JP7250869B2 - アンテナパターンを変更するように構成されたアンテナカバー - Google Patents

Description

本発明は、アンテナパターンの変更に関し、特に、アンテナのアンテナパターンを変更するように構成されたアンテナカバーに関する。

運転安全性を考慮すると、障害物を検知するために車両の側面にレーダを設置することは必須である。車両側面への設置に適した小型及び中型サイズのレーダアンテナとして好まれるものの一つは、特別に配設された昔ながらのパッチアンテナから成るブロックアレイアンテナである。このようなブロックアレイアンテナの検知レンジを任意に調整することは困難なため、特に、ブロックアレイアンテナが地面に近い車両の下方位置に設置された場合やブロックアレイアンテナが比較的広い検知範囲を持つ場合には、信号受信体によって受信されたレーダ信号は、地面又は車両自身により反射された信号を含み得る。その結果、信号受信体により受信されたエネルギは、不適切に増大する。

比較的大きい検知範囲により引き起こされる課題を解決するために、従来技術は、生じる放射パターンを集約させるために多くの付加的なパッチアンテナを用いている。しかしながら、このような付加的なアンテナは、付加的な資源を消費すると共に付加的なスペースを占有し、不利にレーダを大きくしたり設計を複雑にする。

上述したような課題を解決するために、本発明は、アンテナパターンを調整するアンテナカバーを提供する。このアンテナカバーの目的の一つは、アンテナカバーを通過した後に、アンテナの放射パターンを変化させることである。このようなアンテナカバーを備えたアンテナを用いることで、アンテナパターンを調整するための付加的なパッチアンテナが不要となる又はその数を減らすことができる。

一態様では、本発明は、アンテナのアンテナパターンを調整するためのアンテナカバーを提供する。このようなアンテナカバーは、アンテナカバーを通過するアンテナ放射パターンを第１アンテナパターンから第２アンテナパターンへと変化させつつ、アンテナを保護する。アンテナカバーは、第１表面及び第２表面並びに無孔領域及び有孔領域を有するハウジングと、第１表面から第２表面へと伸長してハウジングを貫通し、且つ有孔領域に配置された複数のスルーホールと、を備える。有孔領域は、複数のスルーホールブロックカラムを含む第１有孔サブ領域を有し、複数のスルーホールブロックカラムは、互いに横並びに配置され、且つ無孔領域の一縁からハウジングの一端まで広がっており、第１有孔サブ領域において１つのスルーホールブロックカラムでは、スルーホールは同じ大きさとなっており、第１有孔サブ領域において互いに異なるスルーホールブロックカラムでは、スルーホールは互いに異なる大きさとなっている。複数のスルーホール間の距離を調整する及び／又は複数のスルーホールの大きさを調整することで、アンテナカバーは、第１アンテナパターンから第２アンテナパターンからへとアンテナ放射を調整するのに機能する。

本発明は、以下の詳細な説明及び添付の図面を参照することで、当業者には容易に明確になるであろう。

本発明の一実施形態に係るアンテナカバーの概略図。

本発明の一実施形態に係るアンテナカバーの上面図。

図１に示したアンテナカバーのハウジングにおける第１有孔サブエリアを示す図。

図１に示したアンテナカバーのハウジングにおける第２有孔サブエリアを示す図。

アンテナカバーを備えていないアンテナのアンテナパターンを示す図。

本発明の一実施形態に係るアンテナカバーを備えたアンテナのアンテナパターンを示す図。

本発明は、以下の実施形態を参照してより具体的に記載される。本発明の好ましい実施形態に関する以下の記載は、単に図示及び記載の目的のために提示されるものであることに留意すべきである。開示した形態そのものに包括又は限定されるものではない。

