JP2019213222A - 車両 - Google Patents

Abstract

【課題】カバー部材を介して電磁波を送受信する用により好適なアンテナ装置を有する車両を提供すること。【解決手段】装置外部の前方領域を覆うように配されたカバー部材Ｂを介して電磁波の送受信を行うアンテナ装置Ｕを有する車両Ｃであって、アンテナ装置Ｕは、電磁波の送受信方向となる前方向を基準として、基板面が前後方向に延在するように配設された回路基板１と、回路基板１のうち前方向側の領域である前部領域に配設され、回路基板１の前端側に向けて電磁波を送信する送信アンテナ２と、回路基板１の前部領域に配設され、回路基板１の前端側からの電磁波を受信する受信アンテナ３と、回路基板１の前方に支持された誘電体レンズ７と、回路基板１を収容すると共に、前面側に誘電体レンズ７を支持する筐体６と、を備えている。【選択図】図４

Description

本開示は、アンテナ装置を有する車両に関する。

ミリ波やマイクロ波の周波数帯域の電磁波を用いて、非接触で物体（以下、「ターゲット」とも称する）の位置を検知するレーダ用のアンテナ装置が知られている。

アンテナ装置は、例えば、車載され、前方監視、前側方監視、又は、後側方監視等の多方向の監視用途として用いられている。この種のアンテナ装置は、車両装置外部の飛来物からの防護の観点や車体の美観維持の観点から、車両のバンパ等のカバー部材内に搭載され、当該カバー部材を介して電磁波を送受信する構成となっている。

ミリ波のような高周波の電磁波は、一般に、絶縁体（例えば、バンパを構成する樹脂材）を透過する性質を有するが、当該電磁波の透過率は、絶縁体の誘電率、絶縁体の厚み、及び絶縁体への入射角等によって変化する。そのため、アンテナ装置が送信する電磁波のうちの一部は、カバー部材の内壁で反射して、当該アンテナ装置が物体検知を行う際のノイズ要因となる。特に、かかるカバー部材からの反射波は、アンテナ装置のアンテナが配設された基板との間で多重反射を引き起こすことがある（図３を参照して後述）。

特許文献１には、カバー部材と対向するアンテナ面の角度を傾斜させることによって、カバー部材からの反射波の伝搬方向をアンテナ面から反らし、カバー部材とアンテナ面との間における多重反射を抑制すること等が記載されている。

特開２００９−１０３４５７号公報

しかしながら、特許文献１等に係る従来技術は、基板上のアンテナ面をカバー部材と対向するように配設することを前提とするため、カバー部材の形状によっては、当該カバー部材からの反射波がアンテナ面に到来することを回避することができず、物体検知の精度が不十分となる場合がある。又、特許文献１等に係る従来技術では、カバー部材の形状によって電磁波を送信する方向が制約されるため、所望の方向へ効率よく電磁波を送信することができない。

他方、一般的なアンテナ装置では、カバー（バンパ）部材との多重反射によって位相が打ち消しあって出力利得が低下するおそれがある。

本開示は、上記の問題点に鑑みてなされたもので、カバー部材を介して電磁波を送受信する用により好適なアンテナ装置を有する車両を提供することを目的とする。

前述した課題を解決する主たる本開示は、
装置外部の前方領域を覆うように配されたカバー部材を介して電磁波の送受信を行うアンテナ装置を有する車両であって、
前記アンテナ装置は、
前記電磁波の送受信方向となる前方向を基準として、基板面が前後方向に延在するように配設された回路基板と、
前記回路基板のうち前記前方向側の領域である前部領域に配設され、前記回路基板の前端側に向けて前記電磁波を送信する送信アンテナと、
前記回路基板の前記前部領域に配設され、前記回路基板の前端側からの前記電磁波を受信する受信アンテナと、
前記回路基板の前方に支持され、前記送信アンテナが送信した前記電磁波のビームを絞って装置外部に送出すると共に、装置外部からの前記電磁波を集光して前記受信アンテナに送出する誘電体レンズと、
前記回路基板を収容すると共に、前面側に前記誘電体レンズを支持する筐体と、
を備える、車両である。

本開示に係るアンテナ装置によれば、カバー部材を介して電磁波を送受信する用により好適である。

従来技術に係るアンテナ装置が車両のカバー部材内に搭載された状態の一例を示す図 従来技術に係るアンテナ装置の構成の一例を示す側面断面図 従来技術に係るアンテナ装置における電磁波の挙動を示す図 第１の実施形態に係るアンテナ装置の構成の一例を示す側面断面図 第１の実施形態に係るアンテナ装置の構成の一例を示す平面図 第１の実施形態に係るアンテナ装置における電磁波の挙動を示す図 第１の実施形態に係るアンテナ装置のレーダ性能を検証したシミュレーションの結果を示すグラフ 第２の実施形態に係るアンテナ装置の構成の一例を示す側面断面図 第３の実施形態に係るアンテナ装置の構成の一例を示す側面断面図 第４の実施形態に係るアンテナ装置の構成の一例を示す側面断面図 第５の実施形態に係るアンテナ装置の構成の一例を示す側面断面図 第５の実施形態に係るアンテナ装置の構成の一例を示す平面図 第６の実施形態に係るアンテナ装置の構成の一例を示す側面断面図 第７の実施形態に係るアンテナ装置の構成の一例を示す平面図 第８の実施形態に係るアンテナ装置の一例を示す図

以下に添付図面を参照しながら、本開示の好適な実施形態について詳細に説明する。尚、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。

