JP3742039B2

JP3742039B2 - Communication device

Info

Publication number: JP3742039B2
Application number: JP2002224922A
Authority: JP
Inventors: 弘之八塚; 和亮浜田; 純佐藤
Original assignee: Fujitsu Ltd
Current assignee: Fujitsu Ltd
Priority date: 2002-08-01
Filing date: 2002-08-01
Publication date: 2006-02-01
Anticipated expiration: 2022-08-01
Also published as: JP2004072177A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、通信装置に関し、特に、車−車間の通信を行う通信装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、交通事故、渋滞などといった道路交通の諸問題の解決を目的に構築する新しい交通システムのＩＴＳ（Intelligent Transport Systems）が注目を浴びている。
【０００３】
ＩＴＳでは、道路側のカメラ等情報収集インフラや経路誘導インフラと、車両側のカメラ、車載センサなどによる情報収集と、路−車間通信や車−車間通信による情報のやり取りにより、自車両および周辺車両の位置や挙動をリアルタイムに把握し、安全な運転を支援するシステムが提案されている。さらに自動的に速度制御、操舵制御を行う情報処理装置を実装することにより、自動走行も可能となる。
【０００４】
このシステムにおいて、車−車間通信として、例えば車間距離を測定するなどの場合に用いられるレーダ装置と、前車がブレーキ操作やアクセル操作などを行った場合、その情報を前車から受信してブレーキ操作及びアクセル操作などを行うなどの場合に用いられる通信装置とが共存する場合がある。
【０００５】
図７は、従来のレーダ装置と通信装置の配置例であり、（ａ）が上面図、（ｂ）が側面図である。
図７のように、従来では、レーダ装置３０１と通信装置３０２、３０３は、個々に車体に取り付けられていた。また、車体の前部分は、冷却効果を妨げないようラジエータを避ける必要があることから、レーダ装置３０１、通信装置３０２は、エンジンルーム付近のバンパーより下のスカート部に取り付けられることが多い。スカート部は、レーダの電波に対し透過性を持たせる必要があることから、図７（ｂ）のようにアンテナの開口面積以上の開口部３１０を作るか、部分的に反射の少ない材質、厚みを有することが必要であった。
【０００６】
ブレーキ操作及びアクセル操作などの情報を後続車へ送信するための、通信装置３０３は、図７のように車体後部に取り付けられる。この通信装置３０３は、トランクの開閉があるため、トランクの床より下に取りつけられることが多い。
【０００７】
このように車両への装置の取り付け場所は制約されており、従来のレーダ装置３０１及び通信装置３０２のように、車体に別々に取り付けられる場合、設置場所の選択が不自由であった。また、レーダ装置３０１のみ搭載していた車に新たに通信装置３０２を取り付けるような場合、スカート部を加工する必要があり、面倒であった。
【０００８】
そこで、レーダ機能と通信機能を共用可能な通信装置の開発が求められている。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、レーダ機能と通信機能を共用可能な通信装置の開発の上で以下のような問題点があった。
【００１０】
電気的には、車載されるレーダは、一般的にアンテナビームを走査する電波を用い、通信は、一定ビーム幅の固定アンテナビームの電波を用いるのでアンテナを共用することは困難である。また、車載レーダは、７６ＧＨｚ帯が割り当てられており、通信は６０ＧＨｚ帯が割り当てられていて、７６ＧＨｚ帯においては通信の混在は許可されていない。そのため、レーダと通信を共用するアンテナを用いる場合でも、使用する周波数をあらかじめ決めて、その共用器を使用する必要があるという問題があった。
【００１１】
本発明はこのような点に鑑みてなされたものであり、レーダ機能及び通信機能を共用可能な通信装置を提供することを目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
本発明では上記課題を解決するために、図１に示す通信装置１において、平面波を放射するレーダ波を透過し、レーダ波の直線偏波と直交した直線偏波の通信波を反射するパラボラ状の通信アンテナ１１と、通信アンテナ１１の放射中心軸上、かつ凹面焦点に配置され通信アンテナ１１への通信波の放射または、通信アンテナ１１により反射される通信波の受信を行う１次放射器１３と、通信アンテナ１１を透過したレーダ波を送受信し、通信アンテナ１１の凸面側に配置されるレーダアンテナ２１とを有し、通信アンテナ１１は、１次放射器１３から放射される電磁波を遮断する間隔ごとに配置された複数の平行導体板からなり、その平行導体板は、１次放射器１３に対面する面をパラボラ状の凹面、レーダアンテナ２１に対面する面をパラボラ状の凸面とし、レーダ波の伝搬方向の幅がレーダ波の波長の１／２の整数倍であること、を特徴とする通信装置１が提供される。
【００１３】
上記構成によれば、通信アンテナ１１は通信波を反射させ１次放射器１３に入力するとともにレーダ波を損失無く透過させて、レーダアンテナ２１は、通信アンテナ１１を透過したレーダ波を送受信する。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。
図１は、本発明の第１の実施の形態の通信装置を示す斜視図である。
【００１５】
本発明の実施の形態の通信装置１は、通信機能を有する通信機能部１０と、レーダ機能を有するレーダ機能部２０により構成される。
