説明

アンテナ装置およびレーダ装置

【課題】コストが増大するのを抑えつつ高性能化が可能なアンテナ装置を得ること。
【解決手段】本発明にかかるアンテナ装置は、送信アンテナ2および受信アンテナ3が形成されたアンテナ基板1と、アンテナ基板1を覆うレドーム4と、を備え、アンテナ基板1においては、送信アンテナ2の偏波面と受信アンテナ3の偏波面が直交するように送信アンテナ2および受信アンテナ3が形成されており、レドーム4は、送信アンテナ2が送信した第1の電波の偏波面と受信アンテナ3が受信する第2の電波の偏波面が、レドーム4の外側においては平行となり、なおかつ、レドーム4の内側においては直交するように、第1の電波の偏波面および第2の電波の偏波面を回転させるポラライザ5,6を備える。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、送信と受信を同時に行うFM−CW(Frequency Modulation−Continuous Wave)方式のレーダ装置に利用されるアンテナ装置に関する。
【背景技術】
【0002】
車載ミリ波レーダに採用されているレーダ方式の一つとしてFM−CW方式がある。この方式のレーダ装置は、送信アンテナと受信アンテナを別個に備え、動作中は送信と受信を同時に行い、目標からの反射波を受信して処理することで、目標までの距離や目標の移動速度を検出するものである。同一のアンテナで送信と受信を交互に行うパルス方式のレーダ装置と比較して回路構成が簡単であり、低コストにできる長所がある。
【0003】
車載ミリ波レーダに採用する場合、送信アンテナからの送信波は全て車両前方空間に放射されるのが理想であるが、実際には送信アンテナと受信アンテナは近接して配置されるので、送信波の一部が受信アンテナに漏れ込むことが避けられない。FM−CW方式のレーダ装置においては、この送信波の漏れ込みによって近距離目標からの反射波の識別が困難になることがあり、送信アンテナと受信アンテナの間には一般に高いアイソレーションが必要となる。
【0004】
車載ミリ波レーダのアンテナ方式としては、装置の小型化のため低姿勢形状が可能なアレーアンテナ方式が採用されることが多く、導波管スロットアンテナやマイクロストリップアンテナなどが一般的である。またレーダの偏波面としては、斜め45度の直線偏波が採用されることが多い。この偏波では対向車両が同様のレーダ装置を備えている場合、自車両からの送信波の偏波面と対向車両からの送信波の偏波面が直交するため互いにレーダの干渉を低減できるためである。
【0005】
この場合、アレーアンテナを構成する素子アンテナを鉛直に対し45度傾けた配置にする必要が生じるが、スロットアンテナやマイクロストリップアンテナなどの素子アンテナの放射特性は、偏波方向と同一面において無指向性に近い特性であるため、送信アンテナと受信アンテナが近接している配置では送受間のアイソレーション低下を招きやすい。また、アンテナ前面には外乱に対する物理的保護のためレドームと称する覆いを設けることが一般的であるが、レドーム面に入射した送信波(自レーダ装置から放射した電波)の一部は反射して受信アンテナに入射し、これも送受アイソレーションを低下させる原因になることが多い。
【0006】
このような送受アイソレーションの低下を防止するための技術として、例えば特許文献1に記載のレーダ装置用送受信アンテナにおいては、アンテナ基板における送信アンテナの形成領域と受信アンテナの形成領域との間を仕切るように電波吸収体を設けた構成を採用し、送信アンテナから受信アンテナへの送信電力の漏れ込みや回り込みを低減している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0007】
【特許文献1】特開2005−249659号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0008】
しかしながら、上記従来技術のように電波吸収体を利用して送受アイソレーションの低下を防止する場合には、電波吸収体が高価であること、および電波吸収体の実装においては耐環境性確保のため多くの手段を講じる必要があることから、コスト高になるという問題があった。
【0009】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、コストが増大するのを抑えつつ高性能化が可能なアンテナ装置およびレーダ装置を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0010】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明にかかるアンテナ装置は、送信アンテナおよび受信アンテナが形成されたアンテナ基板と、前記アンテナ基板を覆うレドームと、を備え、前記アンテナ基板においては、前記送信アンテナの偏波面と前記受信アンテナの偏波面が直交するように前記送信アンテナおよび前記受信アンテナが形成されており、前記レドームは、前記送信アンテナが送信した第1の電波の偏波面と前記受信アンテナが受信する第2の電波の偏波面が、レドームの外側においては平行となり、なおかつ、レドームの内側においては直交するように、前記第1の電波の偏波面および前記第2の電波の偏波面を回転させるポラライザ、を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【0011】
本発明によれば、レドームを通過する前の送信波とレドームを通過した後の受信波のアイソレーションを向上させることができるとともに、レドームで反射した送信波(送信アンテナが送信し、レドームで反射された電波)の受信アンテナへの送信電力の漏れ込みや回り込みを低減することができ、コストが増大するのを抑えつつ高性能なアンテナ装置を実現できる、という効果を奏する。また、送信と受信を同時に行うレーダ装置のアンテナ装置として適用できる、という効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【0012】
【図1】図1は、従来のアンテナ装置を構成しているアンテナ基板の正面図である。
【図2】図2は、実施の形態にかかるアンテナ装置を構成しているアンテナ基板の正面図である。
【図3】図3は、アンテナ装置の正面図である。
【図4】図4は、図3のアンテナ装置をA−A’線に沿って切断した場合の断面図である。
【発明を実施するための形態】
【0013】
以下に、本発明にかかるアンテナ装置およびレーダ装置の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。
【0014】
実施の形態.