図１は、本発明の実施形態に係るアンテナカバー及びそれによりカバーされるアンテナの相対位置を示す概略図である。図示するように、アンテナカバー１０は、アンテナ１５から放射された電磁波の殆どがアンテナカバー１０を通過するように、アンテナ１５の放射側をカバーしている。アンテナカバー１０のハウジング１００は、例えば、ＰＢＴ（ポリブチレンテレフタレート）のような、誘電率が１より大きい材料から成る。更に、アンテナカバー１０のハウジング１００には、複数のスルーホール１３０が形成されている。スルーホール１３０は、ハウジング１００を貫通し、ハウジング１００の第１表面１０２からその反対側でアンテナ１５に面するハウジング１００の第２表面１０４へと伸長している。

電磁波の原理に基づけば、異なる誘電率は電場の放射方向に影響を与える。そのため、アンテナ１５から放射された電磁波により形成されたアンテナパターンを所定位置に集約させるには、アンテナカバー１０の集約領域に近いアンテナカバー１０の特定位置が大きな誘電率を有するようにアンテナカバー１０を設計することが望ましい。アンテナカバー１０の他領域の誘電率は、集約領域からの距離が大きくなるほど小さくなる。スルーホール１３０間のギャップ又はスルーホール１３０の大きさを調整することで、本発明は、実用的要求に従ってアンテナ１５から放射されてアンテナカバー１０を通過した放射アンテナパターンを変更することができる。

図２Ａは、本発明の一実施形態に係るアンテナカバーの上面図である。図示するように、アンテナカバーのハウジング２００は中央領域２５０を有し、中央領域２５０は、アンテナの中央が投影される中央投影位置２５０２を有する。元々のアンテナパターンよりも調整したアンテナパターンを中央領域２５０に集約させるため、すなわち、アンテナの中央投影位置を中央投影位置２５０２により近づけるため、ハウジング２００の中央領域２５０は、ハウジング２００のすべての他の領域よりも大きな誘電率を有するように設計されている。一方、ハウジング２００を貫通するスルーホールの大きさ及び位置は、誘電率分布がハウジング２００に亘ってハウジング２００の端部に向かうにつれて減少するよう特別に設計されている。

アンテナカバー２０を通過した後にアンテナパターンをアンテナ中央線近傍に集約させるために、ハウジング２００の表面は、中央領域２５０を囲む無孔領域２１０と有孔領域２２０とを含む複数領域へと仮想的に分割される。無孔領域２１０におけるハウジング２００の誘電率がアンテナカバー２０全体の中で最も大きく、原材料の誘電率と実質的に同じになるように無孔領域２１０にはスルーホールが形成されない。

無孔領域２１０に隣接して有孔領域２２０が配置され、有孔領域２２０は、無孔領域２１０の両側にそれぞれ配置され無孔領域２１０により分断された第１有孔サブ領域２２２と第２有孔サブ領域２２４とを含む。第１有孔サブ領域２２２は、スルーホールブロックカラム２２２０、２２２２、２２２４、２２２６を含み、第２有孔サブ領域２２４は、スルーホールブロックカラム２２４０、２２４２、２２４４、２２４６を含む。これらスルーホールブロックカラム２２２０－２２２６、２２４０－２２４６は、それぞれ第1方向、すなわち、Ｙ軸に沿って伸長し、スルーホールブロックカラム２２２０－２２２６は、第１有孔サブ領域２２２において第２方向、すなわち、Ｘ軸に沿って並び、スルーホールブロックカラム２２４０－２２４６は、第２有孔サブ領域２２４において第２方向、すなわち、Ｘ軸に沿って並んでいる。