通信機能部１０は、レーダ波を透過し、通信波のみを反射するパラボラ状の通信アンテナ１１と、支持柱１２により通信アンテナ１１の放射中心状の焦点に配置され、通信アンテナ１１への通信波の放射または、通信アンテナ１１により反射される通信波を受信する１次放射器１３と、給電線１４を介して１次放射器１３と接続され、無線通信のために、周波数変換や変復調などの信号処理を行ない、通信波を生成再生する送受信装置１５と、から構成される。
【００１６】
レーダ機能部２０は、レーダ波を送受信するレーダアンテナ２１と、周波数変換や変調、検波などの信号処理を行ない、目標を検知するレーダ波を生成検波する送受信装置２２とから構成される。また、レーダアンテナ２１は、矢印ａ３のように水平方向に走査可能な構成となっている。
【００１７】
矢印ａ１は、通信波の直線偏波の電界方向を示し、矢印ａ２はレーダ波の直線偏波の電界方向を示す。
これらは互いに直交するようにして生成される。例えば、通信機能部１０では、通信波の直線偏波の電界方向（矢印ａ１）を、放射方向からみて右４５度の直線偏波を生成して放射し、レーダ機能部２０では、レーダ波の直線偏波の電界方向（矢印ａ２）を、放射方向からみて左４５度の直線偏波を生成して放射する。
【００１８】
図２は、本発明の第１の実施の形態の通信アンテナの構造を示す図であり、（ａ）が正面図であり、（ｂ）が図２（ａ）のＡ−Ａ線における断面図である。
通信アンテナ１１は、レーダ波の直線偏波の電界方向（矢印ａ２）と直交し、通信波の直線偏波の電界方向（矢印ａ１）と平行な、パラボリック曲面を持つ平行金属板１１ａが間隔ａで配置された構成からなり、各平行金属板１１ａの間には、各平行金属板１１ａを保持するための、誘電体１１ｂが満たされている。前述のように、通信アンテナ１１は、パラボリック曲面を持つ平行金属板１１ａにより構成されているため、断面も図２（ｂ）のように前縁と後縁がパラボリック曲面を持つ。伝搬方向の幅ｂは一定であり、前縁と後縁が平行となっている。また、パラボリック曲面の凹部は図１の１次放射器１３に対面しており、凸部はレーダアンテナ２１と対面している。
【００１９】
なお、図２（ｂ）は、１つの平行金属板１１ａの形状と、ほぼ同様である。
ここで、平行金属板１１ａは、例えば、銅、アルミニウムなどの良導体を用いることが好ましい。また、誘電体１１ｂは、低誘電率の、例えば、テフロン（登録商標）などを用いることが望ましい。
【００２０】
レーダ波が通信アンテナ１１を透過するための、通信アンテナ１１の設計例を説明する。
レーダ波の電界と垂直な導体間の電磁波の伝搬モードはＴＥＭ（Transverse Electromagnetic Mode）であり、管内波長λｇは、
【００２１】
【数１】
λｇ＝λ₀／（ε）^1/2 （１）
となる。
【００２２】
上式において、λ₀はレーダ波の自由空間内での波長である。また、εは誘電体１１ｂの比誘電率である。
ここで、管内波長で決まる伝搬速度が間隔ａに無関係となるよう間隔ａをλ／２以下にし、通信アンテナ１１の軸方向の幅ｂを一定にする。また、平行金属板１１ａは、レーダ波損失を少なく通過させるために厚みを薄くする。
【００２３】
また、レーダ波が平行金属板１１ａ間を通過して平行金属板１１ａの後縁の全面で位相が揃っていればビームは偏移せずに通過する。したがって伝搬方向の幅ｂと、比誘電率εが一定であれば、平行金属板１１ａはレーダ波にとって障害とならない。平行金属板１１ａの厚みによる前縁での反射の影響は、幅ｂをλ／２の整数倍とすれば前縁と後縁の反射が打ち消され改善できる。幅ｂは、例えば、７６ＧＨｚ帯で、２〜３ｍｍの間で、前述の条件を満たすように決定する。
【００２４】
通信波の電界と平行な導体の間隔ａは、通信波がレーダ側に漏れないように遮断する寸法に選ぶ。間隔ａは、狭幅寸法ａの導波管を伝搬しない遮断波長λｃは、λｃ＝２×ａであるから、間隔ａをλｃ／２以下にすればよいことになる。比誘電率＝１かつ通信波の周波数を６０ＧＨｚ（波長５ｍｍ）とすれば、間隔ａは２．５ｍｍ以下となる。
【００２５】
以下、本発明の第１の実施の形態の通信装置１の動作を説明する。
図３は、通信装置を車に搭載した例を示す図である。
本発明の第１の実施の形態の通信装置１は、図３のように、車両１００の前部分に設置される。
【００２６】
前方の車両２００と通信を行う場合、通信機能部１０では、図示しないコンピュータなどからの情報をもとに、送受信装置１５で、周波数変換や変復調などの信号処理を行ない、無線通信のための信号を生成再生し、そこで生成した信号を１次放射器１３に送信する。１次放射器１３では、通信アンテナ１１に送信波を放射する。送信波は通信アンテナ１１で反射され、車両２００の後部に設置される通信装置２０１に送信される。
【００２７】
例えば、車両１００において、アクセルを踏んだ場合、前方の車両２００に加速の情報を通知することができる。
車両２００の通信装置２０１から情報が送信される場合、その送信波の直線偏波の電界方向は矢印ａ１と同様であるので、通信装置２０１から送信された信号は、通信装置１において通信アンテナ１１で反射され、１次放射器１３に入力されて給電線１４を介して送受信装置１５に伝達され、送受信装置１５で受信処理される。
【００２８】
例えば、前方を走行中の車両２００が、ブレーキを作動させた場合、ブレーキ減速の信号が通信装置２０１から、車両１００の通信装置１に送信され、車両１００においても、その情報をもとに自動的にブレーキを作動させる処理を行なうようにすることが可能であり、安全な運転を支援することが可能となる。
【００２９】
レーダ機能を用いる場合、レーダ機能部２０では、図示しないコンピュータなどからの情報をもとに、送受信装置２２でレーダ波を生成し、レーダアンテナ２１で放射する。レーダアンテナ２１は、水平方向に走査でき放射する方向を可変できる。レーダアンテナで放射されたレーダ波は、直線偏波の電界方向が矢印ａ２であり、前述の説明のように、通信機能部１０の通信アンテナ１１を透過し、例えば、前方の車両２００の後部で反射する。反射したレーダ波の直線偏波の電界方向は、位相は１８０度反転するが角度は矢印ａ２と同じであるので、再び通信機能部１０の通信アンテナ１１を透過して、レーダ機能部２０のレーダアンテナ２１で受信する。受信したレーダ波は送受信装置２２で検波し信号処理される。これにより、前方を走行中の車両２００との車間距離、相対速度を測定することなどが可能となり、安全な運転を支援することが可能となる。