まず、本実施の形態のアンテナ装置を説明する前に、比較のために従来のアンテナ装置を簡単に説明する。
【0015】
図1は、従来のアンテナ装置を構成しているアンテナ基板の正面図である。図示したアンテナ基板は、樹脂基板上にエッチングで作製したマイクロストリップ素子(素子アンテナ)を配列したアレーアンテナであり、受信アンテナは目標の角度方向を検出するために複数チャンネル、少なくとも2チャンネル以上設ける必要がある。図1では、4チャンネルとした場合の例を示している。偏波面は斜め45度偏波であり、そのため、送信アンテナおよび受信アンテナとも、各素子アンテナを偏波面が45度傾く配置としている。送信波の電界成分は垂直方向と水平方向に分解できるが、図1のように送信アンテナと受信アンテナを水平方向に並置した場合、水平方向の電界成分の結びつきにより、送受間のアイソレーション低下を招くことになる。そのため、図示は省略しているが、既に説明したように、電波吸収体を利用したアイソレーション低下対策などが必要となる。
【0016】
次に、本実施の形態のアンテナ装置を説明する。図2〜図4は、本実施の形態にかかるアンテナ装置の構成例を示す図である。具体的には、図2は、アンテナ装置を構成しているアンテナ基板の正面図、図3は、アンテナ装置の正面図、図4は、図3のアンテナ装置をA−A’線に沿って切断した場合の断面図である。
【0017】
図2に示したように、アンテナ基板1には、送信アンテナ2および受信アンテナ3が形成されている。送信アンテナ2は、給電端子21および複数の素子アンテナ22を含み、素子アンテナ22が給電線路23を介して給電端子21に接続された構成となっている。受信アンテナ3は、複数チャネル分(図2の例では4チャネル分)のアンテナからなり、各アンテナは、給電端子31および複数の素子アンテナ32を含み、素子アンテナ32が給電線路33を介して給電端子31に接続された構成となっている。また、送信アンテナ2の偏波面は水平方向、受信アンテナ3の偏波面は垂直面となるように、各素子アンテナ22,32の偏波を設定している。なお、送信アンテナ2および受信アンテナ3は、図1に示した従来のアンテナ基板上の各アンテナと同様に、樹脂基板上にエッチングで作製したものである。
【0018】
また、図3,4に示したように、アンテナ基板1は外乱に対する物理的保護のためにレドーム4で覆われており、レドーム4は、送信アンテナ2から送信された電波の偏波面を回転させるためのポラライザ5と、受信アンテナ3が受信する電波の偏波面を回転させるためのポラライザ6とを備えている。図3に示したように、ポラライザ5は、送信アンテナ2から送信された電波が入射すると、その偏波面を、レドーム4の外側から見て左回りに45度回転させる。すなわち、入射側(送信アンテナ2側)から見て右回りに45度回転させる。この結果、送信アンテナ2から送信された電波の偏波面は、レドーム4の外側においては、従来のアンテナ装置(図1参照)と同様、斜め45度偏波となる。一方、ポラライザ6は、受信アンテナ3が受信する電波が入射すると、その偏波面を、レドーム4の外側(=入射側)から見て左回りに45度回転させる。この結果、受信アンテナ3が受信する電波の偏波面は、レドーム4の内側においては、受信アンテナ3の偏波面と一致するようになる。
【0019】
このように、本実施の形態のアンテナ装置は、アンテナ基板上に、それぞれの偏波面が直交する送信アンテナおよび受信アンテナが形成され、アンテナ基板を覆うレドームは、送信波の偏波面を入射側から見て右回りに45度回転させる、送信波用のポラライザと、受信波の偏波面を入射側から見て左回りに45度回転させる、受信波用のポラライザとを備えることとした。これにより、各アンテナ(送信アンテナ2,受信アンテナ3)付近(レドーム4の内側)における送受間のアイソレーション、すなわち、レドーム4(ポラライザ5)を通過する前の送信波とレドーム4(ポラライザ6)を通過した後の受信波のアイソレーションを向上させることができるとともに、レドーム4で反射した送信波(送信アンテナ2が送信し、レドーム4で反射された電波)の受信アンテナへの送信電力の漏れ込みや回り込みを低減することができ、高性能なアンテナ装置を実現できる。また、高価な電波吸収体を利用する必要がないので、コストの増大を低く抑えることができる。加えて、レドーム4を通過した後の送信波とレドーム4を通過する前の受信波の偏波面が一致するため、すなわち、レドーム4の外側における送信波と受信波の偏波面が一致するため、FM−CW方式のレーダ装置に適用することができ、レーダ装置の通常の機能を実現できる。また、レドーム4の外側における送信波と受信波の偏波面は、上述した従来のFM−CW方式のレーダ装置と同様に斜め45度の直線偏波となるので、対向車両に搭載されたレーダ装置との干渉量を低く抑えることができる。