各図には、各構成の位置関係を明確にするため、アンテナ装置が装置外部に電磁波を送信する前方向（即ち、物体検知の対象となる方向）を基準として、共通の直交座標系（Ｘ、Ｙ、Ｚ）を示している。以下では、Ｘ軸のプラス方向はアンテナ装置が装置外部に電磁波を送信する前方向（以下、「前方向」と略称する）を表し、Ｙ軸のプラス方向はアンテナ装置の側面右側方向を表し、Ｚ軸のプラス方向はアンテナ装置の上方向（以下、「上方向」と略称する）を表すものとして説明する。

（本開示に至る経緯）
まず、図１乃至図３を参照して、カバー部材で反射する電磁波が、アンテナ装置の検知性能に及ぼす影響について、説明する。尚、以下では、本発明のアンテナ装置のより好適な適用対象として、車両に搭載されるレーダ装置を一例として説明する。

図１は、従来技術に係るアンテナ装置１００が車両Ｃのカバー部材Ｂ（ここでは、車両Ｃのバンパ部材）内に搭載された状態の一例を示す図である。尚、ここでは、プラスＺ方向が車両Ｃの上方向（地面に垂直な方向）、プラスＸ方向が車両Ｃの進行方向（地面に水平な方向）に相当する。

図２は、従来技術に係るアンテナ装置１００の構成の一例を示す側面断面図である。

従来技術に係るアンテナ装置１００は、例えば、回路基板１０１、送信アンテナ１０２、受信アンテナ１０３、信号処理ＩＣ１０４、コネクタ１０５、筐体１０６、及び、レドーム１０７を備えている。

回路基板１０１の基板面には、送信アンテナ１０２、受信アンテナ１０３、信号処理ＩＣ１０４、及び、コネクタ１０５が実装されている。

送信アンテナ１０２及び受信アンテナ１０３としては、通常、回路基板１０１の基板面の法線方向において電磁波を送受信するパッチアンテナ等が用いられている。

回路基板１０１は、送信アンテナ１０２及び受信アンテナ１０３が配設された基板面を車両Ｃの前方側に向けるように、当該基板面がカバー部材Ｂと正対して配設されている。これにより、送信アンテナ１０２及び受信アンテナ１０３の指向方向が、アンテナ装置１００の前方側に向く。尚、図２の実線矢印Ｆは、送信アンテナ１０２が送信する電磁波を表す。

尚、回路基板１０１は、筐体１０６に収納されており、送信アンテナ１０２及び受信アンテナ１０３は、当該筐体１０６の前面に支持されたレドーム１０７を介して、装置外部との間で電磁波の送受信を行う。

従来技術に係るアンテナ装置１００は、かかる構成において、カバー部材Ｂ（例えば、バンパ部材）を介して電磁波の送受信を行い、装置外部に存在するターゲットの位置を特定する。尚、車両Ｃのバンパ部材は、図２に示すように、通常、地面に対して鉛直な方向に延在する形状を呈している。

図３は、従来技術に係るアンテナ装置１００における電磁波の挙動を示す図である。図３では、アンテナ装置１００が、カバー部材Ｂを透過させるように、地面に対して水平な方向において電磁波の送受信を行う態様を示している。

図３において、実線矢印Ｆは送信アンテナ１０２が送信した電磁波を表す。又、一点鎖線矢印Ｆａは、送信アンテナ１０２が送信した電磁波のうち、カバー部材Ｂで反射した反射波を表す。又、点線矢印Ｆｂは、送信アンテナ１０２が送信した電磁波のうち、カバー部材Ｂを透過した電磁波を表す。尚、ここでは、説明の便宜として、レドーム１０７での反射は無視するものとする。

まず、送信アンテナ１０２から電磁波が送信されると、当該電磁波は、レドーム１０７を通過し、カバー部材Ｂに到来する。カバー部材Ｂに到来した電磁波の大部分は、カバー部材Ｂを透過し、車両外部のターゲットに向けて送信されるが、一部は、カバー部材Ｂの表面で反射し、再度レドーム１０７を通過し、回路基板１０１に戻ってくる。

回路基板１０１に戻ってきた電磁波は、回路基板１０１において再度反射し、レドーム１０７を通過した後、カバー部材Ｂ側へ向かう。そして、当該電磁波は、カバー部材Ｂと回路基板１０１の基板面との間で反射を繰り返し、その一部が受信アンテナ１０３に到来することになる（「多重反射」とも称される）。

このように、多重反射する電磁波は、ターゲットからの反射波と位相が異なるため、受信アンテナ１０３に到来する反射波の角度に応じて、ターゲットからの反射波との間で互いに強め合ったり弱め合ったりする。その結果、当該多重反射する電磁波は、受信アンテナ１０３がターゲットからの反射波を検出できない（又は検出感度を低下させる）角度をスポット的に引き起こすことになる。又、当該多重反射する電磁波は、受信アンテナ１０３に到来する際に、ターゲットからの反射波と位相が異なるため、当該ターゲットの方位推定を行う際にも誤差を生じさせる。

又、カバー部材Ｂの表面で反射する電磁波の他の一部は、カバー部材Ｂと車体の他の部位との間で反射を繰り返し、複雑な伝搬経路を経て、受信アンテナ１０３に戻ってくる（図示せず。「回り込み波」とも称される）。かかる回り込み波は、ある程度の遅延をもって受信アンテナ１０３に入射するが、信号処理においては、当該回り込み波とターゲットからの反射波とを区別することが困難である。そのため、かかる回り込み波は、実際には存在しない物体を検知させるおそれがある。