【００３０】
なお、車両１００、２００の後部に設置される通信装置１０１、２０１は、通信機能のみ有する通信装置１０１、２０１でもよいが、本発明の第１の実施の形態の通信装置１と同様の構成でもよい。
【００３１】
次に、本発明の第２の実施の形態を説明する。
図４は、本発明の第２の実施の形態の通信装置の構成を示す斜視図である。
なお、図４の通信装置２において、本発明の第１の実施の形態の通信装置１と同じ部分は同じ符号で示し、説明を省略する。
【００３２】
本発明の第２の実施の形態の通信装置２は、第１の実施の形態の通信装置１と同様に、通信機能を有する通信機能部１０ａと、レーダ機能を有するレーダ機能部２０により構成される。
【００３３】
通信機能部１０ａは、レーダ波を透過し、通信のための通信波のみを反射する通信アンテナ１６が、第１の実施の形態のパラボラ状の通信アンテナ１１と異なり、オフセットパラボラ状であることを特徴としている。
【００３４】
図５は、本発明の第２の実施の形態の通信アンテナの構造を示す図であり、（ａ）が正面図であり、（ｂ）が図５（ａ）のＢ−Ｂ線における断面図である。
通信アンテナ１６は、レーダ波の直線偏波の電界方向（矢印ａ２）と直交し、通信波の直線偏波の電界方向（矢印ａ１）と平行な、オフセットパラボリック曲面を持つ平行金属板１６ａが間隔ｃで配置された構成からなり、各平行金属板１６ａの間には、各平行金属板１６ａを保持するための、誘電体１６ｂが満たされている。さらに通信アンテナ１６は、オフセットパラボリック曲面を持つ平行金属板１６ａにより構成されるので、断面も図５（ｂ）のように、前縁と後縁がオフセットパラボリック曲面を持つ。伝搬方向の幅ｄは一定であり、前縁と後縁が平行となっている。また、オフセットパラボリック曲面の凹部は図３の１次放射器１３に対面しており、凸部はレーダアンテナ２１と対面している。
【００３５】
なお、図５（ｂ）は、１つの平行金属板１６ａの形状と、ほぼ同様である。
通信アンテナ１６において、レーダ波が平行金属板１６ａ間を通過して平行金属板１６ａの後縁の全面で位相が揃っていればレーダ波のビームは偏移せずに通過する。したがって伝搬方向の幅ｄと、比誘電率εが一定であれば、平行金属板１６ａはレーダ波にとって障害とならない。平行金属板１６ａの厚みによる前縁での反射の影響は、幅ｄをλ／２の整数倍とすれば前縁と後縁の反射が打ち消され改善できる。幅ｄは、例えば、７６ＧＨｚ帯では、２〜３ｍｍ程度であり前述の条件を満たすように決定する。
【００３６】
動作については本発明の第１の実施の形態の通信装置１と同様であるので説明を省略する。
上記のように、本発明の第２の実施の形態の通信装置２では、オフセットパラボラ状の通信アンテナ１６を用いて、１次放射器１３を下方に配置するようにしたため、１次放射器１３やその支持柱１２の反射による放射特性を改善することができる。
【００３７】
図６は、通信機能部の一部をレドームで一体化した構造を示す図である。
なお、図６では、本発明の第１の実施の形態の通信装置１における通信機能部１０の、送受信装置１５以外をレドーム１７で一体化した構造の通信機能部１０ｂを示し、図１の通信装置１と同じ部分は同じ符号とした。
【００３８】
通信機能部１０ｂにおいて、レドーム１７は、例えば、テフロンなどが用いられ、電波は透過する。図６のように、通信アンテナ１１、１次放射器及び給電線１４をレドーム１７に装着し、支持することにより雨などによる水分の浸入を防止でき、環境特性を高めることができる。
【００３９】
なお、図６では、第１の実施の形態の通信装置１の通信機能部１０の一部をレドーム１７で一体化するとして説明したが、第２の実施の形態の通信装置２の通信機能部１０ａの一部（オフセットパラボラ状の通信アンテナ１６、１次放射器１３、給電線１４）をレドーム１７で一体化することも同様に可能である。
【００４０】
なお、前述した第１及び第２の実施の形態の通信装置１、２において、通信アンテナ１１、１６は、レーダ波を透過し、通信のための通信波を反射するとして説明したが、逆に、レーダ波を反射し、通信波を透過するようにしてもよい。その場合、送受信装置１５が直線偏波の電界方向が矢印ａ１であるレーダ波を生成し、送受信装置２２が直線偏波の電界方向が矢印ａ２である通信波を生成する。このとき矢印ａ１が、通信アンテナ１１、１６の平行金属板１１ａ、１６ａと平行になるようにする。また、通信アンテナ１１、１６は、透過する通信波の波長を考慮して、前述の式（１）を用いて、損失なく透過できるように設計すればよい。
【００４１】
また、図６で示した通信機能部１０ｂの一部をレドーム１７で一体化した構造において、レーダ波を生成するようにした場合、通信機能部１０ｂ全体を機械走査することにより、レーダとして高機能な装置を構成できる。
【００４２】
（付記１）レーダ機能と通信機能を共用する通信装置において、
レーダ波を透過し、前記レーダ波の直線偏波と直交した直線偏波の通信波を反射するパラボラ状の第１のアンテナ部と、
前記第１のアンテナ部の放射中心軸上の焦点に配置され前記第１のアンテナ部への通信波の放射または、前記第１のアンテナ部により反射される通信波の受信を行う１次放射器と、
前記レーダ波を前記第１のアンテナ部を介して送受信する第２のアンテナ部と、
を有することを特徴とする通信装置。
【００４３】
（付記２）前記第１のアンテナ部は、前記１次放射器から放射される電磁波を遮断する間隔ごとに配置された複数の平行導体板からなり、前記平行導体板は、前記１次放射器に対面する面をパラボラ状の凹面、前記第２のアンテナ部に対面する面をパラボラ状の凸面とし、前記レーダ波の伝搬方向の幅が前記レーダ波の波長の１／２の整数倍であることを特徴とする付記１記載の通信装置。
