JP6326920B2

JP6326920B2 - レーダ装置

Info

Publication number: JP6326920B2
Application number: JP2014077812A
Authority: JP
Inventors: 一正櫻井; 高岡　彰; 彰高岡; 尭之北村
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2014-04-04
Filing date: 2014-04-04
Publication date: 2018-05-23
Anticipated expiration: 2034-04-04
Also published as: JP2015200512A

Description

本発明は、レーダ装置に関するものである。

従来、送信アンテナから送信波を送信し、この送信波が障害物によって反射した反射波を受信アンテナを介して受信するレーダ装置において、レーダ装置とは非接触に構成され、かつ、送信波を透過する透過部を有するとともに透過部位が送信波の送信方向に対して非垂直に構成されたバンパーによって送信アンテナおよび受信アンテナを送信波の送信方向側から覆うように構成したものがある（例えば、特許文献１参照）。

特開２００９−１０３４５６号公報

レーダー装置においては、基板上に複数のアンテナ素子を配置して大きな電力の電磁波を送信するようになっている。このようなレーダー装置においては、検知対象の方向へ大きな電力の電磁波を送信すると、この電磁波の方向と異なる方向に不要な電磁波が送信されてしまう。

図１５に、図１６に示すレーダー装置の垂直指向性の例を示す。検知角度＝０度を中心とする大きなピークは検知対象の方向へ送信される電磁波によるものでメインローブと呼ばれる。一方、検知角度＝±４２度のあたりを中心とする２つのピークはそれぞれ不要な電磁波によるものでサイドローブと呼ばれる。

このようなレーダー装置においては、不要電磁波により物体を誤って検知してしまうといった問題がある。例えば、車両前方の物体を検知するレーダー装置においては、検知対象である正面方向よりも下側に不要電磁波が送信され、地面に反射した反射波が受信されると、検知対象の方向の物体を誤って検知してしまうといった問題が生じる。また、このようなレーダー装置においては、検知対象である正面方向よりも上側に不要電磁波が送信され、標識などに反射した反射波が受信されると、検知対象の方向の物体を誤って検知してしまうといった問題も生じる。

なお、上記特許文献１に記載された装置では、このような不要電磁波による誤検出を低減するといったことはできない。

本発明は上記問題に鑑みたもので、不要電磁波による誤検知を低減することを目的とする。

上記目的を達成するため、請求項１に記載の発明は、複数のアンテナ素子（２２ａ）を有し、該複数のアンテナ素子から検知対象の方向へ向けて電磁波を送信する送信アンテナ（２２）と、送信アンテナより送信された電磁波が物体に反射した反射波を受信する受信アンテナ（２３）と、送信アンテナおよび受信アンテナと非接触に配置され、送信アンテナおよび受信アンテナを保護するカバー（１１）と、を備え、送信アンテナより検知対象の方向と異なる方向へ送信される不要電磁波と交差するカバーの面に、当該不要電磁波に回折を生じさせる第１の凹凸部（１１ａ〜１１ｆ）が形成されており、第１の凹凸部は、送信アンテナより送信される電磁波の波長よりも幅が短く、かつ、送信アンテナより送信される電磁波の波長よりも高低差が短い線形状を有していることを特徴としている。

このような構成によれば、送信アンテナより検知対象の方向と異なる方向へ送信される不要電磁波と交差するカバーの面に、当該不要電磁波に回折を生じさせる第１の凹凸部（１１ａ〜１１ｆ）が形成されているので、不要電磁波による誤検知を低減することができる。

なお、この欄および特許請求の範囲で記載した各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものである。

本発明の第１実施形態に係るレーダー装置の外観図である。図１中のＡ方向から見た正面図である。図２中のIII−III線に沿った断面図である。レーダ装置の垂直指向性を示した図である。垂直指向性の検知角度について説明するための図である。不要電磁波の干渉について説明するための図である。本発明の第２実施形態に係るレーダー装置の正面図である。図７中のVIII−VIII線に沿った断面図である。本発明の第３実施形態に係るレーダー装置の断面図である。本発明の第４実施形態に係るレーダー装置のパッチアンテナの配置を示した図である。本発明の第４実施形態に係るレーダー装置の正面図である。本発明の第４実施形態に係るレーダー装置の断面図である。本発明の第５実施形態に係るレーダー装置の断面図である。本発明の第６実施形態に係るレーダー装置の断面図である。レーダー装置の垂直指向性の例を示した図である。垂直指向性の検知角度について説明するための図である。

