JP4869883B2 - レーダ装置 - Google Patents

Description

本発明は、車両等に搭載するレーダ装置に関する。

一般にレーダ装置は、空間への電波放射及び空間からの反射波を受けるアンテナ部と、アンテナ部へ供給する高周波信号を生成及び反射した高周波信号を中間周波信号に変換する無線部と、高周波信号を制御及び中間周波信号を処理する回路部と備えている。
このようなレーダ装置の場合、無線部の電力消費が大きく動作時に発熱を伴うために、無線部の排熱を行う必要がある。通常、無線部をアンテナや筐体、ヒートシンク等に接続して排熱させている。

一方、上述したレーダ装置を自動車等の車両に搭載する場合には、自動車への搭載性を向上させるために装置全体を小型化する必要がある。そこで、アンテナ部として平面アンテナを使用するレーダ装置が提案されている。（例えば、特許文献１参照。）。

このようなレーダ装置の場合、平面アンテナ自体の厚みを薄くすることができ、その結果としてレーダ装置の小型化に際して奥行き寸法の低減化を図ることができる。
また、排熱に関しては、平面アンテナを金属部品からなるスロットアンテナとして、その導波路の側壁をフィンとして使用するとともに、平面アンテナと無線部及び回路部とを一体的に密着させている。従って、無線部及び回路部で発生した熱を平面アンテナに直接熱伝導により伝えることができ、ヒートシンク等がなくても多くのフィンから外部に放熱させて排熱している。
特開２００５−２０５２５号公報

しかしながら、上記従来のスロットアンテナは、各スロットでの放射量を制御するためにスロットの開口幅は極めて狭くなってしまう。そのため、通気性が悪く導波路壁面から効率よく排熱することができなくなり、無線部からの発熱量が大きい場合には、別途放熱部材を設ける必要が生じる。

本発明は上記事情に鑑みて成されたものであり、小型化しても放熱性に優れるレーダ装置を提供することを目的とする。

本発明は、上記課題を解決するため、以下の手段を採用する。
本発明に係るレーダ装置は、前面に向って漸次拡開して開口したホーン部がアレイ状に複数配されたアンテナ筐体部と、前記ホーン部と連通した導波管が内部に配されるとともに前記アンテナ筐体部に一体に成型された給電部と、前記アンテナ筐体部及び前記給電部を有して空間への電波放射及び該電波の空間からの反射波を受信するホーンアンテナ部と、を備えたレーダ装置であって、前記ホーンアンテナ部が、放熱部材からなり、前記給電部へ供給する高周波信号を生成、又は反射した前記高周波信号を中間周波信号に変換する無線部と、前記高周波信号を制御、又は前記中間周波信号を処理する回路部との少なくとも何れか一つが、前記給電部に密着して配され、前記導波管が、前記回路部から前記ホーン部側に向かう水平路と、該水平路に対して垂直方向に延びる垂直路とに前記給電部内で分岐されるとともに、前記垂直路が前記水平路よりも長く、前記水平路及び前記垂直路に対して直交する方向における前記ホーン部間に、前記垂直路の方向に沿って延びる貫通孔が配され、前記垂直路及び前記貫通孔が略鉛直方向に延びた状態で車両に取り付けられることを特徴とする。

この発明は、無線部にて発生した熱を熱伝導によって直接ホーンアンテナ部に伝えることができ、ホーン部の表面を放熱面としてアンテナ筐体部から外部へ排熱することができる。この際、ホーン部と導波管とが連通して配され、これらの内部には空気があるので、導波管やホーン部内で空気の自然対流を生じさせることができる。そのため、ホーンアンテナ部の熱伝導だけでなく、空気の自然対流によっても熱をホーン部に伝えて放熱させることができる。

この発明は、水平路が車両の前後方向、垂直路が車両の上下方向になるように車両に搭載された際、導波管の垂直路が水平路よりも長いので、導波管内を流れる空気の多くを垂直路内の下方から上方に流すことができる。従って、導波管内で空気の自然対流をより容易に発生させることができ、導波管内の空気による熱伝達量をより大きくすることができる。また、導波管内で発生した自然対流によりホーン部内にも対流が発生し、ホーン部の内部壁面からの放熱効果を向上することができる。

