JP4651700B2 - レーダ装置 - Google Patents

Description

この発明は、所定の偏波面の電波を送受信するアレーアンテナを備えたレーダ装置に関する。

従来、所定の偏波面の電波を送受信するアンテナと、電波の偏波面を９０度回転させる偏波面回動手段とを備えたレーダ装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。
このレーダ装置を備えた車両が上り線にある場合には、レーダ装置は所定の偏波面の電波を送受信し、また、この車両が下り線にある場合には、レーダ装置は所定の偏波面から９０度回転した偏波面の電波を送受信することで、対向した車両から送信される電波が対象物から反射した電波に干渉することを防いでいる。

しかしながら、このものの場合、例えば、対向した車両のレーダ装置等から、所定の偏波面から９０度回転した偏波面とは異なる角度の偏波面の電波がアンテナに向かって送信された場合には、対向した車両のレーダ装置からの電波が対象物から反射した電波に干渉してしまうという問題点があった。

また、従来、互いに平行に設けられた複数の直線導体を有した平面反射鏡と、この平面反射鏡に対向して配置された放物面反射鏡と、この放物面反射鏡の中央部に設けられ、平面反射鏡へ電波を放射する一次放射器と、放物面反射鏡を駆動させるアクチュエータとを備えたカセグレイン式のレーダ装置が知られている（例えば、特許文献２参照）。
このレーダ装置では、一次放射器から放射された所定の偏波面の電波は平面反射鏡の直線導体で反射されて放物面反射鏡へ向かい、さらに、この電波は、放物面反射鏡で反射されるときに、この放物面反射鏡に設けられた偏向ねじり反射手段によって偏波面が９０度変えられて、平面反射鏡の直線導体を通過して空中に放射される。アクチュエータを用いて放物面反射鏡を駆動して反射される電波の方向を変えることで、機械式スキャンを行うことができる。
平面反射鏡および放物面反射鏡で反射されることで電波の偏波面の方向が変換されるので、送信および受信での電波の偏波面が選択される。その結果、所定の偏波面とは異なる電波による干渉が抑制される。

特開平１１−２４８８３７号公報 特開２００１−２１７６４６号公報

しかしながら、このものの場合、対向した車両のレーダ装置等から、所定の偏波面から９０度回転した偏波面とは異なる角度の偏波面の電波がアンテナに向かって送信された場合であっても、対向した車両のレーダ装置からの電波が対象物から反射した電波に干渉することを抑制するものの、広範囲の検知角度を得るには、放物面反射鏡の可動範囲を大きくしなければならず、レーダ装置が大型化してしまうという問題点があった。

この発明は、上述のような問題点を解決することを課題とするものであって、その目的は、所定の偏波面とは異なる角度の偏波面の電波がアレーアンテナに向かって送信された場合であっても、所定の偏波面とは異なる角度の偏波面の電波が対象物から反射した電波と干渉することを抑制するとともに、検知角度を広範囲にしても小型化を図ることができるレーダ装置を提供するものである。

この発明に係るレーダ装置は、第１の直線上に並べられた複数の送信用アンテナ素子から構成された送信用アンテナ素子群および前記第１の直線に沿って並べられた複数の受信用アンテナ素子から構成された受信用アンテナ素子群を有した、所定の偏波面の電波を送受信するアレーアンテナと、前記アレーアンテナに離間し対向して設けられ、前記アレーアンテナの前記偏波面に直交した方向のスリットが前記偏波面に平行して複数個形成された導電体から構成されたフィルタとを備え、前記送信用アンテナ素子群の中心および前記受信用アンテナ素子群の中心は、第２の直線上に配置され、前記フィルタは、前記第２の直線に対して平行であり、前記アレーアンテナに対して傾斜して配置され、前記アレーアンテナの前記偏波面と異なる電波が通過することを規制する。

この発明に係るレーダ装置によれば、フィルタがアレーアンテナの偏波面と異なる電波の通過を規制するので、所定の偏波面とは異なる角度の偏波面の電波がアレーアンテナに向かって送信された場合に、所定の偏波面とは異なる角度の偏波面の電波が対象物から反射した電波と干渉することを抑制するとともに、検知角度を広範囲にしても小型化を図ることができる。

