広覆域レーダ装置
【課題】レドームで反射された直接波による干渉を低減して極近距離の対象物を検知できる広覆域レーダ装置を提供する。
【解決手段】広覆域レーダ装置１００は、基板１０１と、基板１０１上に形成された送信用アンテナ１１０及び受信用アンテナ１２０を備えており、基板１０１、送信用アンテナ１１０、及び受信用アンテナ１２０の全体がレドーム１３０で覆われている。広覆域レーダ装置１００は、上記の構成に加えて、送信用アンテナ１１０と受信用アンテナ１２０との間に、吸収体１４０を備えている。吸収体１４０は、送信用アンテナ１１０から放射された高周波信号がレドーム１３０の上蓋部１３１の内面で反射され、さらに基板１０１と上蓋部１３１との間で反射を繰り返しながら受信用アンテナ１２０に回り込むのを防止するために設けられている。
【解決手段】広覆域レーダ装置１００は、基板１０１と、基板１０１上に形成された送信用アンテナ１１０及び受信用アンテナ１２０を備えており、基板１０１、送信用アンテナ１１０、及び受信用アンテナ１２０の全体がレドーム１３０で覆われている。広覆域レーダ装置１００は、上記の構成に加えて、送信用アンテナ１１０と受信用アンテナ１２０との間に、吸収体１４０を備えている。吸収体１４０は、送信用アンテナ１１０から放射された高周波信号がレドーム１３０の上蓋部１３１の内面で反射され、さらに基板１０１と上蓋部１３１との間で反射を繰り返しながら受信用アンテナ１２０に回り込むのを防止するために設けられている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、レドーム内に広角度の指向性を有する送信用アンテナと受信用アンテナとを備えた広覆域レーダ装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
レーダ装置は、送信用アンテナから放射された送信波が対象物で反射され、この反射波を受信用アンテナで受信することで、対象物までの距離や方向を検知している。このようなレーダ装置は、近年では自動車に搭載されて進行方向の障害物等を検出するのに用いられるようになってきており、送信用アンテナと受信用アンテナとが一つのレドーム内に収納されて、小型化が図られている（例えば、特許文献１）。また、測定精度を高めるために、送信波に広帯域な高周波信号を用いたレーダ装置の開発も進められている。自動車に搭載されるレーダ装置等で駐車支援や死角検知等の用途では、極近距離にある対象物を検知するの要求があり、搭載スペースも制限がある。そのためには１個のレーダ装置で広い角度範囲を測定できる広覆域レーダ装置が必要となる（以下では、測定される角度範囲を「測角覆域」と称する）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００４−２０５１４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、測角覆域が広い広覆域レーダ装置では、送信波を放射する角度範囲を広くするために、指向性が比較的低い送信用アンテナが用いられる。しかしながら、送信波を放射する角度範囲を広くすると、送信用アンテナの前方にあるレドームの上蓋部で反射された送信波が受信用アンテナに到達しやすくなり、対象物で反射されず直接受信用アンテナに受信される直接波の影響が大きくなるといった問題がある。すなわち、送信用アンテナの放射面に垂直な方向からの傾き角度を天頂角としたとき、天頂角の大きい送信波がレドームの上蓋部で反射されると、十分に減衰する前に受信用アンテナに到達してしまうといった問題があった。
【０００５】
従来のレーダ装置では、要求される測角覆域が狭かったため、放射される送信波の天頂角も比較的小さかった。そのため、レドームの上蓋部で反射されても、受信波と干渉するおそれは小さかった。送信波の天頂角が小さいと、レドームの上蓋部で反射された送信波が受信用アンテナに到達するためには、上蓋部とアンテナ基板との間で多数回反射を繰り返す必要があり、その間に十分減衰してしまうためである。このようなレーダでは、極近距離を検知することはできない。これに対し、極近距離を検知する測角覆域の広いレーダ装置では、レドームの上蓋部で反射された直接波が少ない反射回数で受信用アンテナに到達してしまい、近距離の対象物で反射された受信波と干渉して対象物の検知ができなくなるといった問題があった。
【０００６】