この発明は、垂直路が略鉛直方向に延びた状態でレーダ装置が車両に配されるので、車両が停止した状態であっても垂直路を通してより確実に自然対流を発生させることができ、放熱させることができる。
この発明は、貫通孔の表面をホーンアンテナ部の表面積に新たに加えることができ、ホーンアンテナ部の表面積を増大して放熱面をより多く増やすことができる。また、この貫通孔内にも空気の流れを形成して対流を発生させることができ、より多くの熱を放熱させることができる。さらに、貫通孔の分だけホーンアンテナ部を軽量化することができる。
この発明は、貫通孔が略鉛直方向に延びた状態でレーダ装置が車両に配されるので、車両が停止した状態であっても貫通孔を通してより確実に自然対流を発生させることができ、放熱させることができる。

また、本発明に係るレーダ装置は、前記レーダ装置であって、前記ホーン部及び前記給電部間に、前記回路部から前記ホーン部側に向かう方向に対して垂直方向に沿って延びる貫通孔が配されていることを特徴とする。

この発明は、貫通孔の表面をホーンアンテナ部の表面積に新たに加えることができ、ホーンアンテナ部の表面積を増大して放熱面をより多く増やすことができる。また、この貫通孔内にも空気の流れを形成して対流を発生させることができ、より多くの熱を放熱させることができる。さらに、貫通孔の分だけホーンアンテナ部を軽量化することができる。

また、本発明に係るレーダ装置は、前記レーダ装置であって、前記放熱部材が、アルミニウム又はマグネシウムを含む金属であることを特徴とする。
この発明は、放熱部材の熱伝導率が大きいので、無線部や回路部からの発熱をより多く熱伝導によって排熱させることができる。

本発明によれば、小型化しても好適な放熱性を提供することができる。

参考技術について、図１から図３を参照して説明する。
参考技術に係るレーダ装置１は、図１及び図２に示すように、前面１ａを前方に向けて図示しない車両に配されるレーダ装置であって、前面１ａ側に向って漸次拡開して開口したホーン部２がアレイ状に複数配されたアンテナ筐体部３と、ホーン部２と連通した導波管５が内部に配されるとともにアンテナ筐体部３に接続された給電部６を有して、空間への電波放射及び放射した電波の空間からの反射波を受信するホーンアンテナ部７とを備えている。このレーダ装置１には、給電部６へ供給する高周波信号を生成、又は反射した高周波信号を中間周波信号に変換する無線部８が、給電部６に接して配されている。また、高周波信号を制御、又は中間周波信号を処理する回路部１０が、無線部８に接して配されている。レーダ装置１の全体は、カバー部１１によって水密に覆われている。なお、回路部１０も無線部８とともに給電部６に接して配されていても構わない。

ホーンアンテナ部７は、アルミニウム合金の鋳物から形成されており、ホーン部２と給電部６とは一体に成型、或いは、複数部材の締結、接合により一体化されている。無線部８と回路部１０とは、給電部６の後側に密着して配されている。

ホーンアンテナ部７のホーン部２は、レーダの用途、或いは、必要とするビーム形状によって、ホーン部２のサイズや配置、組み合わせ、素子数が異なるように配される。本参考技術では、ホーン部２は四角錐状に形成されており、車両に搭載した際に縦方向となる方向に４つ、横方向に５つのホーン部２が隣接してアンテナ筐体部３に配されている。即ち、レーダ装置１は、縦方向に４素子及び横方向に５素子のホーンアンテナを備えている。