【0020】
なお、本実施の形態では、送信アンテナを水平偏波、受信アンテナを垂直偏波としたが、送信アンテナを垂直偏波、受信アンテナを水平偏波としてもよい。また、送信アンテナ2上のポラライザ5が、偏波面を入射側から見て右回りに45度回転させ、受信アンテナ3上のポラライザ6が、偏波面を入射側から見て左回りに45度回転させることとしたが、左右の関係は逆でもよく、両ポラライザの偏波回転方向が逆であればよい。
【0021】
なお、ポラライザの構成は、樹脂基板上にメアンダラインをエッチングで作製することが可能であり、例えば次の論文などに紹介されている。
【0022】
標題:Meander-Line Polarizer for Arbitrary Rotation of Linear Polarization
著者:WU T-K(California Inst. Technology, CA USA)
資料名:IEEE Microwave and Guided Wave Letters Vol.4 No.6 Page199-201
【産業上の利用可能性】
【0023】
以上のように、本発明にかかるアンテナ装置は、送信と受信を同時に行う場合に有用であり、特に、車載ミリ波レーダに採用されているFM−CW方式レーダ装置のアンテナ装置に適している。
【符号の説明】
【0024】
1 アンテナ基板
2 送信アンテナ
3 受信アンテナ
4 レドーム
5,6 ポラライザ
21,31 給電端子
22,32 素子アンテナ
23,33 給電線路

【特許請求の範囲】
【請求項1】
送信アンテナおよび受信アンテナが形成されたアンテナ基板と、
前記アンテナ基板を覆うレドームと、
を備え、
前記アンテナ基板においては、前記送信アンテナの偏波面と前記受信アンテナの偏波面が直交するように前記送信アンテナおよび前記受信アンテナが形成されており、
前記レドームは、前記送信アンテナが送信した第1の電波の偏波面と前記受信アンテナが受信する第2の電波の偏波面が、レドームの外側においては平行となり、なおかつ、レドームの内側においては直交するように、前記第1の電波の偏波面および前記第2の電波の偏波面を回転させるポラライザ、を備えることを特徴とするアンテナ装置。
【請求項2】
前記ポラライザによって回転させられた後の前記第1の電波が斜め45度の直線偏波となるように構成したことを特徴とする請求項1に記載のアンテナ装置。
【請求項3】
前記ポラライザは、前記第1の電波の偏波面を、入射側から見て右回りまたは左回りに45度回転させ、前記第2の電波の偏波面を、入射側から見て、前記第1の電波の偏波面に対する回転とは逆回りに45度回転させることを特徴とする請求項1または2に記載のアンテナ装置。
【請求項4】
前記ポラライザは、前記第1の電波の偏波面を回転させるための第1のポラライザと前記第2の電波の偏波面を回転させるための第2のポラライザからなり、前記第1のポラライザは前記送信アンテナを覆うように配置され、前記第2のポラライザは前記受信アンテナを覆うように配置されていることを特徴とする請求項1、2または3に記載のアンテナ装置。
【請求項5】
請求項1〜4のいずれか一つに記載のアンテナ装置を備えたことを特徴とするレーダ装置。

【図1】
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【図2】
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【図3】
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【図4】
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【公開番号】特開2012−220418(P2012−220418A)
【公開日】平成24年11月12日(2012.11.12)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2011−88428(P2011−88428)
【出願日】平成23年4月12日(2011.4.12)
【出願人】(000006013)三菱電機株式会社 (33,312)
【Fターム(参考)】