以下、この発明の各実施の形態を図に基づいて説明するが、各図において、同一または相当の部材、部位については、同一符号を付して説明する。
実施の形態１．
図１（ａ）はこの実施の形態に係るレーダ装置を示す斜視図、図１（ｂ）は図１（ａ）のレーダ装置を示す平面図、図２は図１（ａ）のアレーアンテナ１とフィルタ２とを示す斜視図、図３は図２のアレーアンテナ１を示す正面図、図４は図２のフィルタ２を示す正面図である。
この実施の形態に係るレーダ装置は、誘電体等から構成されたケース８と、このケース８に内包された、所定の偏波面の電波を送受信するアレーアンテナ１と、このアレーアンテナ１に離間し対向してケース８に取り付けられた、導電体から構成されたフィルタ２とを備えている。

アレーアンテナ１は、板形状の基部３と、この基部３に設けられた、垂直方向に延びた第１の直線４上に並べられた複数の送信用アンテナ素子５ａから構成されたｎ列の送信用アンテナ素子群５と、基部３に設けられた、第１の直線４に沿って並べられた複数の受信用アンテナ素子６ａから構成されたｎ列の受信用アンテナ素子群６と、それぞれの送信用アンテナ素子５ａへ電波を伝送し、また、それぞれの受信用アンテナ素子６ａからの電波を伝送する導波管（図示せず）とを備えている。
送信用アンテナ素子群５の中心およびそれぞれの受信用アンテナ素子群６の中心は、水平方向に延びた第２の直線７上に配置されている。
それぞれの送信用アンテナ素子５ａおよびそれぞれの受信用アンテナ素子６ａは、長手方向が水平面に対して４５度傾斜して配置されている。
なお、水平面に対する送信用アンテナ素子５ａおよび受信用アンテナ素子６ａの長手方向の傾きは、４５度に限らず、その他の傾きであってもよい。
アレーアンテナ１が送受信する電波の偏波面は、送信用アンテナ素子５ａおよび受信用アンテナ素子６ａの長手方向に直交した方向である。

フィルタ２は、エッチング、プレス加工およびメッキ加工されることにより、アレーアンテナ１の偏波面に直交した方向のスリット２ａが、平行して複数個、フィルタ２の周縁部まで延びて形成されている。
これにより、アレーアンテナ１の偏波面と異なる電波は、フィルタ２を通過することが規制される。

次に、この実施の形態に係るレーダ装置の動作について説明する。
送信用アンテナ素子群５から電波が送信されると、この電波の偏波面がフィルタ２のスリット２ａの方向に直交しているので、電波はそのままフィルタ２を透過してレーダ装置の外側へ放出される。
対象物から反射された電波は、偏波面がフィルタ２のスリット２ａの方向に直交しているので、そのままフィルタ２を通過して受信用アンテナ素子群６に受信される。
一方、例えば、対向した車両のレーダ装置から、フィルタ２のスリット２ａの方向に直交した所定の偏波面とは異なる角度の偏波面の電波がアレーアンテナ１に向かって送信された場合には、フィルタ２は、所定の偏波面とは異なる角度の偏波面の電波が通過することを規制するので、受信用アンテナ素子群６に所定の偏波面とは異なる角度の偏波面の電波が受信されることが抑制される。

以上説明したように、この実施の形態に係るレーダ装置によれば、フィルタ２がアレーアンテナ１の偏波面と異なる電波の通過を規制するので、所定の電波面とは異なる角度の偏波面の電波がアレーアンテナ１に向かって送信された場合に、所定の偏波面とは異なる角度の偏波面の電波が対象物から反射した電波と干渉することを抑制することができる。
また、放物面反射鏡を有したカセグレイン式アンテナを備えたレーダ装置と比べて、構造を簡単にすることができるので、検知角度を広範囲にしても小型化することができ、車両へ簡単に搭載することができる。

また、フィルタ２は、アレーアンテナ１を内包したケース８に取り付けられているので、レーダ装置から送受信される電波の偏波特性を安定させるために、アレーアンテナ１とフィルタ２との相対位置を簡単に調整することができ、また、アレーアンテナ１とフィルタ２とを固定することでレーダ装置から送受信される電波の偏波特性を長期的に安定させることができる。

なお、この実施の形態では、アレーアンテナ１の偏波面に直交した方向のスリット２ａが、周縁部まで延びて形成されたフィルタ２について説明したが、勿論このものに限らず、図５に示すように、アレーアンテナ１の偏波面に直交した方向のスリット２ａが、アレーアンテナ１の偏波面に直交した方向に断続して形成されたフィルタ２であってもよい。
これにより、フィルタ２の強度を向上させることができる。