導波管５は、断面が矩形状とされ、マイクロ波のＴＥ１０モードは伝送させる一方、高次モードは伝送不能とする大きさで均一断面に形成されている。この導波管５は、前面１ａにて等位相になるように、回路部１０側からホーン部２側に向う水平路５Ａ（即ち、図１において、上下及び中間部の水平部）と、水平路５Ａに対して垂直方向に延びる垂直路５Ｂとに分岐されている。即ち、回路部１０側から前面１ａに向って、等線路長にてトーナメント形状に分岐されている。この際、垂直路５Ｂが、水平路５Ａよりも長くなるように分岐されている。

次に、本参考技術に係るレーダ装置１の本参考技術に係る作用・効果について説明する。
まず、前面１ａが図示しない車両の前方となるように、レーダ装置１を車両に装着する。このとき、導波管５の水平路５Ａはレーダ装置１の前後方向に、垂直路５Ｂはレーダ装置１の上下方向に延びるようにして配される。

このレーダ装置１を駆動した場合、無線部８が電力消費とともに発熱する。ここで、無線部８は、ホーンアンテナ部７の給電部６に密着して配されている。従って、無線部８で発生した熱は、熱伝導によって給電部６に伝えられ、アンテナ筐体部３内を移動して、アンテナ筐体部３の表面から外部へ放熱される。

一方、無線部８から給電部６に伝えられた熱は、導波管５内の空気にも伝えられる。このとき、導波管５内では、水平路５Ａよりも垂直路５Ｂ内の空気量のほうが多いので、加熱された空気は、図３中の実線矢印に示すように、導波管５の垂直路５Ｂを上方に移動して導波管５を通して自然対流が発生する。こうして、熱せられた空気が自然対流によりホーン部２から放出されることにより排熱される。

このレーダ装置１によれば、無線部８にて発生した熱を熱伝導によって直接ホーンアンテナ部７に伝えることができ、ホーン部２の表面を放熱面としてアンテナ筐体部３から外部へ排熱することができる。この際、ホーン部２と導波管５とが連通して配されているので、導波管５やホーン部２内で空気の自然対流を生じさせることができる。そのため、ホーンアンテナ部７の熱伝導だけでなく、空気の自然対流によっても熱をホーン部２から放熱させることができるとともに、ホーン部２内部の空気にも対流を生じさせることができ、ホーン部２の内壁からの放熱効率を高めることができる。従って、装置の小型化を図っても放熱性を向上させることができる。

また、車両に搭載された際、導波管５の垂直路５Ｂが水平路５Ａよりも長いので、導波管５内を流れる空気の多くを垂直路５Ｂ内の下方から上方に流すことができる。従って、導波管５内で空気の自然対流をより容易に発生させることができ、導波管５内の空気による熱伝達量をより大きくすることができる。
さらに、ホーンアンテナ部７が、金属の中でも熱伝導率が比較的大きいアルミニウム合金からなるので、無線部８からの熱をより多く熱伝導によって排熱させることができる。

次に、第１の実施形態について図４及び図５を参照しながら説明する。
なお、上述した参考技術と同様の構成要素には同一符号を付すとともに説明を省略する。
第１の実施形態と参考技術との異なる点は、本実施形態に係るレーダ装置２０のホーンアンテナ部２１には、導波管５の水平路５Ａ及び垂直路５Ｂに対して直交する方向、即ち横方向のホーン部２間に、垂直路５Ｂの方向に沿って延びる貫通孔２２が配されているとした点である。

ホーン部２が前面２０ａに開口してテーパ状となっているので、アンテナ筐体部２３における横方向のホーン部２間を仕切る隔壁２５は、前面２０ａから給電部６の方向に向ってホーン部２と逆方向に漸次厚くなって形成されている。そこで、ホーンアンテナ部２１を上面矢視した際の貫通孔２２の断面は、上述した隔壁２５の形状に沿うように、前面２０ａ側の幅が狭くなるように形成されている。
この貫通孔２２は、金型によって一度に鋳物成型されて形成されている。

このレーダ装置２０の本発明に係る作用・効果について説明する。
まず、参考技術と同様に、レーダ装置２０を図示しない車両に搭載して駆動する。この際、無線部８から発生した熱は、参考技術と同様に、熱伝導によって給電部６に伝えられる。そして、アンテナ筐体部２３内を移動して、外部へ放熱される。