空気は、真空に近い非常に小さな誘電率を持つ媒体だと理解されている。そこで、本発明では、そのような特性がアンテナカバーのハウジングにおける誘電率分布を調整するのに利用される。ハウジング２００は、スルーホールブロックカラム２２２０、２２２２、２２２４、２２２６でスルーホールを有するように形成され、各々のスルーホールブロックカラムにおける平均誘電率は、ハウジング２００のソリッドボディ及びそのスルーホールブロックカラムにおけるスルーホール中の空気により決定される。例えば、スルーホールブロック２２２０の平均誘電率は、スルーホールブロック２２２０におけるハウジング２００のボディ及びスルーホール２６００中の空気により決定され、スルーホールブロック２２２２の平均誘電率は、スルーホールブロック２２２２におけるハウジング２００のボディ及びスルーホール２６０２中の空気により決定され、スルーホールブロック２２２４の平均誘電率は、スルーホールブロック２２２４におけるハウジング２００のボディ及びスルーホール２６０４中の空気により決定され、スルーホールブロック２２２６の平均誘電率は、スルーホールブロック２２２６におけるハウジング２００のボディ及びスルーホール２６０６中の空気により決定される。上述のように、ハウジング２００における誘電率は、ハウジング２００の端部に向かうにつれて減少することが本発明では好ましい。そこで、無孔領域２１０の平均誘電率を最も高くして、スルーホールブロック２２２６の平均誘電率を無孔領域２１０のものより低くし、スルーホールブロック２２２４の平均誘電率をスルーホールブロック２２２６のものより低くし、スルーホールブロック２２２２の平均誘電率をスルーホールブロック２２２４のものより低くし、スルーホールブロック２２２０の平均誘電率をスルーホールブロック２２２２のものより低くする。これにより、電磁波のより良い集約効果を達成することができる。

実用的要求に基づいて、各々のスルーホールブロックカラム２２２０－２２２６の平均誘電率をどの程度にするかが最初に決定され、次いで、各々のスルーホールブロックカラム２２２０－２２２６がどの程度の領域を占有するかが電磁波の波長及び焦点距離に従って決定される。最終的に、占有領域及び平均誘電率に従って、個々のスルーホールブロックカラム２２２０－２２２６においてどのようにスルーホールを形成するか、例えば、個々のスルーホールブロックカラム２２２０－２２２６におけるスルーホールの領域比が決定される。

図２Ｂに示すようにハウジング２００の左側部分、すなわち、第１有孔サブ領域２２２では、スルーホールブロックカラム２２２６の右側境界とアンテナの中央投影位置２５０２との間の垂直距離がＲ１で、スルーホールブロックカラム２２２４の右側境界とアンテナの中央投影位置２５０２との間の垂直距離がＲ２で、スルーホールブロックカラム２２２２の右側境界とアンテナの中央投影位置２５０２との間の垂直距離がＲ３で、スルーホールブロックカラム２２２０の右側境界とアンテナの中央投影位置２５０２との間の垂直距離がＲ４となっている。そして、アンテナの中央投影位置２５０２とハウジング２００の左側境界との間の垂直距離は、Ｒ５となっている。各々のスルーホールブロックカラム２２２０－２２２６は、それぞれ物理的部分に対するスルーホールの最適体積比を独自に有し、それは必要とされる平均誘電率に従って決定される。スルーホールブロックカラム２２２０－２２２６のすべての領域においてハウジング２００の厚みが均一であると仮定すると、体積比は、スルーホールブロックカラム２２２０－２２２６の領域比により表され得る。スルーホールブロックカラムの領域比は、スルーホールブロックカラムにおける物理的部分の全表面領域に対するスルーホールの全開口領域として定義される。更に、１つのスルーホールブロックカラムにおいてスルーホールが同じ大きさで均等に分布している場合には、スルーホールブロックカラムにおける体積比は、物理的部分の大きさに対するスルーホールの大きさの比により表される。

同様に、図２Ｃに示すようにハウジング２００の右側部分、すなわち、第２有孔サブ領域２２４では、スルーホールブロックカラム２２４６の左側境界とアンテナの中央投影位置２５０２との間の垂直距離がＲ１で、スルーホールブロックカラム２２４４の左側境界とアンテナの中央投影位置２５０２との間の垂直距離がＲ２で、スルーホールブロックカラム２２４２の左側境界とアンテナの中央投影位置２５０２との間の垂直距離がＲ３で、スルーホールブロックカラム２２４０の左側境界とアンテナの中央投影位置２５０２との間の垂直距離がＲ４となっている。そして、アンテナの中央投影位置２５０２とハウジング２００の右側境界との間の垂直距離は、Ｒ５となっている。第２有孔サブ領域２２４に形成されるスルーホールブロックカラム及び個々のスルーホールの大きさ並びに互いに隣接するスルーホール間の距離は、第１有孔サブ領域２２２と対称に形成され得る。