以下、本発明の実施形態について図に基づいて説明する。なお、以下の各実施形態相互において、互いに同一もしくは均等である部分には、図中、同一符号を付してある。

（第１実施形態）
本発明の第１実施形態に係るレーダー装置の外観図を図１に示す。本レーダー装置１は、導電金属性のベース１０と樹脂製のカバー１１から成るケースを有している。また、本レーダー装置１におけるカバー１１の表面には、水平方向（Ｘ方向）に延びる突起１１ａが形成されている。また、本レーダー装置１の検知対象の方向（検知方向）は、カバー１１の突起１１ａが形成された面の鉛直方向（Ｚ方向）となっている。また、本レーダー装置１は、車両のフロントバンパーに取り付けられ、車両前方の物体の有無および車両前方の物体との距離を計測する。

図２に、図１中のＡ方向から見た正面図を示す。また、図３に、図２中のIII−III線に沿った断面図を示す。図３に示すように、ベース１０とカバー１１から成るケースには、基板２１が収納されている。この基板２１には、送信アンテナ２２を構成する複数のパッチアンテナ２２ａと、受信アンテナ２３を構成する複数のパッチアンテナ２３ａが形成されている。また、この基板２１には、ＣＰＵ、ＲＡＭ、ＲＯＭ、Ｉ／Ｏ等を備えたコンピュータを有する制御部（図示せず）が収納されている。

送信アンテナ２２を構成する複数のパッチアンテナ２２ａは、Ｙ方向に一定間隔で配置されている。また、受信アンテナ２３を構成する複数のパッチアンテナ２３ａについても、Ｙ方向に一定間隔で配置されている。

送信アンテナ２２とカバー１１との間隔、すなわち、基板２１のパッチアンテナ２２ａが形成された面とカバー１１の基板２１側の面との間隔Ｄ１は、送信アンテナ２２より送信される電磁波の波長λの１／４となっている。また、カバー１１の厚さＤ２は、Ｄ２＝λ／２√ε_ｒとなっている。ただし、ε_ｒはカバー１１の比誘電率である。

本レーダー装置１の制御部は、送信アンテナ２２から電磁波を送信してから、この電磁波が物体に反射した反射波を受信アンテナ２３で受信するまでの時間から、車両前方の物体の有無および車両前方の物体との距離を計測する処理を実施する。

本レーダー装置１においては、基板２１上に複数のパッチアンテナ２２ａを配置して大きな電力の電磁波を送信するようになっている。このようなレーダー装置１においては、検知対象の方向へ大きな電力の電磁波を送信すると、この電磁波の方向と異なる方向に不要な電磁波が送信されてしまう。

そこで、本レーダー装置１においては、不要電磁波が放射される方位に突起１１ａが配置されている。すなわち、本レーダー装置１においては、送信アンテナ１１より検知対象の方向と異なる方向へ送信される不要電磁波と交差するカバー１１の表面に、当該不要電磁波に回折を生じさせる第１の凹凸部をなす突起１１ａが形成されている。

この突起１１ａは、送信アンテナより送信される電磁波の波長よりも幅が短く、かつ、送信アンテナより送信される電磁波の波長よりも高低差が短い線形状を有している。また、突起１１ａは、カバー１１の面の一端から他端まで延びるようにカバー１１に一体成形されている。

図４に、本レーダ装置１の送信アンテナとしての垂直指向性を示す。図４の横軸の検知角度は、図５に示すように、送信アンテナ２２から検知方向（Ｚ方向）を見たときの仰俯角となっている。なお、この垂直指向性は、送信アンテナ２２との距離が１メートルの位置における垂直指向性である。また、図４には、比較のためカバー１１に突起１１ａが形成されていない場合の垂直指向性も点線で示してある。

図４において、検知角度＝０度を中心とする大きなピークは検知対象の方向へ送信される電磁波によるものでメインローブと呼ばれる。一方、検知角度＝±４２度のあたりを中心とする２つのピークはそれぞれ不要な電磁波によるものでサイドローブと呼ばれる。このように、本レーダー装置１は、１つのメインローブと２つのサイドローブから成る３つの放射部位を有している。

検知角度＝−４２度のあたりを中心とするピークは、カバー１１に突起１１ａが形成されていないものと比較して小さくなっている。これは、カバー１１に形成された突起１１ａにより不要電磁波に回折が生じたためである。すなわち、突起１１ａにより回折波が発生し、この回折波の分だけ信号レベルが低下する。このように、本レーダー装置１においては、カバー１１に突起１１ａを設けて不要電磁波を低減するようにしている。

また、検知角度＝＋４２度の方向には、突起１１ａが形成されていないにもかかわらず、カバー１１に突起１１ａが形成されていないものと比較して不要電磁波によるピークが小さくなっている。これは、図６に示すように、カバー１１に形成された突起１１ａにより不要電磁波が回折した回折波と、検知角度＝＋４２度の方向への不要電磁波が互いに干渉し合って信号レベルが低下したものと考えられる。すなわち、突起１１ａにより不要電磁波が回折した回折波と検知角度＝＋４２度の方向への不要電磁波とが逆位相となって互いに打ち消し合い、検知角度＝＋４２度の方向の信号レベルが低下していると考えられる。