また、この実施の形態では、ケース８にフィルタ２が取り付けられたレーダ装置について説明したが、勿論このものに限らない。
例えば、図６に示すように、ケース８の外側に離間して、レーダ装置が取り付けられる車両のバンパー付近に誘電体から構成された支持部材９を介してフィルタ２が取り付けられたレーダ装置であってもよい。
これにより、車両に取り付けられた支持部材に合わせて、レーダ装置から送受信される電波の偏波特性を調整することができ、また、支持部材にフィルタ２を固定することでレーダ装置から送受信される電波の偏波特性を長期的に安定させることができる。
また、車両に取り付けられる支持部材９とともにフィルタ２のデザインを変更するだけで、簡単に、レーダ装置を多種の車両に取り付けることができる。

実施の形態２．
図７はこの実施の形態に係るレーダ装置のアレーアンテナ１とフィルタ２とを示す側面図である。
この実施の形態に係るレーダ装置は、フィルタ２の上部がアレーアンテナ１に近接する方向に、フィルタ２がアレーアンテナ１に対して角度θだけ傾斜している。
フィルタ２は、第２の直線７と平行となっている。
その他の構成は、実施の形態１と同様である。

次に、送信用アンテナ素子群５から送信される、所定の偏波面とは異なる電波について説明する。
送信用アンテナ素子５ａから送信された電波の一部分が他の送信用アンテナ素子５ａに反射しまたは再放射されることにより、所定の偏波面とは異なる電波が送信用アンテナ素子群５から送信される。
また、送信用アンテナ素子５ａから送信された電波の一部分が基部３に反射されることによって、所定の偏波面とは異なる電波が送信用アンテナ素子群５から送信される。
さらにまた、アレーアンテナ１の組立のずれによって、所定の偏波面とは異なる電波が送信用アンテナ素子群５から送信される。
したがって、送信用アンテナ素子群５から送信された電波は、大部分が所定の偏波面であるのでフィルタ２を透過するものの、一部分が所定の偏波面とは異なる偏波面であるのでフィルタ２によって反射される。

次に、アレーアンテナ１に対するフィルタ２の角度θと、送信用アンテナ素子群５から送信された電波がフィルタ２によって反射されて受信用アンテナ素子群６に受信される反射特性との関係について説明する。
図８は図７のアレーアンテナ１に対するフィルタ２の角度θと、送信用アンテナ素子群５から送信された電波がフィルタ２によって反射されて受信用アンテナ素子群６に受信される反射特性との関係を示す図である。
フィルタ２の上部がアレーアンテナ１に近接する方向に、フィルタ２がアレーアンテナ１に対して角度θだけ傾斜することで、フィルタ２に反射された電波は、アレーアンテナ１より下方へ向かうので、アレーアンテナ１とフィルタ２とが平行となっている場合と比べて、フィルタ２に反射された電波が受信用アンテナ素子群６に受信されることが低減される。

この実施の形態に係るレーダ装置によれば、フィルタ２の上部がアレーアンテナ１に近接する方向に、フィルタ２がアレーアンテナ１に対して傾斜しているので、送信用アンテナ素子群５から送信された、所定の偏波面とは異なる電波が、フィルタ２に反射しても、受信用アンテナ素子群６に受信されることが低減される。
また、送信用アンテナ素子群５からフィルタ２までの距離と、フィルタ２から受信用アンテナ素子群６までの距離とが一致しているので、距離の差を考慮して、電波の方位角度を演算処理する必要がない。

なお、この実施の形態では、フィルタ２の上部がアレーアンテナ１に近接する方向に、フィルタ２がアレーアンテナ１に対して傾斜したレーダ装置について説明したが、勿論このものに限らない。
例えば、図９に示すように、フィルタ２の側端部がアレーアンテナ１の送信用アンテナ素子群５に近接する方向または離間する方向に、フィルタ２がアレーアンテナ１に対して傾斜したレーダ装置であってもよい。
このものの場合、送信用アンテナ素子群５からフィルタ２までの距離と、フィルタ２から受信用アンテナ素子群６までの距離とが異なるので、距離の差を考慮して、電波の方位角度を演算処理する。