【００４４】
（付記３）複数の前記平行導体板は、前記所定の間隔で、誘電体にて保持することを特徴とする付記１記載の通信装置。
（付記４）前記通信アンテナ及び前記１次放射器を、レドーム材で支持することを特徴とする付記１記載の通信装置。
【００４５】
（付記５）レーダ機能と通信機能を共用する通信装置において、
通信波を透過し、前記通信波の直線偏波と直交した直線偏波のレーダ波を反射するパラボラ状の第１のアンテナ部と、
前記第１のアンテナ部の放射中心上の焦点に配置され前記第１のアンテナ部へのレーダ波の放射または、前記第１のアンテナ部により反射されるレーダ波の受信を行う１次放射器と、
前記第１のアンテナ部の後段に配置され、前記通信波を前記第１のアンテナ部を介して送受信する第２のアンテナ部と、
を有することを特徴とする通信装置。
【００４６】
（付記６）レーダ機能と通信機能を共用する通信装置において、
レーダ波を透過し、前記レーダ波の直線偏波と直交した直線偏波の通信波を反射するオフセットパラボラ状の第１のアンテナ部と、
前記第１のアンテナ部の焦点に配置され前記第１のアンテナ部への通信波の放射または、前記第１のアンテナ部により反射される通信波の受信を行う１次放射器と、
前記第１のアンテナ部の後段に配置され、前記レーダ波を前記第１のアンテナ部を介して送受信する第２のアンテナ部と、
を有することを特徴とする通信装置。
【００４７】
（付記７）前記第１のアンテナ部は、前記１次放射器から放射される電磁波を遮断する間隔ごとに配置された複数の平行導体板からなり、前記平行導体板は、前記１次放射器に対面する面をオフセットパラボラ状の凹面、前記第２のアンテナ部に対面する面をオフセットパラボラ状の凸面とし、前記レーダ波の伝搬方向の幅が前記レーダ波の波長の１／２の整数倍であることを特徴とする付記６記載の通信装置。
【００４８】
【発明の効果】
以上説明したように本発明では、レーダ波を損失無く透過させる幅（λ／２の整数倍）の複数の平行導体板が、通信波を反射するように配置された通信アンテナを有し、通信アンテナの凸面側に通信アンテナを透過したレーダ波を送受信するレーダアンテナを配置したので、１つの装置で同一周波数帯においても高利得な２方式のアンテナが設置でき、通信機能と、レーダ機能とを独立の性能を確保したまま共有することができる。これにより、車体に搭載する場合のスペースを少なくでき、車の外観を損なうことがない。また、レーダアンテナは高利得、狭ビームを指向性を保ち独立にスキャンできる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態の通信装置を示す斜視図である。
【図２】本発明の第１の実施の形態の通信アンテナの構造を示す図であり、（ａ）が正面図であり、（ｂ）が図２（ａ）のＡ−Ａ線における断面図である。
【図３】通信装置を車に搭載した例を示す図である。
【図４】本発明の第２の実施の形態の通信装置の構成を示す斜視図である。
【図５】本発明の第２の実施の形態の通信アンテナの構造を示す図であり、（ａ）が正面図であり、（ｂ）が図２（ａ）のＢ−Ｂ線における断面図である。
【図６】通信機能部の一部をレドームで一体化した構造を示す図である。
【図７】従来のレーダ装置と通信装置の配置例であり、（ａ）が上面図、（ｂ）が側面図である。
【符号の説明】
１通信装置
１０通信機能部
１１通信アンテナ
１２支持柱
１３１次放射器
１４給電線
１５送受信装置
２０レーダ機能部
２１レーダアンテナ
２２送受信装置[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a communication device, and more particularly, to a communication device that performs vehicle-to-vehicle communication.
[0002]
[Prior art]
In recent years, ITS (Intelligent Transport Systems), which is a new transportation system constructed for the purpose of solving various road traffic problems such as traffic accidents and traffic jams, has attracted attention.
[0003]
In ITS, the vehicle and its surrounding vehicles are gathered by information collection infrastructure such as roadside cameras, route guidance infrastructure, information collection by vehicle-side cameras, in-vehicle sensors, etc., and exchange of information through road-to-vehicle communication and vehicle-to-vehicle communication. A system that supports the safe driving by grasping the position and behavior of the vehicle in real time has been proposed. Furthermore, automatic running is also possible by installing an information processing device that automatically performs speed control and steering control.