（第１の実施形態）
［アンテナ装置の構成］
本発明の発明者等は、上記したような多重反射及び回り込み波による影響を低減するべく鋭意検討し、後述する本発明の構成に想到するに至った。以下、本発明の一実施形態について、説明する。

図４は、本実施形態に係るアンテナ装置Ｕの構成の一例を示す側面断面図である。図５は、本実施形態に係るアンテナ装置Ｕの構成の一例を示す平面図である。

図４及び図５の実線矢印Ｆは、送信アンテナが送信した電磁波を表している。又、点線矢印Ｆｒは、ターゲットからの反射波を表している。尚、図４及び図５では、車両Ｃ内におけるアンテナ装置Ｕを支持する構造の図示は省略している。又、図５では、筐体６の図示は省略している。

本実施形態に係るアンテナ装置Ｕは、例えば、従来技術に係るアンテナ装置１００と同様に、レーダ装置に適用されるものであり、車両Ｃのカバー部材Ｂ（ここでは、バンパ部材Ｂ）内に配設され、当該カバー部材Ｂを介して電磁波の送受信を行う（図１を参照）。

本実施形態に係るアンテナ装置Ｕは、回路基板１、送信アンテナ２、受信アンテナ３、信号処理ＩＣ４、コネクタ５、筐体６、及び、誘電体レンズ７を備えている。

本実施形態に係るアンテナ装置Ｕは、回路基板１の前部領域に配設した送信アンテナ２及び受信アンテナ３を用いて、当該回路基板１の基板面と略平行な前方側を指向方向として、誘電体レンズ７を介して装置外部との電磁波の送受信を行う。つまり、本実施形態に係るアンテナ装置Ｕにおいては、基板面の延在方向がカバー部材Ｂの延在方向に対して交差（例えば、直交）するように回路基板１を配設する構成となる。

本実施形態に係るアンテナ装置Ｕは、かかる構成によって、カバー部材Ｂで反射した反射波が、回路基板１等との間で多重反射し、ターゲットからの反射波との干渉を引き起こすこと、及び、当該反射波が、回り込み波となって受信アンテナ３に入射することを抑制する。

回路基板１は、送信アンテナ２、受信アンテナ３、信号処理ＩＣ４、及びコネクタ５等が実装される基板である。回路基板１の表面側又は裏面側の基板面内には、送信アンテナ２、受信アンテナ３、信号処理ＩＣ４、及びコネクタ５等が実装されると共に、当該各実装部品（送信アンテナ２、受信アンテナ３、信号処理ＩＣ４、及びコネクタ５等）を互いに電気的に接続する配線（図示せず）がパターン形成されている。

回路基板１は、基板面の延在方向が前後方向と平行になるように、配設されている。換言すると、回路基板１は、基板面の延在方向が、カバー部材Ｂの延在方向（ここでは、略Ｚ軸の方向）に対して交差するように配設されている。

回路基板１の材料は、本発明では特に限定されないが、例えば、ＰＣＢ（Printed Circuit Board）基板を用いることができる。回路基板１としては、多層基板や、信号処理ＩＣ４を内蔵した半導体基板が用いられてもよい。尚、回路基板１は、典型的には、平板形状を呈している。

送信アンテナ２は、回路基板１の前部領域に配設され、回路基板１の前端側の方向に向けて、回路基板１の基板面と平行に電磁波を送信する。又、受信アンテナ３は、回路基板１の前部領域に配設され、回路基板１の前端側の方向から、回路基板１の基板面と平行に反射波を受信する。換言すると、送信アンテナ２及び受信アンテナ３は、回路基板１の前端側に送受信の指向特性を有している。

送信アンテナ２及び受信アンテナ３としては、典型的には、回路基板１の前端側の方向に指向特性を有するエンドファイアアレイ(End-fire Array)アンテナが適用される。尚、エンドファイアアレイアンテナは、長手方向が平行になるように配列された複数のストリップ導体を含んで構成され、当該複数のストリップ導体が配列される方向に沿って電磁波を送受信する。

送信アンテナ２及び受信アンテナ３としては、回路基板１に形成された導体パターンによって構成されるものであればよく、エンドファイアアレイアンテナの他に、八木アレーアンテナ、フェルミアンテナ、ポスト壁導波路アンテナ、又は、ポスト壁ホーンアンテナ等も適用し得る。又、送信アンテナ２及び受信アンテナ３は、電磁波の送受信において共用される一のアンテナによって構成されてもよい。

送信アンテナ２及び受信アンテナ３は、それぞれ、回路基板１の基板面内の前部領域に、Ｙ方向に沿って複数配設されている（図５中の２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄは、それぞれ、送信アンテナ２のアンテナ素子を表し、３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄは、それぞれ、受信アンテナ３のアンテナ素子を表す）。図５には、一例として、送信アンテナ２が、回路基板１の基板面内の前部領域のプラスＹ方向側の領域に配設され、受信アンテナ３が、回路基板１の基板面内の前部領域のマイナスＹ方向側の領域に配設される態様を示している。

送信アンテナ２が送信した電磁波は、誘電体レンズ７によって平面波に変換されて、アンテナ装置Ｕの装置外部の前方（ここでは、略水平方向）に向けて送出される。又、送信アンテナ２が送信した電磁波が装置外部のターゲットに反射されて戻ってくる反射波は、誘電体レンズ７に集光されて、受信アンテナ３に送出される。尚、送信アンテナ２及び受信アンテナ３は、それぞれ、回路基板１上に形成された配線を介して信号処理ＩＣ４と接続されている。