なお、このような不要電磁波が回折した回折波との干渉は、検知角度＝０度を中心とするメインローブと呼ばれる大きなピークにも影響するが、このピークは信号レベルが大きいため、信号レベルの変化として現れていない。

これに対し、検知角度＝＋４２度を中心とするサイドローブと呼ばれるピークは信号レベルが比較的低いため、信号レベルの変化として現れている。

上記した構成によれば、複数のアンテナ素子２２ａを有し、該複数のアンテナ素子から検知対象の方向へ向けて電磁波を送信する送信アンテナ２２と、送信アンテナより送信された電磁波が物体に反射した反射波を受信する受信アンテナ２３と、送信アンテナおよび受信アンテナと非接触に配置され、送信アンテナおよび受信アンテナを保護するカバー１１と、を備え、送信アンテナより検知対象の方向と異なる方向へ送信される不要電磁波と交差するカバーの面に、当該不要電磁波に回折を生じさせる第１の凹凸部が形成されているので、不要電磁波による誤検知を低減することができる。

なお、不要電磁波に回折を生じさせる突起１１ａは、送信アンテナより送信される電磁波の波長よりも幅が短く、かつ、送信アンテナより送信される電磁波の波長よりも高低差が短い線形状を有するものとすることができる。

また、不要電磁波に回折を生じさせる突起１１ａは、カバー１１の面の一端から他端まで延びるように形成することができる。

（第２実施形態）
本発明の第２実施形態に係るレーダー装置の正面図を図７に示す。また、図７中のVIII−VIII線に沿った断面図を図８に示す。上記第１実施形態では、送信アンテナ２２から検知方向（Ｚ方向）を見たときの俯角が−４２度の方向の不要電磁波と交差するカバー１１の面に、不要電磁波に回折を生じさせる突起１１ａを形成したが、本実施形態では、送信アンテナ２２から検知方向（Ｚ方向）を見たときの仰角が＋４２度の方向の不要電磁波と交差するカバー１１の面に、不要電磁波に回折を生じさせる突起１１ｂが形成されている。このように、送信アンテナ２２から検知方向（Ｚ方向）を見たときの仰角が＋４２度の方向の不要電磁波に回折を生じさせる突起１１ｂを形成することもできる。このような構成により、図５に示した垂直指向性の左右が反転したしたような垂直指向性とすることができる。

（第３実施形態）
本発明の第３実施形態に係るレーダー装置の断面図を図９に示す。上記第２実施形態では、送信アンテナ２２から検知方向（Ｚ方向）を見たときの仰角が＋４２度の方向の不要電磁波と交差するカバー１１の面に、不要電磁波に回折を生じさせる突起１１ｂを形成した例を示したが、本実施形態では、更に、送信アンテナ２２から検知方向（Ｚ方向）を見たときの俯角が−４２度の方向の不要電磁波が送信され、この不要電磁波が物体に反射した反射波を回折させる突起１１ｃがカバー１１の表面に形成されている。

この突起１１ｃは、不要電磁波が物体に反射した反射波を回折させるためのものであり、突起１１ｂと同様に、送信アンテナより送信される電磁波の波長よりも幅が短く、かつ、前記送信アンテナより送信される電磁波の波長よりも高低差が短い線形状を有している。また、この突起１１ｃは、カバー１１の面の一端から他端まで延びるように成形されている。

このように、不要電磁波が物体に反射した反射波を回折させる突起１１ｃがカバー１１の表面に形成されているので、更に、受信感度を改善することもできる。

（第４実施形態）
本発明の第４実施形態に係るレーダー装置１のパッチアンテナ２２ａの配置を図１０に示す。また、本実施形態に係るレーダー装置１の正面図を図１１に、断面図を図１２に示す。

図１１に示すように、本実施形態におけるレーダー装置１のパッチアンテナ２２ａは、基板１２上に直交するように十字状に配置されている。このため、垂直指向性だけでなく、水平の指向性である水平指向性においてもメインローブの両側にサイドローブと呼ばれるピークが生じる。

このため、本実施形態においては、垂直指向性における不要電磁波に回折を生じさせる突起１１ｂだけでなく、水平方向における不要電磁波に回折を生じさせる突起１１ｄがカバー１１に形成されている。

このように、送信アンテナ２２を構成する複数のアンテナ素子２２ａは、基板２１上に直交するように配置されており、カバー１１の面には、第１の凹凸部を直交するように形成することができる。

（第５実施形態）
本発明の第５実施形態に係るレーダー装置１の断面図を図１３に示す。上記第１〜第４実施形態では、カバー１１に形成された突起１１ａ〜１１ｄの断面形状が半円形状となっているが、本実施形態では、断面形状が三角形の突起１１ｅがカバー１１に形成されている。