本実施形態では、本発明における中央投影位置２５０２からの距離に伴う誘電率の減少は、スルーホール大きさの増加により達成される。或いは、スルーホール間の間隔を減少させる又は中央からハウジング２００の端部に向かうにつれてスルーホールの数を増加させることにより誘電率を調整することも可能である。当然ながら、大きさ、間隔及び数のような上述のパラメータ又は他の要素は、アンテナカバーを設計する際に組み合わせられ得る。誘電率が大きく減少すれば、それだけ電磁波の集約効果が高くなることは、当業者により理解される。従って、本発明によれば、スルーホールブロックカラム及びスルーホールを適切に配置することで、集約効果を最適化することができる。

例えば、図２Ｂに示した第１有孔サブ領域２２２の実施形態では、スルーホールブロックカラム２２２０におけるスルーホール２６００の大きさは、スルーホールブロックカラム２２２２におけるスルーホール２６０２の大きさよりも大きい上に、スルーホールブロックカラム２２２０において互いに隣接する２つのスルーホール２６００間の距離は、スルーホールブロックカラム２２２２において互いに隣接する２つのスルーホール２６０２間の距離よりも短い。そのため、スルーホールブロックカラム２２２０とスルーホールブロックカラム２２２２との間の平均誘電率の差は、より顕著になる。同様に、より高い集約効果を達成するために、スルーホールブロックカラム２２２２におけるスルーホール２６０２の大きさは、スルーホールブロックカラム２２２４におけるスルーホール２６０４の大きさよりも大きい上に、スルーホールブロックカラム２２２２において互いに隣接する２つのスルーホール２６０２間の距離は、スルーホールブロックカラム２２２４において互いに隣接する２つのスルーホール２６０４間の距離よりも短いことが望ましく、スルーホールブロックカラム２２２４におけるスルーホール２６０４の大きさは、スルーホールブロックカラム２２２６におけるスルーホール２６０６の大きさよりも大きい上に、スルーホールブロックカラム２２２４において互いに隣接する２つのスルーホール２６０４間の距離は、スルーホールブロックカラム２２２６において互いに隣接する２つのスルーホール２６０６間の距離よりも短いことが望ましい。同様の議論は、図２Ｃに示した第２有孔サブ領域２２４の実施形態にも適用することができる。つまり、スルーホールブロックカラム２２４０におけるスルーホール２６２０の大きさは、スルーホールブロックカラム２２４２におけるスルーホール２６２２の大きさよりも大きい上に、スルーホールブロックカラム２２４０において互いに隣接する２つのスルーホール２６２０間の距離は、スルーホールブロックカラム２２４２において互いに隣接する２つのスルーホール２６２２間の距離よりも短く、スルーホールブロックカラム２２４２におけるスルーホール２６２２の大きさは、スルーホールブロックカラム２２４４におけるスルーホール２６２４の大きさよりも大きい上に、スルーホールブロックカラム２２４２において互いに隣接する２つのスルーホール２６２２間の距離は、スルーホールブロックカラム２２４４において互いに隣接する２つのスルーホール２６２４間の距離よりも短く、そして、スルーホールブロックカラム２２４４におけるスルーホール２６２４の大きさは、スルーホールブロックカラム２２４６におけるスルーホール２６２６の大きさよりも大きい上に、スルーホールブロックカラム２２４４において互いに隣接する２つのスルーホール２６２４間の距離は、スルーホールブロックカラム２２４６において互いに隣接する２つのスルーホール２６２６間の距離よりも短い。