一方、給電部６に伝えられた熱は、導波管５内の空気と貫通孔２２内の空気にもそれぞれ伝えられる。このとき、加熱された空気は、導波管５の垂直路５Ｂ及び貫通孔２２を上方に移動して自然対流が発生する。こうして、無線部８で発生した熱は、自然対流による熱伝達によってアンテナ筐体部２３の内壁面から排熱される。

このレーダ装置２０によれば、参考技術と同様の作用・効果を奏することができる。
特に、ホーンアンテナ部２１の上下方向に貫通孔２２が配されているので、貫通孔２２の表面をホーンアンテナ部２１の表面積に新たに加えることができ、ホーンアンテナ部２１の表面積を増大して放熱面をより多く増やすことができる。また、この貫通孔２２内にも空気の流れを形成して対流を発生させることができ、より多くの熱を放熱させることができる。さらに、貫通孔２２の分だけホーンアンテナ部２１を軽量化することができる。

なお、本発明の技術範囲は上記実施の形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることが可能である。
例えば、上記実施形態では、上下方向に並んだ貫通孔２２によってホーンアンテナ部２１の表面積を増大させているが、これらの貫通孔２２を横方向につなげる抜き孔をさらに設けても構わない。また、貫通孔２２内にリブを設けて表面積を増大させても構わない。
さらに、貫通孔２２が横方向のホーン部２間に配されるとしているが、これに限らず、ホーン部２から給電部６まで延びる大きさの貫通孔として、ホーン部２及び給電部６間に配されるようにしても構わない。
また、貫通孔の形状もホーン部２の形状に合わせたものに限定されるものではなく、円形等であっても構わない。さらに、複数の貫通孔に分かれていても構わない。

参考技術に係るレーダ装置を示す断面図である。 参考技術に係るレーダ装置の要部の全体概要を示す斜視図である。 図２の断面図であって、排熱時の状態を示す説明図である。 本発明の第１の実施形態に係るレーダ装置の要部の全体概要を示す斜視図である。 図４の断面図であって、貫通孔の形状を示す説明図である。

符号の説明

１，２０ レーダ装置
１ａ，２０ａ 前面
２ ホーン部
３，２３ アンテナ筐体部
５ 導波管
５Ａ 水平路
５Ｂ 垂直路
６ 給電部
７，２１ ホーンアンテナ部
８ 無線部
１０ 回路部
２２ 貫通孔

Claims (3)

1. 前面に向って漸次拡開して開口したホーン部がアレイ状に複数配されたアンテナ筐体部と、
   前記ホーン部と連通した導波管が内部に配されるとともに前記アンテナ筐体部に一体に成型された給電部と、
   前記アンテナ筐体部及び前記給電部を有して空間への電波放射及び該電波の空間からの反射波を受信するホーンアンテナ部と、を備えたレーダ装置であって、
   前記ホーンアンテナ部が、放熱部材からなり、
   前記給電部へ供給する高周波信号を生成、又は反射した前記高周波信号を中間周波信号に変換する無線部と、前記高周波信号を制御、又は前記中間周波信号を処理する回路部との少なくとも何れか一つが、前記給電部に密着して配され、
   前記導波管が、前記回路部から前記ホーン部側に向かう水平路と、該水平路に対して垂直方向に延びる垂直路とに前記給電部内で分岐されるとともに、前記垂直路が前記水平路よりも長く、
   前記水平路及び前記垂直路に対して直交する方向における前記ホーン部間に、前記垂直路の方向に沿って延びる貫通孔が配され、
   前記垂直路及び前記貫通孔が略鉛直方向に延びた状態で車両に取り付けられることを特徴とするレーダ装置。
2. 前記ホーン部及び前記給電部間に、前記回路部から前記ホーン部側に向かう方向に対して垂直方向に沿って延びる貫通孔が配さ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. 前記放熱部材が、アルミニウム又はマグネシウムを含む金属であることを特徴とする請求項１または２に記載のレーダ装置。

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