信号処理ＩＣ４（本発明の信号処理部に相当）は、送信アンテナ２に対して高周波（例えば、ミリ波周波数帯域）の駆動信号を送出し、送信アンテナ２から電磁波（例えば、パルス系列から構成されるパルス圧縮方式の電磁波、又は周波数変調した連続波の電磁波等）を送信させる。

又、信号処理ＩＣ４は、受信アンテナ３から反射波信号を受信して、当該反射波信号に対して物体検知処理（例えば、検波処理や周波数解析処理）を施し、ターゲット（例えば、車両や人）までの距離、及びターゲットが存在する方位、その他にターゲットの反射強度や速度等の検出を行う。尚、信号処理ＩＣ４は、例えば、送信アンテナ２から送信する電磁波の送信方向を走査したり、又は、受信アンテナ３のアレー状に配した放射素子それぞれが受信する反射波信号の受信位相差を検出したりする手法によって、ターゲットの方位を推定する。

信号処理ＩＣ４が行う処理は、公知の構成と同様であるため、ここでの詳細な説明は省略する。

信号処理ＩＣ４は、例えば、ＣＰＵ、ＲＯＭ、及びＲＡＭ等からなる周知のマイクロコンピュータを中心に構成され、これに加えて、送信アンテナ２に送出する高周波の駆動信号を生成する駆動回路、及び、受信アンテナ３からの反射波信号の受信処理を行う検波回路等を備えている。但し、信号処理ＩＣ４の一部は、ＣＰＵ等を有しない専用のハードウェア回路のみによっても実現できることは勿論である。

図５では、信号処理ＩＣ４の一例として、送信アンテナ２用及び受信アンテナ３用のミリ波帯域に係る信号処理を行う信号処理ＩＣ、並びに、ベースバンド帯域に係る信号処理を行う信号処理ＩＣを各別のチップとして示している。但し、信号処理ＩＣ４の処理の一部は、車両ＥＣＵのような外部機器にて実行されてもよい。

尚、信号処理部４の構成としては、送信アンテナ２又は受信アンテナ３と回路基板１の基板面内に一体的に実装されていてもよい。これによって、送信アンテナ２又は受信アンテナ３と信号処理ＩＣ４との間の配線部の距離をより低減することが可能である。

コネクタ５は、信号処理ＩＣ４と外部機器（例えば、車両Ｃに搭載された車両ＥＣＵ）とを通信可能に接続する。

筐体６は、回路基板１を収容すると共に、回路基板１の前方において誘電体レンズ７を支持する。筐体６は、典型的には略密閉状態にて、回路基板１を収容する。

筐体６の外形は、小型化の観点から、例えば、回路基板１の外形に沿った形状（例えば、内部に略平板状の収納空間を形成する直方体形状）を呈し、筐体６のＺ方向の長さは、Ｘ方向の長さよりも短くなっている。又、筐体６のＺ方向の長さは、例えば、電磁波の送受信の際に所望の利得を得られる開口長と所定のマージン幅との合計の長さとされる。

筐体６の前面には、送信アンテナ２及び受信アンテナ３から電磁波の送受信を行う窓部が形成されており、当該窓部に誘電体レンズ７が装着されている。

尚、筐体６の壁部のうちの電磁波を非透過の壁部領域（即ち、窓部以外の領域）は、より好適には、送信アンテナ２及び受信アンテナ３の配設位置よりも前方まで延在する構成とする。これにより、カバー部材Ｂからの反射波が筐体６内に侵入することをより抑制することが可能となる。

筐体６の素材としては、例えば、カバー部材Ｂからの反射波が筐体６内に侵入することを防止する観点、回路基板１からの放熱特性を向上させる観点、及びＥＭＣ性能の観点等から、金属部材（例えば、アルミ材）が用いられる。但し、筐体６の素材としては、コストや軽量化を重視する場合には樹脂を用いられてもよく、又、筐体６と誘電体レンズ７とを同一の樹脂材料で一体的に形成されてもよい。但し、筐体６の素材としては、誘電体レンズ７よりも熱伝導率が高い材料により構成されるのが好適である。

誘電体レンズ７は、回路基板１の前方に支持され、送信アンテナ２が送信した電磁波のビームを絞って、装置外部の前方領域に送出する。そして、誘電体レンズ７は、送信した電磁波がターゲットから戻ってきた反射波を集光して、受信アンテナ３に送出する。換言すると、送信アンテナ２及び受信アンテナ３は、それぞれ、誘電体レンズ７の焦点となる位置に配設されている。尚、誘電体レンズ７は、より好適には、送信アンテナ２が送信した電磁波を平面波に変換する程度まで、電磁波のビームを絞る構成とする。

誘電体レンズ７は、送信アンテナ２及び受信アンテナ３が電磁波を送受信する際の利得を向上させると共に、カバー部材Ｂからの反射波が受信アンテナ３に入射することを抑制する（詳細は後述）。又、誘電体レンズ７は、送信アンテナ２及び受信アンテナ３を保護するレドームとしても機能している。

誘電体レンズ７としては、典型的には、前面（プラスＸ方向）が凸状に形成された片側凸レンズを適用し得る。但し、誘電体レンズ７としては、両面凸レンズ、ボールレンズ、フレネルレンズ、若しくはこれらの組み合わせ、又は、凹レンズとこれらの組み合わせ等が適用されてもよい。又、誘電体レンズ７としては、その他、後面側をマイナスＸ方向に凸状にしてもよい。