そこで、本発明は上記問題を解決するためになされたものであり、レドームで反射された直接波による干渉を低減して極近距離の対象物を検知できる広覆域レーダ装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の広覆域レーダ装置の第１の態様は、高周波信号を送受信して所定の角度範囲の対象物を検知する広覆域レーダ装置であって、基板上に配置された送信用アンテナ及び受信用アンテナと、前記送信用アンテナの放射面に対向する位置に所定厚さの上蓋部を有して前記送信用アンテナ及び前記受信用アンテナを覆うレドームと、前記上蓋部の内面と前記基板とに接して前記送信用アンテナと前記受信用アンテナとの間に配置され、前記送信用アンテナから放射された前記高周波信号が前記上蓋部で反射されて前記受信用アンテナ側に伝播する直接波を吸収する吸収体と、を備えることを特徴とする。
【０００８】
本発明の広覆域レーダ装置の他の態様は、前記吸収体は、前記レドームと一体に成形されていることを特徴とする。
【０００９】
本発明の広覆域レーダ装置の他の態様は、前記高周波信号は、準ミリ波帯、特に２６ＧＨｚ帯、すなわち、２４．２５〜２９ＧＨｚの周波数を使用することを特徴とする。
【００１０】
本発明の広覆域レーダ装置の他の態様は、前記上蓋部は、少なくとも３ｍｍの厚さを有していることを特徴とする。
【００１１】
本発明の広覆域レーダ装置の他の態様は、前記上蓋部と前記基板とは、少なくとも３ｍｍの間隔を有していることを特徴とする。
【００１２】
本発明の広覆域レーダ装置の他の態様は、前記送信用アンテナと前記吸収体とは、少なくとも３ｍｍの間隔を有していることを特徴とする。
【００１３】
本発明の広覆域レーダ装置の他の態様は、前記吸収体は、２以上の吸収体部材からなり、前記吸収体部材は、隣接する別の吸収体部材と所定の距離だけ離して配置されていることを特徴とする。
【００１４】
本発明の広覆域レーダ装置の他の態様は、前記吸収体部材と隣接する別の吸収体部材との間に所定の高周波回路が配置されていることを特徴とする。
【００１５】
本発明の広覆域レーダ装置の他の態様は、前記角度範囲は、前記送信用アンテナの放射面に垂直な方向から少なくとも３０度の範囲であることを特徴とする。
【００１６】
本発明の広覆域レーダ装置の他の態様は、前記吸収体は、比誘電率３以上の樹脂であることを特徴とする。
【００１７】
本発明の広覆域レーダ装置の他の態様は、前記吸収体は、ポリブチレンテレフタレート（ＰＢT）、ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）、ポリプロピレンのいずれか１つ以上の樹脂を含んでいることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１８】
以上説明したように本発明によれば、送信用アンテナと受信用アンテナとの間に所定の吸収体を配置することで、レドームで反射された直接波による干渉を低減して近距離の対象物を検知できる広覆域レーダ装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の第１の実施形態に係るの広覆域レーダ装置の概略構成を示す断面図である。
【図２】吸収体を有さない比較例のレーダ装置の概略構成を示す断面図である。
【図３】ボウタイアンテナを複数配列して送信用アンテナ及び受信用アンテナを形成した第１の実施形態に係る広覆域レーダ装置の平面図である。
【図４】レドームへの入射角に対する透過率の変化をシミュレーションした結果を示すグラフである。
【図５】第１の実施形態の広覆域レーダ装置で受信した受信波の強度を距離ゲート毎にプロットしたグラフである。
【図６】送信用アンテナと受信用アンテナとの間に金属壁を設けたときの受信波の強度を距離ゲート毎にプロットしたグラフである。
【図７】本発明の第２の実施形態に係る広覆域レーダ装置の概略構成を示す断面図である。
【図８】本発明の第３の実施形態に係る広覆域レーダ装置の概略構成を示す断面図である。
【図９】本発明の第４の実施形態に係る広覆域レーダ装置の概略構成を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
本発明の好ましい実施の形態における広覆域レーダ装置について、図面を参照して詳細に説明する。同一機能を有する各構成部については、図示及び説明簡略化のため、同一符号を付して示す。
【００２１】