[0004]
In this system, as a vehicle-to-vehicle communication, for example, when the front vehicle performs a brake operation or an accelerator operation or the like when the front vehicle performs a brake operation or an accelerator operation, the information is received from the front vehicle and the brake is applied. There may be a case where a communication device used when performing an operation or an accelerator operation coexists.
[0005]
7A and 7B are arrangement examples of a conventional radar device and communication device, where FIG. 7A is a top view and FIG. 7B is a side view.
As shown in FIG. 7, conventionally, the radar device 301 and the communication devices 302 and 303 are individually attached to the vehicle body. Further, since it is necessary to avoid a radiator at the front portion of the vehicle body so as not to disturb the cooling effect, the radar device 301 and the communication device 302 are often attached to a skirt portion below the bumper near the engine room. Since the skirt portion needs to be transparent to radar radio waves, an opening 310 larger than the opening area of the antenna is formed as shown in FIG. It was necessary to have
[0006]
A communication device 303 for transmitting information such as a brake operation and an accelerator operation to the following vehicle is attached to the rear portion of the vehicle body as shown in FIG. The communication device 303 is often installed below the trunk floor because the trunk is opened and closed.
[0007]
As described above, the installation location of the device to the vehicle is limited. When the device is separately attached to the vehicle body as in the conventional radar device 301 and the communication device 302, it is not possible to select the installation location. In addition, when a communication device 302 is newly attached to a vehicle that has only the radar device 301 mounted, it is necessary to process the skirt portion, which is troublesome.
[0008]
Therefore, development of a communication device that can share the radar function and the communication function is required.
[0009]
[Problems to be solved by the invention]
However, there are the following problems in developing a communication device that can share the radar function and the communication function.
[0010]
Electrically, radar mounted on a vehicle generally uses radio waves that scan an antenna beam, and communication uses radio waves of a fixed antenna beam having a constant beam width, so it is difficult to share an antenna. Further, the in-vehicle radar is assigned the 76 GHz band, the communication is assigned the 60 GHz band, and mixing of communication is not permitted in the 76 GHz band. Therefore, even when using an antenna that shares communication with the radar, there is a problem that it is necessary to determine a frequency to be used in advance and use the duplexer.
[0011]
The present invention has been made in view of such a point, and an object thereof is to provide a communication device that can share a radar function and a communication function.
[0012]
[Means for Solving the Problems]
In the present invention, in order to solve the above-mentioned problem, in the communication apparatus 1 shown in FIG. 1, a parabolic shape that transmits a radar wave that radiates a plane wave and reflects a communication wave having a linear polarization orthogonal to the linear polarization of the radar wave. Communication antenna 11, and a primary radiator 13 that is disposed on the concave central focal point of the communication antenna 11 and that receives a communication wave that is emitted to the communication antenna 11 or reflected by the communication antenna 11. And a radar antenna 21 arranged on the convex side of the communication antenna 11 for transmitting and receiving radar waves transmitted through the communication antenna 11, and the communication antenna 11 blocks electromagnetic waves radiated from the primary radiator 13. The parallel conductor plate is composed of a plurality of parallel conductor plates arranged at intervals, and the parallel conductor plate has a parabolic concave surface facing the primary radiator 13 and a surface facing the radar antenna 21. And Bora convex surface, the communication device 1 in which the width direction of propagation of the radar waves be an integer times 1/2 of the wavelength of the radar wave, and wherein is provided.
[0013]
According to the above configuration, the communication antenna 11 reflects the communication wave and inputs it to the primary radiator 13 and transmits the radar wave without loss , and the radar antenna 21 transmits and receives the radar wave transmitted through the communication antenna 11.
[0014]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
FIG. 1 is a perspective view showing a communication apparatus according to the first embodiment of the present invention.
[0015]
The communication device 1 according to the embodiment of the present invention includes a communication function unit 10 having a communication function and a radar function unit 20 having a radar function.
The communication function unit 10 is disposed at the focal point of the communication antenna 11 with a parabolic communication antenna 11 that transmits a radar wave and reflects only the communication wave, and a support column 12. Or a primary radiator 13 that receives a communication wave reflected by the communication antenna 11 and a primary radiator 13 through a feeder line 14 for frequency conversion, modulation / demodulation, etc. And a transmission / reception device 15 that performs signal processing and generates and reproduces communication waves.
[0016]
The radar function unit 20 includes a radar antenna 21 that transmits and receives radar waves, and a transmission and reception device 22 that performs signal processing such as frequency conversion, modulation, and detection, and generates and detects radar waves that detect a target. Further, the radar antenna 21 is configured to be able to scan in the horizontal direction as indicated by an arrow a3.
[0017]
Arrow a1 indicates the electric field direction of the linearly polarized wave of the communication wave, and arrow a2 indicates the electric field direction of the linearly polarized wave of the radar wave.
These are generated so as to be orthogonal to each other. For example, the communication function unit 10 generates and radiates the electric field direction (arrow a1) of the linearly polarized wave of the communication wave by generating a 45-degree linearly polarized wave when viewed from the radiation direction, and the radar function unit 20 The linearly polarized electric field direction (arrow a2) is radiated by generating a linearly polarized wave of 45 degrees to the left when viewed from the radiation direction.
[0018]
2A and 2B are diagrams illustrating the structure of the communication antenna according to the first embodiment of the present invention, in which FIG. 2A is a front view, and FIG. 2B is a cross-sectional view taken along line AA in FIG. It is.