誘電体レンズ７を構成する素材は、任意であってよく、例えば、アクリル樹脂、四フッ化エチレン樹脂、ポリスチレン樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリブチレンテレフタレート樹脂、ポリフェニレン樹脂、ポリプロピレン樹脂、シンジオタクチックポリスチレン樹脂、又は、ＡＢＳ樹脂等が用いられる。

尚、本実施形態に係る誘電体レンズ７の形状は、Ｙ方向については電磁波のビームを絞らないように、プラスＸ方向にのみ凸状にされている（図５を参照）。換言すると、誘電体レンズ７の側面の断面形状は、Ｙ方向のいずれの位置でも、略同一の形状を呈している。これによって、Ｙ方向に沿って配設した送信アンテナ２の複数のアンテナ素子それぞれから送信する電磁波が、受信アンテナ３に到来する際に互いに異なる指向方向を向いて、物体検知の精度悪化（例えば、相互干渉による精度悪化又は位相差の変化によるに精度悪化）を引き起こすことを防止している。

他方、送信アンテナ２の複数のアンテナ素子それぞれから送信する電磁波を識別可能にするため、送信アンテナ２の複数のアンテナ素子それぞれを時分割で動作させたり、又は、送信アンテナ２の複数のアンテナ素子それぞれから送信する電磁波の偏光方向を異ならせたりしてもよい。

［アンテナ装置が動作する際の電磁波の挙動］
次に、図６、図７を参照して、本実施形態に係るアンテナ装置Ｕが動作する際の電磁波の挙動について、説明する。

図６は、本実施形態に係るアンテナ装置Ｕにおける電磁波の挙動を示す図である。尚、図６Ａは、アンテナ装置Ｕとカバー部材Ｂの位置関係が図４と同一の場合の電磁波の挙動を示している。又、図６Ｂは、説明の便宜として、アンテナ装置Ｕとカバー部材Ｂの位置関係が図４とは異なる場合の電磁波の挙動を示している。

図６において、実線矢印Ｆはアンテナ装置Ｕが送信した電磁波を表す。一点鎖線矢印Ｆａは、送信アンテナ２が送信した電磁波のうち、カバー部材Ｂで反射した反射波を表す。点線矢印Ｆｂは、送信アンテナ２が送信した電磁波のうち、カバー部材Ｂを透過する電磁波を表している。

送信アンテナ２から送信された電磁波Ｆは、図３を参照して説明したように、カバー部材Ｂにおいて一部が反射され、アンテナ装置Ｕ側に戻る反射波Ｆａとなる。

しかしながら、本実施形態に係るアンテナ装置Ｕにおいては、従来技術に係るアンテナ装置１００とは異なり、回路基板１の前部領域に配設した送信アンテナ２及び受信アンテナ３を用いて、当該回路基板１の基板面と略平行に電磁波の送受信を行う。そのため、回路基板１の基板面の延在方向は、カバー部材Ｂの延在方向に対して交差するように配設される。即ち、回路基板１の基板面とカバー部材Ｂとは、正対しない構成となっている。

従って、カバー部材Ｂからの反射波Ｆａの大部分は、筐体６内には入射せず、筐体６の上下に逸れて散逸する。又、筐体６に当たった反射波Ｆａも、カバー部材Ｂ側に再反射することなく、当該筐体６の後方に逸れて散逸する。

加えて、本実施形態に係るアンテナ装置Ｕにおいては、回路基板１上の送信アンテナ２及び受信アンテナ３は、誘電体レンズ７を介して電磁波の送受信を行う。

従って、カバー部材Ｂからの反射波Ｆａのうち誘電体レンズ７に到来したものも、当該誘電体レンズ７の非平面部分に入射して、受信アンテナ３に集光せずに散逸する。つまり、誘電体レンズ７に到来した反射波Ｆａは、誘電体レンズ７を透過した場合にも、所定の角度以外から到来した反射波Ｆａについては、受信アンテナ３の位置において集光しないため、筐体６内にて散逸するか、筐体６外に飛散して散逸することになる。又、誘電体レンズ７で反射する場合には、当該反射波Ｆａは、誘電体レンズ７の表面の角度分だけ反射角が変化するため（例えば、凸形状レンズであった場合、その反射角はアンテナ装置から離れる方向へ変化する）、多重反射を引き起こすことなく散逸する。

このように、本実施形態に係るアンテナ装置Ｕにおいては、カバー部材Ｂからの反射波Ｆａは、回路基板１（及び筐体６）との間で多重反射することなく、散逸することになる。又、同様に、本実施形態に係るアンテナ装置Ｕにおいては、カバー部材Ｂからの反射波Ｆａが回り込んで、受信アンテナ３の位置に到来することも抑制されることになる。一方、物体からの反射波は、上記の構成によって阻害されることなく、送信した電磁波と同一の経路を辿って、受信アンテナ３の位置に到来する。

図７は、本実施形態に係るアンテナ装置Ｕのレーダ性能を検証したシミュレーショングラフである。

本シミュレーションは、アンテナ装置Ｕにおいて、カバー部材Ｂと送信アンテナ２（及び受信アンテナ３）との間の距離毎に、受信アンテナ３で受信される所定ターゲットからの反射波の電波強度（即ち、利得）を算出したものである。

図７には、実線グラフで、本実施形態に係るアンテナ装置Ｕ（図４を参照）のシミュレーション結果を示し、点線グラフで、従来技術に係るアンテナ装置１００（図２を参照）のシミュレーション結果を示している。尚、実線グラフ及び点線グラフは、それぞれ、シミュレーション結果のプロットを線で結んだものである。