更に、可能な限り一貫してアンテナパターンに対するスルーホールブロックカラムの効果を維持するために、同じスルーホールブロックカラムにおけるすべてのスルーホールは、同じサイズで設けられる共に均等に配置される。例として第１有孔サブ領域２２２のスルーホールブロックカラム２２２０を挙げると、同じ大きさの１１個のスルーホール２６００が均等に形成され、１１個のスルーホール２６００各々の中心点は、同じ直線上に位置する。本実施形態の他のスルーホールブロックカラムも、同様にして構成される。当然ながら、例えば、一般的な車両側方レーダのようにアンテナパターンが決定的ではない幾つかのケースでは、スルーホールは不均等な様式で構成されてもよい。更に、異なるスルーホールブロックカラム２２２２－２２２６におけるスルーホールは、それぞれ異なる様式で構成されてもよい。例えば、幾つかは同じ大きさで構成され、幾つかは均等配置で構成され、幾つかは同じ大きさや均等配置を特別に考慮せずに構成される。同様の議論は、第２有孔サブ領域２２４にも適用することができる。

次に、図３Ａ、３Ｂを参照する。図３Ａは、本発明のアンテナカバーを備えていないアンテナのアンテナパターンを示す図であり、図３Ｂは、例えば、図２Ａ、２Ｂ、２Ｃに示した本発明に係るアンテナカバーで覆うことによる、図３Ａに示したアンテナのアンテナパターンの変化を示す図である。表１は、第１有孔サブ領域２２２のスルーホールブロックカラム２２２２－２２２６における物理的部分及びスルーホールの大きさを例示しており、同様の議論は、第２有孔サブ領域２２４にも適用することができる。表１でレイヤー１は、アンテナの中央投影位置２５０２とスルーホールブロックカラム２２２６の右側境界との間の領域を指し、レイヤー２は、スルーホールブロックカラム２２２６の領域を指し、レイヤー３は、スルーホールブロックカラム２２２４の領域を指し、レイヤー４は、スルーホールブロックカラム２２２２の領域を指し、レイヤー５は、スルーホールブロックカラム２２２０の領域を指す。更に、Ｒｉは、各レイヤーにおける上述の垂直距離を指し、Ｓｉは、各レイヤーにおける互いに隣接したスルーホールの中心間距離を指し、ｄｉは、各レイヤーにおけるスルーホールの半径を指し、ｉ＝１－５である。

本実施形態では、レイヤーがアンテナカバーの左端又は右端に近づく、すなわち、アンテナカバーの中央投影位置からのレイヤー垂直距離（Ｒｉ）が大きくなると、レイヤー中で互いに隣接したスルーホール間の距離（Ｓｉ）が小さくなる一方、各々のスルーホールの大きさ（ｄｉ）は大きくなることが表１から読み取れる。その結果生じるアンテナカバーでは、レイヤーがアンテナカバーの左端又は右端に近づくと、スルーホールが占有するスペースが急激に増加する。アンテナのアンテナパターンに対する本構成の効果は、図３Ａと図３Ｂとを比較することで認識することができる。

図３Ａ、３Ｂに示したアンテナパターンより、アンテナカバーが無い場合には、アンテナパターンの１００度方位点で最大放射が測定される。最大放射は－３７．３ｄｂで、半電波強度ビーム幅（ＨＰＢＷ）は、約７２度から約１３８度の間の略６６度幅である。一方、本発明に係るアンテナカバーが有る場合にも、アンテナパターンの１００度方位点で最大放射が測定される。しかしながら、最大放射は－３５．６ｄｂに増加し、半電波強度ビーム幅（ＨＰＢＷ）は、約９２．５度から約１０７．５度の間の略１５度幅に集約される。このことから、アンテナカバーがアンテナの集約効果を実際に効率良く増強可能なことは明確である。

要約すると、本発明により設計されたアンテナカバーは、ハウジングの異なる領域における平均誘電率を調整するため、上で記載及び例示した様式でスルーホールを適切に形成及び配置してアンテナパターンを変更することができる。そのため、従来技術で用いられているような更なるアンテナが不要となる。そして、従来技術の欠点を克服するため、本発明に従って設計された構成を有するアンテナカバーを用いることでアンテナパターンを変更することができる。