The communication antenna 11 has a parallel metal plate 11a that is orthogonal to the electric field direction of the linearly polarized wave of the radar wave (arrow a2) and parallel to the electric field direction of the linearly polarized wave of the communication wave (arrow a1). The dielectric 11b for holding each parallel metal plate 11a is filled between the parallel metal plates 11a. As described above, since the communication antenna 11 is configured by the parallel metal plate 11a having a parabolic curved surface, the front and rear edges of the communication antenna 11 have a parabolic curved surface as shown in FIG. The width b in the propagation direction is constant, and the leading edge and the trailing edge are parallel. Further, the concave portion of the parabolic curved surface faces the primary radiator 13 of FIG. 1, and the convex portion faces the radar antenna 21.
[0019]
FIG. 2B is almost the same as the shape of one parallel metal plate 11a.
Here, it is preferable to use a good conductor such as copper or aluminum for the parallel metal plate 11a. The dielectric 11b is preferably made of, for example, Teflon (registered trademark) having a low dielectric constant.
[0020]
A design example of the communication antenna 11 for allowing the radar wave to pass through the communication antenna 11 will be described.
The propagation mode of the electromagnetic wave between the conductor perpendicular to the electric field of the radar wave is TEM (Transverse Electromagnetic Mode), and the guide wavelength λg is
[0021]
[Expression 1]
λg = λ ₀ / (ε) ^1/2 (1)
It becomes.
[0022]
In the above equation, λ ₀ is the wavelength of the radar wave in free space. Also, ε is the relative dielectric constant of the dielectric 11b.
Here, the interval a is set to λ / 2 or less and the width b in the axial direction of the communication antenna 11 is made constant so that the propagation speed determined by the guide wavelength is independent of the interval a. Further, the parallel metal plate 11a is thinned so that the radar wave loss is reduced.
[0023]
Further, if the radar wave passes between the parallel metal plates 11a and the phase is uniform over the entire rear edge of the parallel metal plate 11a, the beam passes without shifting. Therefore, if the width b in the propagation direction and the relative dielectric constant ε are constant, the parallel metal plate 11a does not become an obstacle to the radar wave. The influence of the reflection at the front edge due to the thickness of the parallel metal plate 11a can be improved by canceling the reflection at the front edge and the rear edge if the width b is an integral multiple of λ / 2. The width b is determined so as to satisfy the above-described condition within a range of 2 to 3 mm in a 76 GHz band, for example.
[0024]
The distance a between the conductors parallel to the electric field of the communication wave is selected so as to block the communication wave from leaking to the radar side. In the interval a, the cutoff wavelength λc that does not propagate through the waveguide having the narrow width a is λc = 2 × a. Therefore, the interval a may be set to λc / 2 or less. If the relative dielectric constant = 1 and the frequency of the communication wave is 60 GHz (wavelength 5 mm), the interval a is 2.5 mm or less.
[0025]
Hereinafter, the operation of the communication apparatus 1 according to the first embodiment of the present invention will be described.
FIG. 3 is a diagram illustrating an example in which a communication device is mounted on a car.
The communication device 1 according to the first embodiment of the present invention is installed in the front portion of the vehicle 100 as shown in FIG.
[0026]
When communicating with the vehicle 200 ahead, the communication function unit 10 performs signal processing such as frequency conversion and modulation / demodulation in the transmission / reception device 15 based on information from a computer (not shown), etc. The signal generated there is transmitted to the primary radiator 13. The primary radiator 13 radiates a transmission wave to the communication antenna 11. The transmitted wave is reflected by the communication antenna 11 and transmitted to the communication device 201 installed at the rear portion of the vehicle 200.
[0027]
For example, when the accelerator is depressed in the vehicle 100, the acceleration information can be notified to the vehicle 200 ahead.
When information is transmitted from the communication device 201 of the vehicle 200, the electric field direction of the linearly polarized wave of the transmission wave is the same as the arrow a1, so that the signal transmitted from the communication device 201 is transmitted from the communication device 1 to the communication antenna 11. , Input to the primary radiator 13, transmitted to the transmission / reception device 15 via the feeder 14, and received and processed by the transmission / reception device 15.
[0028]
For example, when the vehicle 200 traveling ahead activates the brake, a brake deceleration signal is transmitted from the communication device 201 to the communication device 1 of the vehicle 100, and the vehicle 100 also automatically uses the information. Thus, it is possible to perform a process of actuating the brake automatically, and it is possible to support safe driving.
[0029]
When the radar function is used, the radar function unit 20 generates a radar wave by the transmission / reception device 22 based on information from a computer (not shown) and radiates it by the radar antenna 21. The radar antenna 21 can scan in the horizontal direction and change the direction of radiation. The radar wave radiated from the radar antenna has a linearly polarized electric field direction indicated by an arrow a2, and passes through the communication antenna 11 of the communication function unit 10 as described above. reflect. The electric field direction of the linearly polarized wave of the reflected radar wave is inverted by 180 degrees but the angle is the same as that of the arrow a2, so that it is transmitted again through the communication antenna 11 of the communication function unit 10 and the radar of the radar function unit 20 Received by the antenna 21. The received radar wave is detected and processed by the transmitter / receiver 22. As a result, it becomes possible to measure the inter-vehicle distance and relative speed with the vehicle 200 traveling ahead, and to support safe driving.
[0030]
The communication devices 101 and 201 installed at the rear of the vehicles 100 and 200 may be the communication devices 101 and 201 having only a communication function, but may have the same configuration as the communication device 1 according to the first embodiment of the present invention. Good.
[0031]
Next, a second embodiment of the present invention will be described.