図７のグラフの縦軸は、受信アンテナ３で受信される所定ターゲットからの反射波の電波強度（ここでは、カバー部材Ｂを介在しない場合の電波強度との比較で示している）を示しており、グラフの横軸は、カバー部材Ｂと送信アンテナ２（及び受信アンテナ３）との間の距離を示している。

図７から分かるように、従来技術に係るアンテナ装置１００においては、カバー部材Ｂと送信アンテナ１０２との間の距離に応じて、電波強度が弱まる領域（図７では、３０．２５ｍｍの位置、３２．０ｍｍの位置）が複数の位置に表れる。つまり、従来技術に係るアンテナ装置１００においては、カバー部材Ｂと送信アンテナ１０２との間の僅かな距離の相違（又は角度の相違）によって、カバー部材Ｂからの反射波Ｆａがターゲットからの反射波と干渉し、スポット的に検出精度を悪化させる領域が存在することを示す。

この点、本実施形態に係るアンテナ装置Ｕにおいては、カバー部材Ｂと送信アンテナ２との間の距離に依拠して電波強度が弱まる領域が存在しない。つまり、本実施形態に係るアンテナ装置Ｕにおいては、カバー部材Ｂからの反射波Ｆａがターゲットからの反射波と干渉する事態を抑制することができるため、カバー部材Ｂと送信アンテナ２との位置関係によらず、略均一な検出精度となる。かかる結果は、本実施形態に係るアンテナ装置Ｕにおいては、特に、ターゲットの存在する位置の方位推定に係るレーダ性能が向上することを示している。

［効果］
以上のように、本実施形態に係るアンテナ装置Ｕによれば、回路基板１の前部領域に配設した送信アンテナ２及び受信アンテナ３を用いて、当該回路基板１の基板面と略平行に電磁波の送受信を行い、且つ、誘電体レンズ７を介して装置外部と電磁波の送受信を行う。

これによって、カバー部材Ｂからの反射波が、カバー部材Ｂとアンテナ装置Ｕ（例えば、回路基板１又は筐体６等）の間で多重反射し、当該反射波の一部が受信アンテナ３に到達する事態を抑制することができる。又、カバー（バンパ）部材との多重反射によって位相が打ち消しあって出力利得が低下する事態を抑制することができる。これによって、例えば、アンテナ装置Ｕにおける各方位について利得を均一に確保することが可能となり、方位推定の精度を向上させることができる。

尚、本実施形態に係るアンテナ装置Ｕは、カバー部材Ｂの形状によらず、上記効果を確保し得る点で、特に有用である。

（第２の実施形態）
図８は、第２の実施形態に係るアンテナ装置Ｕの構成の一例を示す側面断面図である。

本実施形態に係るアンテナ装置Ｕは、カバー部材Ｂに対して筐体６等を固定するブラケット８を有する点で、第１の実施形態に係るアンテナ装置Ｕと相違する。尚、第１の実施形態と共通する構成については、説明を省略する（以下、他の実施形態についても同様）。

ブラケット８は、筐体６をカバー部材Ｂに対して固定し、アンテナ装置Ｕが電磁波を送受信する方向を規定する。

ブラケット８は、例えば、アンテナ装置Ｕを収納する収容部８ａと、カバー部材Ｂに固定される固定部８ｂと、を有している。

収容部８ａは、例えば、筐体６を前面（即ち、誘電体レンズ７が装着されている面）から挿入可能とする筒形状を呈し、筐体６の外形に沿った収納空間を形成する。尚、収容部８ａは、アンテナ装置Ｕの前面の誘電体レンズ７を配した領域に、アンテナ装置Ｕが電磁波を送受信するための窓部を有している。

固定部８ｂは、両面テープやボルト等によりカバー部材Ｂに固定される部位である。尚、固定部８ｂをカバー部材Ｂに対して固定する手法は、任意であり、その他、超音波溶接等が用いられてもよい。

ブラケット８は、かかる構成において、例えば、アンテナ装置Ｕの電磁波を送受信する方向が、地面と水平になるように、筐体６をカバー部材Ｂに固定する。これにより、車両Ｃの周囲に存在するターゲットの物体検知を行うことが可能となる。

ブラケット８を構成する素材は、より好適には、電磁波吸収材又は電磁波吸収材を含有する材料とする。これにより、回り込み波が、筐体６の窓部に入射することをより抑制することができる。

尚、ブラケット８は、電磁波の送受信方向の角度を可変とする調整機構（例えば、ピンジョイントと固定ピンとを用いる）を有する構成としてもよい。かかる調整機構を用いることで、電磁波の送受信方向の微調整も可能となる。

以上、本実施形態に係るアンテナ装置Ｕによれば、機械的安定性を確保しつつ、所望の方向（例えば、地面に対して水平方向）における電磁波の送受信が可能となる。

（第３の実施形態）
図９は、第３の実施形態に係るアンテナ装置Ｕの構成の一例を示す側面断面図である。

本実施形態に係るアンテナ装置Ｕは、筐体６が、回路基板１又は当該回路基板１に実装された回路部品と熱結合する接続部６ａを有する点で、第１の実施形態に係るアンテナ装置Ｕと相違する。

図９では、接続部６ａは、筐体６の壁部と信号処理ＩＣ４とを熱結合した状態を示している。尚、図中の白抜きの矢印Ｔは、回路基板１からの熱流を表している。

本実施形態においては、筐体６を構成する材料は、例えば、放熱特性の高い金属部材とされている。そして、接続部６ａは、筐体６の壁部と回路基板１又は当該回路基板１に実装された回路部品とを熱結合する。

