きさを従来よりも比較的に大きくしても、伝送線路７が露出しない。この結果、放射窓１０の大きさに余裕を持たせることができる。

スロットの放射窓が小さい場合、パッチアンテナから放射されたレーダ波がスロットに当たって乱反射し、不要モードが発生する。この結果、走査能が低下する。他方、スロットの放射窓が大きい場合は伝送線路が露出するため、伝送線路からの放射が増える。すなわち、両者はトレードオフの関係にあるといえる。本実施形態であれば、伝送線路７を露出させないで放射窓１０を大きくできるため、パッチアンテナ２から放射されたレーダ波が銅箔９に当たることによる不要モードの発生を防ぎ且つ、伝送線路からの放射も防ぐことができる。

パッチアンテナ２が設けられている部分の積層構造を図６に示す。伝送線路７を覆う銅箔９は、放射窓をパンチング加工したアルミニウム板等に比べて極めて薄くできるため、放射窓１０の縁の厚みが薄い。このため、パッチアンテナ２から放射されたレーダ波が放射窓１０の縁で乱反射しにくい。

図１に示すような、誘電体スペーサ１０５Ｕ，１０５Ｂで挟んだアンテナ基板１０３をスロット板１０６で覆った従来図７技術のレーダ用アンテナの場合、図７（ａ）に示すように、レドームでレーダ波が当たる領域が大きい。また、部品点数も多くなる。一方、本実施形態のように、銅箔９を用いていれば、図７（ｂ）に示すように、パッチアンテナとレドームとの間隔を狭くできるため、レドームでレーダ波が当たる領域も小さくできる。また、部品点数も少なくなる。本実施形態では、パッチアンテナとレドームとの間隔を例えば０．１ｍｍ程度にすることができる。このため、レドームにおけるレーダ波の反射量を抑制して走査能を高めることができる。なお、パッチアンテナとレドームとの間隔を狭くできるため、レーダ用アンテナ１全体の薄型化ができる。

なお、上記実施形態では、アンテナ基板３のうちパッチアンテナ２が設けられていない領域を全面的に覆う構成を採っていたが、放射を遮る必要がある部分のみを覆う、例えば、図８に示すような伝送線路７のみを覆う構成を採ってもよい。このように構成されていれば、伝送線路７の放射損を抑えつつ、従来のトリプレートアンテナの課題である不要モード（上下の接地板間を通る信号）の発生を抑制できる。

１・・レーダ用アンテナ
２・・パッチアンテナ
３・・アンテナ基板
４・・グランド板
５・・誘電体スペーサ
６・・レドーム
７・・伝送線路
８・・給電点
９・・銅箔
１０・・放射窓
１１・・突出部

Claims

誘電体を挟んで導電板上に載置された複数の放射素子が、該導電板上で伝送線路に繋がるアンテナ本体と、
前記伝送線路を覆う導電性の膜が前記アンテナ本体側に成膜された、該アンテナ本体を覆うレドームと、を備える、
レーダ用アンテナ。
前記導電性の膜は、エッチングによってパターニングされている、
請求項１に記載のレーダ用アンテナ。
前記導電性の膜には、前記放射素子から放射されたレーダ波を通す放射窓であって、前記伝送線路のうち該放射窓の縁と該放射素子との間の部分を覆うように該膜が縁から突出した放射窓が形成されている、
請求項１または２に記載のレーダ用アンテナ。
レーダ波を処理する処理回路と、
誘電体を挟んで導電板上に載置された複数の放射素子が、該導電板上で伝送線路に繋がるアンテナ本体と、該伝送線路を覆う導電性の膜が前記アンテナ本体側に成膜された、該アンテナ本体を覆うレドームとを有するレーダ用アンテナと、を備える、
レーダ装置。