この突起１１ｅは、送信アンテナより送信される電磁波の波長よりも幅が短く、かつ、送信アンテナより送信される電磁波の波長よりも高低差が短い線形状を有している。また、突起１１ｅは、カバー１１の面の一端から他端まで延びるようにカバー１１に一体成形されている。

（第６実施形態）
本発明の第６実施形態に係るレーダー装置１の断面図を図１４に示す。上記第１〜第４実施形態では、カバー１１に形成された突起１１ａ〜１１ｄの断面形状が半円形状となっているが、本実施形態では、断面形状が矩形の突起１１ｆがカバー１１に形成されている。

この突起１１ｆは、送信アンテナより送信される電磁波の波長よりも幅が短く、かつ、送信アンテナより送信される電磁波の波長よりも高低差が短い線形状を有している。また、突起１１ｆは、カバー１１の面の一端から他端まで延びるようにカバー１１に一体成形されている。

（その他の実施形態）
上記第１実施形態では、送信アンテナ２２から検知方向（Ｚ方向）を見たときの俯角が−４２度の方向の不要電磁波と交差するカバー１１の面に、不要電磁波に回折を生じさせる突起１１ａを形成したが、上記第２実施形態では、送信アンテナ２２から検知方向（Ｚ方向）を見たときの仰角が＋４２度の方向の不要電磁波と交差するカバー１１の面に、不要電磁波に回折を生じさせる突起１１ｂを形成したが、第１実施形態の構成と第２実施形態の構成を組み合わせて、送信アンテナ２２から検知方向（Ｚ方向）を見たときの俯角が−４２度の方向の不要電磁波と交差するカバー１１の面に、不要電磁波に回折を生じさせる突起１１ａを形成するとともに、送信アンテナ２２から検知方向（Ｚ方向）を見たときの仰角が＋４２度の方向の不要電磁波と交差するカバー１１の面に、不要電磁波に回折を生じさせる突起１１ｂを形成するようにしてもよい。

また、上記第１〜第６実施形態では、カバー１１の表面に突起１１ａ〜１１ｆを形成したが、カバー１１の裏面（基板２１側の面）に突起１１ａを形成してもよい。

また、上記第１〜第６実施形態では、カバー１１に凸形状の突起１１ａ、１１ｂ、１１ｄ〜１１ｆを形成したが、カバー１１の表面または裏面に凹部を形成してもよい。

また、上記第３、第４実施形態では、不要電磁波が物体に反射した反射波を回折させる突起１１ｃをカバー１１の表面に形成したが、このような突起１１ｃをカバー１１の表面に形成してもよい。また、不要電磁波が物体に反射した反射波を回折させる突起１１ｃの代わりに凹部をカバー１１の表面または裏面に形成してもよい。

また、上記実施形態では、車両のフロントバンパーに取り付けられ、車両前方の物体の有無および車両前方の物体との距離を計測する例を示したが、車両のリアバンパーに取り付けられ、車両後方の物体の有無および車両後方の物体との距離を計測するように用いることもでき、車両以外に取り付けて周辺の物体の有無や物体との距離を計測するように用いることもできる。

１レーダー装置
１０ベース
１１カバー
１１ａ〜１１ｆ突起
２２送信アンテナ
２２ａパッチアンテナ
２３受信アンテナ
２３ａパッチアンテナ

Claims

複数のアンテナ素子（２２ａ）を有し、該複数のアンテナ素子から検知対象の方向へ向けて電磁波を送信する送信アンテナ（２２）と、
前記送信アンテナより送信された前記電磁波が物体に反射した反射波を受信する受信アンテナ（２３）と、
前記送信アンテナおよび前記受信アンテナと非接触に配置され、前記送信アンテナおよび前記受信アンテナを保護するカバー（１１）と、を備え、
前記送信アンテナより前記検知対象の方向と異なる方向へ送信される不要電磁波と交差する前記カバーの面に、当該不要電磁波に回折を生じさせる第１の凹凸部（１１ａ、１１ｂ、１１ｄ〜１１ｆ）が形成されており、
前記第１の凹凸部は、前記送信アンテナより送信される電磁波の波長よりも幅が短く、かつ、前記送信アンテナより送信される電磁波の波長よりも高低差が短い線形状を有していることを特徴とするレーダ装置。
前記送信アンテナを構成する前記複数のアンテナ素子は、基板（２１）上に直交するように配置されており、
前記カバーの面には、前記第１の凹凸部が直交するように形成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。
前記第１の凹凸部は凸形状となっており、
前記第１の凹凸部の断面形状は半円形状となってい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。
前記第１の凹凸部は凸形状となっており、
前記第１の凹凸部の断面形状は三角形となってい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。
前記第１の凹凸部は凸形状となっており、
前記第１の凹凸部の断面形状は矩形となってい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。