本発明は、最も実用的且つ好ましい実施形態だと現時点で考えられるものとして記載されているが、開示された実施形態に限定されないことを理解すべきである。また、本発明は、広義に理解される添付クレームの精神及び展望の範囲に含まれる種々の変更及び同様の構成も包含するものである。

Claims (9)

1. アンテナからの放射を通過させ該アンテナのアンテナパターンを変更するように適応されたアンテナカバーであって、
   第１表面及び第２表面並びに無孔領域及び有孔領域を有するハウジングと、
   前記ハウジングを貫通して前記第１表面から前記第２表面へと伸長し、且つ前記有孔領域に配置された複数のスルーホールと、を備え、
   前記有孔領域は、複数のスルーホールブロックカラムを含む第１有孔サブ領域を有し、前記複数のスルーホールブロックカラムは、互いに横並びに配置され、且つ前記無孔領域の一縁から前記ハウジングの一端まで広がっており、前記第１有孔サブ領域において１つの前記スルーホールブロックカラムでは、前記スルーホールは同じ大きさとなっており、前記第１有孔サブ領域において互いに異なる前記スルーホールブロックカラムでは、前記スルーホールは互いに異なる大きさとなっており、
   前記複数のスルーホール間の距離及び／又は前記複数のスルーホールの大きさを調整することで、第１アンテナパターンから第２アンテナパターンへとアンテナ放射を調整するように機能することを特徴とするアンテナカバー。
2. 前記有孔領域は、前記無孔領域により前記第１有孔サブ領域から分離され複数のスルーホールブロックカラムを含む第２有孔サブ領域を有し、これら複数のスルーホールブロックカラムは、互いに横並びに配置され、且つ前記無孔領域の他縁から前記ハウジングの他端まで広がっていることを特徴とする請求項１に記載のアンテナカバー。
3. 前記第２有孔サブ領域において１つの前記スルーホールブロックカラムでは、前記スルーホールは同じ大きさとなっており、前記第２有孔サブ領域において互いに異なる前記スルーホールブロックカラムでは、前記スルーホールは互いに異なる大きさとなっていることを特徴とする請求項２に記載のアンテナカバー。
4. 前記第２有孔サブ領域において前記ハウジングの他端に近い方の前記スルーホールブロックカラムに設けられたスルーホールの大きさは、前記第２有孔サブ領域において前記無孔領域に近い方の前記スルーホールブロックカラムに設けられたスルーホールの大きさよりも大きいことを特徴とする請求項３に記載のアンテナカバー。
5. 前記第１有孔サブ領域において前記ハウジングの一端に近い方の前記スルーホールブロックカラムに設けられたスルーホールの大きさは、前記第１有孔サブ領域において前記無孔領域に近い方の前記スルーホールブロックカラムに設けられたスルーホールの大きさよりも大きいことを特徴とする請求項４に記載のアンテナカバー。
6. 前記第２有孔サブ領域において１つの前記スルーホールブロックカラムに設けられた複数のスルーホールは、線状に配列されていることを特徴とする請求項２に記載のアンテナカバー。
7. 前記第１有孔サブ領域において１つの前記スルーホールブロックカラムに設けられた複数のスルーホールは、線状に配列されていることを特徴とする請求項６に記載のアンテナカバー。
8. 前記ハウジングは、前記無孔領域に前記アンテナの中央が投影される中央投影位置を有し、前記第２有孔サブ領域における複数のスルーホールブロックカラムから前記中央投影位置への垂直距離は、それぞれ異なることを特徴とする請求項２に記載のアンテナカバー。
9. 前記第１有孔サブ領域における複数のスルーホールブロックカラムから前記中央投影位置への垂直距離は、それぞれ異なることを特徴とする請求項８に記載のアンテナカバー。

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