FIG. 4 is a perspective view showing the configuration of the communication apparatus according to the second embodiment of the present invention.
In the communication device 2 of FIG. 4, the same parts as those of the communication device 1 according to the first embodiment of the present invention are denoted by the same reference numerals, and the description thereof is omitted.
[0032]
Similar to the communication device 1 of the first embodiment, the communication device 2 of the second embodiment of the present invention includes a communication function unit 10a having a communication function and a radar function unit 20 having a radar function. The
[0033]
The communication function unit 10a indicates that the communication antenna 16 that transmits the radar wave and reflects only the communication wave for communication is different from the parabolic communication antenna 11 of the first embodiment, and has an offset parabolic shape. It is a feature.
[0034]
5A and 5B are diagrams showing the structure of a communication antenna according to a second embodiment of the present invention, where FIG. 5A is a front view, and FIG. 5B is a cross-sectional view taken along line BB in FIG. It is.
The communication antenna 16 is parallel to the electric field direction (arrow a2) of the linearly polarized wave of the radar wave, and is parallel to the electric field direction (arrow a1) of the linearly polarized wave of the communication wave and has a parallel metal plate 16a having an offset parabolic curved surface. A dielectric 16b for holding each parallel metal plate 16a is filled between the parallel metal plates 16a. Further, since the communication antenna 16 is constituted by the parallel metal plate 16a having an offset parabolic curved surface, the cross section also has an offset parabolic curved surface at the front edge and the rear edge as shown in FIG. The width d in the propagation direction is constant, and the leading edge and the trailing edge are parallel. Further, the concave portion of the offset parabolic curved surface faces the primary radiator 13 of FIG. 3, and the convex portion faces the radar antenna 21.
[0035]
FIG. 5B is substantially the same as the shape of one parallel metal plate 16a.
In the communication antenna 16, if the radar wave passes between the parallel metal plates 16a and the phase is uniform over the entire rear edge of the parallel metal plate 16a, the radar wave beam passes without shifting. Accordingly, if the width d in the propagation direction and the relative dielectric constant ε are constant, the parallel metal plate 16a does not become an obstacle to the radar wave. The influence of the reflection at the leading edge due to the thickness of the parallel metal plate 16a can be improved if the width d is an integral multiple of λ / 2 and the reflection at the leading and trailing edges is canceled out. The width d is, for example, about 2 to 3 mm in the 76 GHz band, and is determined so as to satisfy the above-described condition.
[0036]
Since the operation is the same as that of the communication device 1 according to the first embodiment of the present invention, the description thereof is omitted.
As described above, in the communication device 2 according to the second embodiment of the present invention, the primary radiator 13 is disposed below using the offset parabolic communication antenna 16. And the radiation characteristic by reflection of the support pillar 12 can be improved.
[0037]
FIG. 6 is a diagram illustrating a structure in which a part of the communication function unit is integrated with a radome.
6 shows the communication function unit 10b having a structure in which the communication function unit 10 in the communication device 1 according to the first embodiment of the present invention is integrated with the radome 17 except for the transmission / reception device 15. The same parts as those of the apparatus 1 are denoted by the same reference numerals.
[0038]
In the communication function unit 10b, the radome 17 is made of, for example, Teflon and transmits radio waves. As shown in FIG. 6, by attaching and supporting the communication antenna 11, the primary radiator, and the feed line 14 to the radome 17, it is possible to prevent moisture from entering due to rain or the like, and to improve environmental characteristics.
[0039]
In FIG. 6, a part of the communication function unit 10 of the communication device 1 of the first embodiment has been described as being integrated by the radome 17, but the communication function unit of the communication device 2 of the second embodiment is described. It is also possible to integrate a part of 10a (offset parabolic communication antenna 16, primary radiator 13, and feeder 14) with a radome 17.
[0040]
In the communication apparatuses 1 and 2 according to the first and second embodiments described above, the communication antennas 11 and 16 have been described as transmitting radar waves and reflecting communication waves for communication. Alternatively, the radar wave may be reflected and the communication wave transmitted. In that case, the transmission / reception device 15 generates a radar wave whose linear polarization electric field direction is indicated by an arrow a1, and the transmission / reception device 22 generates a communication wave whose linear polarization electric field direction is indicated by an arrow a2. At this time, the arrow a1 is set to be parallel to the parallel metal plates 11a and 16a of the communication antennas 11 and 16. Further, the communication antennas 11 and 16 may be designed so as to transmit without loss using the above-described equation (1) in consideration of the wavelength of the transmitted communication wave.
[0041]
In addition, in the structure in which a part of the communication function unit 10b shown in FIG. 6 is integrated with the radome 17, when radar waves are generated, the entire communication function unit 10b is mechanically scanned, so that it has a high function as a radar. Can be configured.
[0042]
(Supplementary note 1) In a communication device sharing a radar function and a communication function,
A parabolic first antenna that transmits a radar wave and reflects a linearly polarized communication wave orthogonal to the linearly polarized wave of the radar wave;
A primary radiator that is disposed at a focal point on the radiation center axis of the first antenna unit and radiates a communication wave to the first antenna unit or receives a communication wave reflected by the first antenna unit. When,
A second antenna unit for transmitting and receiving the radar wave via the first antenna unit;
A communication apparatus comprising:
[0043]
(Supplementary Note 2) The first antenna unit includes a plurality of parallel conductor plates arranged at intervals that block electromagnetic waves radiated from the primary radiator, and the parallel conductor plates include the primary radiator. And the surface facing the second antenna portion is a parabolic convex surface, and the width of the radar wave in the propagation direction is an integral multiple of 1/2 of the wavelength of the radar wave. The communication apparatus according to supplementary note 1, characterized by the above.