実施の形態３．
図１０はこの実施の形態に係るレーダ装置のアレーアンテナ１とフィルタ２とを示す斜視図である。
この実施の形態に係るレーダ装置は、フィルタ２がアレーアンテナ１に回動可能となっている。
偏波測定装置を用いて、アレーアンテナ１から送信されてフィルタ２を透過した電波を測定するとともに、フィルタ２を回動させることで、フィルタ２のスリット２ａの方向が所定の偏波面に直交するように、フィルタ２の位置を調整することができる。

この実施の形態に係るレーダ装置によれば、フィルタ２がアレーアンテナ１に対して回動可能となっているので、偏波測定装置を用いて、アレーアンテナ１から送信された電波を測定するとともに、フィルタ２を回動させることで、フィルタ２のスリット２ａの方向が所定の偏波面に直交するように、フィルタ２の位置を簡単に調整することができる。
その結果、各部品の誤差および組立の誤差による偏波面の角度のずれを簡単に低減させることができ、複数個製造された場合の各レーダ装置間の個体差を低減させ、品質の安定を図ることができる。

なお、この実施の形態では、フィルタ２がアレーアンテナ１に回動可能であるレーダ装置について説明したが、勿論このものに限らず、アレーアンテナ１がフィルタ２に回動可能であるレーダ装置であってもよい。

また、上記各実施の形態では、垂直方向に延びた第１の直線４および水平方向に延びた第２の直線７について説明したが、勿論このものに限らない。

図１（ａ）はこの発明の実施の形態１に係るレーダ装置を示す斜視図、図１（ｂ）は図１（ａ）のレーダ装置を示す平面図である。 図１（ａ）のアレーアンテナとフィルタとを示す斜視図である。 図２のアレーアンテナを示す正面図である。 図２のフィルタを示す正面図である。 この発明の実施の形態１に係るレーダ装置のフィルタの他の例を示す正面図である。 図６（ａ）はこの発明の実施の形態１に係るレーダ装置の他の例を示す斜視図、図６（ｂ）は図６（ａ）のレーダ装置を示す平面図である。 この発明の実施の形態２に係るレーダ装置のアレーアンテナとフィルタとを示す側面図である。 図７のアレーアンテナに対するフィルタの傾斜した角度と、反射特性との関係を示す図である。 図７のレーダ装置のアレーアンテナとフィルタとの他の例を示す平面図である。 この発明の実施の形態３に係るレーダ装置のアレーアンテナとフィルタとを示す斜視図である。

符号の説明

１ アレーアンテナ、２ フィルタ、２ａ スリット、３ 基部、４ 第１の直線、５ 送信用アンテナ素子群、５ａ 送信用アンテナ素子、６ 受信用アンテナ素子群、６ａ 受信用アンテナ素子、７ 第２の直線、８ ケース、９ 支持部材。

Claims (5)

1. 第１の直線上に並べられた複数の送信用アンテナ素子から構成された送信用アンテナ素子群および前記第１の直線に沿って並べられた複数の受信用アンテナ素子から構成された受信用アンテナ素子群を有した、所定の偏波面の電波を送受信するアレーアンテナと、
   前記アレーアンテナに離間し対向して設けられ、前記アレーアンテナの前記偏波面に直交した方向のスリットが前記偏波面に平行して複数個形成された導電体から構成されたフィルタとを備え、
   前記送信用アンテナ素子群の中心および前記受信用アンテナ素子群の中心は、第２の直線上に配置され、
   前記フィルタは、前記第２の直線に対して平行であり、前記アレーアンテナに対して傾斜して配置され、前記アレーアンテナの前記偏波面と異なる電波が通過することを規制することを特徴とするレーダ装置。
2. 前記フィルタは、前記アレーアンテナを内包したケースに取り付けられていることを特徴とする請求項１に記載のレーダ装置。
3. 前記フィルタは、前記アレーアンテナを内包したケースの外側に離間して設けられた誘電体に取り付けられていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のレーダ装置。
4. 前記フィルタおよび前記アレーアンテナの何れか一方は、前記スリットの方向が前記偏波面に直交するように、他方に回動可能であることを特徴とする請求項１ないし請求項３の何れか１項に記載のレーダ装置。
5. 前記スリットは、前記偏波面に直交した方向に断続して形成されていることを特徴とする請求項１ないし請求項４の何れか１項に記載のレーダ装置。

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