接続部６ａの構成は、任意であり、筐体６の壁部と一体的に構成されもよいし、シリコン製のグリース、又はエポキシ樹脂等の接着材等により構成されてもよい。又、接続部６ａは、その他、パテ状、ラバー状、ゲル状、若しくは、コンパウンド状の部材であってもよい。

本開示に係るアンテナ装置Ｕは、筐体６の前面以外の全領域を放熱可能な壁部領域とすることができるため、従来技術に係るアンテナ装置１００（図２を参照）に比較して、筐体６の放熱可能な壁部領域を大きくすることができる。従って、接続部６ａを用いて筐体６から放熱する構成は、回路基板１からの放熱特性を高める上で、本開示に係るアンテナ装置Ｕにおいて、特に効果的である。

以上、本実施形態に係るアンテナ装置Ｕによれば、回路基板１等の放熱特性を向上させることが可能である。

（第４の実施形態）
図１０は、第４の実施形態に係るアンテナ装置Ｕの構成の一例を示す側面断面図である。

本実施形態に係るアンテナ装置Ｕは、回路基板１の表面側の基板面内と裏面側の基板面内の両方に、送信アンテナ２及び／又は受信アンテナ３が配設されている点で、第１の実施形態に係るアンテナ装置Ｕと相違する。

図１０では、送信アンテナ２が回路基板１の表面側に配設され、受信アンテナ３が回路基板１の裏面側に配設された態様を示している。

尚、送信アンテナ２と受信アンテナ３は、それぞれ、回路基板１の表面側と裏面側のいずれか一方の面にまとめて配設される態様に代えて、回路基板１の表面側と裏面側の両側に分散するように配設されてもよいのは、勿論である。

本実施形態に係るアンテナ装置Ｕにおいては、回路基板１の表面側の基板面内と裏面側の基板面内の両方をアンテナ配設領域とすることで、より多数のアンテナ素子を回路基板１の面内に配設することができる。

以上、本実施形態に係るアンテナ装置Ｕによれば、利得をより向上させることが可能である。

（第５の実施形態）
図１１、図１２は、第５の実施形態に係るアンテナ装置Ｕの構成の一例を示す図である。図１１は、アンテナ装置Ｕの側面断面図を表し、図１２は、アンテナ装置Ｕの平面図を表している。

本実施形態に係るアンテナ装置Ｕは、送信アンテナ２及び受信アンテナ３がポスト壁導波管アンテナによって構成されている点で、第１の実施形態に係るアンテナ装置Ｕと相違する。

ポスト壁導波管アンテナは、回路基板１（ここでは、誘電体基板）の内部に上下に延在する金属ポスト（図１２では点線で示す）の配列体によって構成される。ポスト壁導波管アンテナは、それぞれの金属ポストに対して駆動信号が供給されることで、金属ポストの配列方向に対して電磁波を送信する。

本実施形態に係る送信アンテナ２及び受信アンテナ３も、第１の実施形態と同様に、回路基板１の前部領域に配設され、回路基板１の前端側において電磁波の送受信を行う。

以上、本実施形態に係るアンテナ装置Ｕにおいても、カバー部材Ｂからの反射波Ｆａの影響を低減することが可能である。尚、本実施形態に係るアンテナ装置Ｕは、第１の実施形態に係るアンテナ装置Ｕと比較して、カバー部材Ｂからの反射波Ｆａの侵入を抑制する観点ではより好適である。

（第６の実施形態）
図１３は、第６の実施形態に係るアンテナ装置Ｕの構成の一例を示す側面断面図である。

本実施形態に係るアンテナ装置Ｕは、回路基板１の基板面と対向する位置に支持され、送信アンテナ２から送信される電磁波のサイドローブを前方に向けて反射する反射部６ｂを有している点、及び、誘電体レンズ７がボールレンズにより構成されている点で、第１の実施形態に係るアンテナ装置Ｕと相違する。

反射部６ｂは、筐体６の収容空間を形成する内側壁面において、回路基板１の前部領域の上方及び下方に形成され、送信アンテナ２が送信する電磁波のサイドローブ（図１３では、二点鎖線矢印Ｆｔで示す）を反射して、進行方向を前方側に変換する。

反射部６ｂは、筐体６の内側壁面において、送信アンテナ２の上方及び下方を覆うように配設され、後方から前方に向かうにつれて反射面が送信アンテナ２から離間するように傾斜状に形成されている。図１３では、反射部６ｂが、例えば、筐体６の他の部位と一体的に、金属材料で構成される態様を示している。

本実施形態に係る誘電体レンズ７は、ボールレンズにより構成されている。ボールレンズは、焦点距離が短いレンズ特性を有する。従って、図１３の二点鎖線矢印Ｆｔのように、反射部６ｂから反射された前方向に対して角度を有する電磁波を、前方に変換することが可能である。尚、電磁波のサイドローブＦｔが装置外部で反射して戻ってくる際には、再度、誘電体レンズ７及び反射部６ｂを経由して、受信アンテナ３に入射することになる。

尚、反射部６ｂ及び誘電体レンズ７は、より好適には、サイドローブＦｔが装置外部に送信される際に、メインローブＦと同位相で前方に向かう平面波となるように、設計される。

以上、本実施形態に係るアンテナ装置Ｕによれば、送信アンテナ２が送信する電磁波について、サイドローブＦｔもレーダ信号として利用することが可能となる。これによって、より利得を向上することができる。

（第７の実施形態）
図１４は、第７の実施形態に係るアンテナ装置Ｕの構成の一例を示す平面図である。

本実施形態に係るアンテナ装置Ｕは、送信アンテナ２と受信アンテナ３が共通のアンテナ（ここでは、４個のアンテナ素子２ｅ、２ｆ、２ｇ、２ｈ）で構成されている点で、第１の実施形態に係るアンテナ装置Ｕと相違する。