[0044]
(Additional remark 3) The said some parallel conductor board is hold | maintained with a dielectric material at the said predetermined space | interval, The communication apparatus of Additional remark 1 characterized by the above-mentioned.
(Supplementary note 4) The communication device according to supplementary note 1, wherein the communication antenna and the primary radiator are supported by a radome material.
[0045]
(Supplementary Note 5) In a communication device sharing a radar function and a communication function,
A parabolic first antenna unit that transmits a communication wave and reflects a linearly polarized radar wave orthogonal to the linearly polarized wave of the communication wave;
A primary radiator that is arranged at a focal point on the radiation center of the first antenna unit and that emits radar waves to the first antenna unit or receives radar waves reflected by the first antenna unit; ,
A second antenna unit disposed at a subsequent stage of the first antenna unit and transmitting and receiving the communication wave via the first antenna unit;
A communication apparatus comprising:
[0046]
(Supplementary Note 6) In a communication device sharing a radar function and a communication function,
An offset parabolic first antenna section that transmits a radar wave and reflects a communication wave of a linear polarization orthogonal to the linear polarization of the radar wave;
A primary radiator that is disposed at the focal point of the first antenna unit and radiates a communication wave to the first antenna unit or receives a communication wave reflected by the first antenna unit;
A second antenna unit disposed at a stage subsequent to the first antenna unit and transmitting and receiving the radar wave via the first antenna unit;
A communication apparatus comprising:
[0047]
(Supplementary Note 7) The first antenna unit includes a plurality of parallel conductor plates arranged at intervals that block electromagnetic waves radiated from the primary radiator, and the parallel conductor plates include the primary radiator. The surface facing the concave antenna is an offset parabolic concave surface, the surface facing the second antenna portion is an offset parabolic convex surface, and the width of the radar wave in the propagation direction is an integral multiple of 1/2 the wavelength of the radar wave. The communication apparatus according to appendix 6, wherein
[0048]
【The invention's effect】
As described above, in the present invention, a plurality of parallel conductor plates having a width (integer multiple of λ / 2) that transmits a radar wave without loss have a communication antenna arranged so as to reflect the communication wave. Since a radar antenna that transmits and receives radar waves that have passed through the communication antenna is arranged on the convex side of the antenna , two high-gain antennas can be installed in the same frequency band with a single device. It can be shared while maintaining independent performance . Thereby, the space for mounting on the vehicle body can be reduced, and the appearance of the vehicle is not impaired. The radar antenna can scan high gain and narrow beam independently while maintaining directivity.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a perspective view showing a communication apparatus according to a first embodiment of the present invention.
2A and 2B are diagrams showing a structure of a communication antenna according to a first embodiment of the present invention, in which FIG. 2A is a front view, and FIG. 2B is a cross-sectional view taken along line AA in FIG. It is.
FIG. 3 is a diagram illustrating an example in which a communication device is mounted on a car.
FIG. 4 is a perspective view illustrating a configuration of a communication device according to a second embodiment of this invention.
5A and 5B are diagrams showing a structure of a communication antenna according to a second embodiment of the present invention, where FIG. 5A is a front view, and FIG. 5B is a cross-sectional view taken along line BB in FIG. It is.
FIG. 6 is a diagram showing a structure in which a part of a communication function unit is integrated with a radome.
7A and 7B are arrangement examples of a conventional radar device and a communication device, in which FIG. 7A is a top view and FIG. 7B is a side view.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Communication apparatus 10 Communication function part 11 Communication antenna 12 Support pillar 13 Primary radiator 14 Feeder line 15 Transmission / reception apparatus 20 Radar function part 21 Radar antenna 22 Transmission / reception apparatus

Claims

In communication devices that share the radar function and the communication function,
A parabolic first antenna unit that transmits a radar wave that radiates a plane wave and reflects a communication wave of linear polarization orthogonal to the linear polarization of the radar wave;
A primary wave that is arranged on the center axis of radiation of the first antenna unit and is located at a concave focal point and that emits a communication wave to the first antenna unit or receives a communication wave reflected by the first antenna unit. A radiator,
Transmitting and receiving the radar wave transmitted through the first antenna unit, and having a second antenna unit disposed on the convex surface side of the first antenna unit,
The first antenna unit includes a plurality of parallel conductor plates arranged at intervals that block electromagnetic waves radiated from the primary radiator, and the parallel conductor plates face the primary radiator. A parabolic concave surface, a surface facing the second antenna portion is a parabolic convex surface, and the width of the propagation direction of the radar wave is an integral multiple of 1/2 of the wavelength of the radar wave,
A communication device characterized by the above.

In communication devices that share the radar function and communication function,
  An offset parabolic first antenna section that transmits a radar wave that radiates a plane wave and reflects a communication wave having a linear polarization orthogonal to the linear polarization of the radar wave;
  A primary radiator that is disposed at a concave focal point of the first antenna unit and radiates communication waves to the first antenna unit or receives communication waves reflected by the first antenna unit;
Transmitting and receiving the radar wave transmitted through the first antenna unit, and having a second antenna unit disposed on the convex surface side of the first antenna unit,
  The first antenna unit is composed of a plurality of parallel conductor plates arranged at intervals that block electromagnetic waves radiated from the primary radiator, and the parallel conductor plates face the primary radiator. Is an offset parabolic concave surface, a surface facing the second antenna portion is an offset parabolic convex surface, and the width of the radar wave in the propagation direction is an integral multiple of 1/2 of the wavelength of the radar wave,
  A communication device characterized by the above.