換言すると、本実施形態に係るアンテナ装置Ｕは、信号処理ＩＣ４の制御によって、アンテナ素子２ｅ、２ｆ、２ｇ、２ｈに対して、電磁波の送信動作と電磁波の受信動作とを時分割で実行させる。尚、アンテナ素子２ｅ、２ｆ、２ｇ、２ｈと送信回路（送信用の信号処理ＩＣ４）の間の電気信号の授受、及び、アンテナ素子２ｅ、２ｆ、２ｇ、２ｈと受信回路（受信用の信号処理ＩＣ４）の間の電気信号の授受は、例えば、スイッチやサーキュレータによって、時分割で切り替えられる。

以上、本実施形態に係るアンテナ装置Ｕによれば、Ｙ方向に配列させるアンテナ素子数を減少させることができる。これによって、Ｙ方向について、筐体６の窓部のサイズを縮小することができるため、カバー部材Ｂからの反射波が筐体６内に侵入する事態をより抑制することができる。

（第８の実施形態）
上記各実施形態では、アンテナ装置Ｕの適用対象としてレーダ装置を挙げて説明したが、本発明に係るアンテナ装置Ｕは、通信の用途にも適用することができる。

図１５は、第８の実施形態に係るアンテナ装置Ｕの一例を示す図である。

図１５は、一の車両Ｃａに搭載されたアンテナ装置Ｕと他の車両Ｃｂに搭載されたアンテナ装置Ｕとの間で、電磁波の送受信を行い、通信を実行している状態を示している（いわゆる車車間通信）。尚、本実施形態に係るアンテナ装置Ｕにおいては、上記した物体検知の信号処理ＩＣ４に代えて、通信用の信号処理ＩＣ（図示せず）を搭載すればよい。

本発明に係るアンテナ装置Ｕは、カバー部材Ｂを介して電磁波を送信する際にも、カバー（バンパ）部材との多重反射によって位相が打ち消しあって出力利得が低下する事態を抑制することができるため、本実施形態のように、他のアンテナ装置と通信を行う態様にも好適に用いることができる。

（その他の実施形態）
本発明は、上記実施形態に限らず、種々に変形態様が考えられる。例えば、各実施形態で示した態様を種々に組み合わせたものを用いてもよいのは勿論である。

上記実施形態では、回路基板１とカバー部材Ｂの位置関係の一例として、回路基板１の基板面の延在方向とカバー部材Ｂの延在方向とが略直交する態様を示した。しかしながら、本発明は、回路基板１の基板面の延在方向とカバー部材Ｂの延在方向とが任意の角度で交差する態様に適用することができる。

又、上記実施形態では、送信アンテナ２が電磁波を送信する角度（及び受信アンテナ３が反射波を受信する角度）の一例として、回路基板１の基板面と平行とする態様を示した。しかしながら、送信アンテナ２が電磁波を送信する角度は、回路基板１の前端側の方向であれば、回路基板１の基板面に対して上方側又は下方側に傾けられてもよい。換言すると、送信アンテナ２及び受信アンテナ３の電磁波の送受信方向は、回路基板１の基板面と略平行であればよい。

又、上記実施形態では、アンテナ装置Ｕの一例として、誘電体レンズ７を有する態様を示した。しかしながら、電磁波を送受信する際の利得の観点や、カバー部材Ｂから受信アンテナ３に到来する反射波遮蔽の観点が問題とならない場合には、誘電体レンズ７を有しない態様としてもよい。

又、上記実施形態では、アンテナ装置Ｕが好適に適用される態様の一例として、カバー部材Ｂによって被覆された態様を示した。しかしながら、本発明に係るアンテナ装置Ｕは、前方領域がカバー部材Ｂによって被覆されていない態様にも適用し得るのは、勿論である。

以上、本発明の具体例を詳細に説明したが、これらは例示にすぎず、請求の範囲を限定するものではない。請求の範囲に記載の技術には、以上に例示した具体例を様々に変形、変更したものが含まれる。

本開示に係るアンテナ装置によれば、カバー部材を介して電磁波の送受信を行う際にも、高精度な物体検知が可能となる。

Ｕ アンテナ装置
Ｂ カバー部材
Ｃ 車両
１ 回路基板
２ 送信アンテナ
３ 受信アンテナ
４ 信号処理ＩＣ
５ コネクタ
６ 筐体
６ａ 接続部
６ｂ 反射部
７ 誘電体レンズ
８ ブラケット

Claims (1)

1. 装置外部の前方領域を覆うように配されたカバー部材を介して電磁波の送受信を行うアンテナ装置を有する車両であって、
   前記アンテナ装置は、
   前記電磁波の送受信方向となる前方向を基準として、基板面が前後方向に延在するように配設された回路基板と、
   前記回路基板のうち前記前方向側の領域である前部領域に配設され、前記回路基板の前端側に向けて前記電磁波を送信する送信アンテナと、
   前記回路基板の前記前部領域に配設され、前記回路基板の前端側からの前記電磁波を受信する受信アンテナと、
   前記回路基板の前方に支持され、前記送信アンテナが送信した前記電磁波のビームを絞って装置外部に送出すると共に、装置外部からの前記電磁波を集光して前記受信アンテナに送出する誘電体レンズと、
   前記回路基板を収容すると共に、前面側に前記誘電体レンズを支持する筐体と、
   を備える、車両。

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