本発明は、送信用アンテナから３０°以上の広い角度範囲に高周波信号を放射し、これが対象物で反射された反射波を受信用アンテナで受信することで、対象物までの距離及び方向を検出する広覆域レーダ装置に係るものである。高周波信号が放射される角度範囲を広くすることで、近距離にある対象物も検出することが可能となる。本発明の広覆域レーダ装置では、準ミリ波帯域、特に２６ＧＨｚ帯(２４．２５ＧＨｚ〜２９ＧＨｚ)を使用し、且つ帯域幅が４５０ＭＨｚ以上の超広帯域信号を用いており、このような高周波信号を用いることで高分解能の距離測定（測距）及び角度測定（測角）が可能となる。本発明の第１の実施の形態に係る広覆域レーダ装置を、図１を用いて説明する。図１は、本実施形態の広覆域レーダ装置１００の概略構成を示す断面図である。
【００２２】
本実施形態の広覆域レーダ装置１００は、基板１０１と、基板１０１上に形成された送信用アンテナ１１０及び受信用アンテナ１２０を備えており、基板１０１、送信用アンテナ１１０、及び受信用アンテナ１２０の全体がレドーム１３０で覆われている。送信用アンテナ１１０は１以上のアンテナユニット１１１で構成され、受信用アンテナ１２０は２以上のアンテナユニット１２１で構成されている。アンテナユニット１１１及びアンテナユニット１２１は、図示しない放射素子等で形成されており、ともに同じ構造とすることができる。送信用アンテナ１１０からは、高周波信号１１が広角度に放射され、例えば放射面に垂直な放射方向に対し３０°以上の広角度の方向に高周波信号１１ａが放射される。また、高周波信号１１の放射方向に対象物があると、そこで反射されて反射波１２が受信用アンテナ１２０に受信される。
【００２３】
本実施形態の広覆域レーダ装置１００は、上記の構成に加えて、送信用アンテナ１１０と受信用アンテナ１２０との間に、吸収体１４０を備える構成となっている。吸収体１４０は、送信用アンテナ１１０から放射された高周波信号がレドーム１３０の上蓋部１３１の内面で反射され、さらに基板１０１と上蓋部１３１との間で反射を繰り返しながら受信用アンテナ１２０に回り込むのを防止するために設けられている。
【００２４】
吸収体１４０を備えた本実施形態の広覆域レーダ装置１００を、吸収体を有さない従来のレーダ装置と比較して詳細に説明する。比較例として、吸収体を有さないレーダ装置９００を図２に示す。以下では、説明容易のために、送信用アンテナ１１０の放射面に垂直な方向、すなわち基板１０１に対し垂直な方向、からの傾き角度（図１に示す角度θ）を天頂角とし、送信用アンテナ１１０と受信用アンテナ１２０とを結ぶ方向をアンテナ間方向とする。本実施形態の広覆域レーダ装置１００では、天頂角θが０°から３０°以上の範囲で測定可能となっている。これに対し、従来のレーダ装置では、天頂角が３０°より小さい範囲の測定を行っており、比較例のレーダ装置９００でも天頂角３０°未満の測定を行うものとする。
【００２５】
比較例のレーダ装置９００において、電波９１が送信用アンテナ９１０から放射されると、レドーム９３０の上蓋部９３１の内面と基板９０１との間で反射を繰り返しながら受信用アンテナ９２０の方に回り込む。しかしながら、送信用アンテナ９１０から放射される電波の天頂角が３０°未満と小さいため、上蓋部９３１の内面で反射されても受信用アンテナ９２０に達するまでに、上蓋部９３１の内面と基板９０１との間で反射を多数回繰り返す必要があり、その間に減衰して受信用アンテナ９２０に達することはなかった。
【００２６】
比較例のレーダ装置９００において、仮に天頂角３０°以上の広角度の電波が放射された場合には（一例として、図２に示す電波９１ａとする）、レドーム９３０の上蓋部９３１の内面と基板９０１との間で反射を繰り返しながら受信用アンテナ９２０の方に進む。電波９１ａの上蓋部９３１ヘの入射角が比較的大きいため、反射波９１ｂは少ない反射回数で受信用アンテナ９２０に達してしまい、十分に減衰することなく受信用アンテナ９２０に受信されてしまう。このような直接波９１ｂが受信用アンテナ９２０に受信されると、対象物で反射して戻ってきた反射波９２が直接波９１ｂの干渉を受け、反射波９２から対象物を検知することができなくなってしまう。
【００２７】
本実施形態の広覆域レーダ装置１００では、このように上蓋部１３１で反射されてレドーム１３０内を伝播する電波（直接波）を低減するために、送信用アンテナ１１０と受信用アンテナ１２０との間に直方体形状の吸収体１４０を配置している。送信用アンテナ１１０から受信用アンテナ１２０に伝播する直接波を低減させるためには、吸収体１４０の上面及び下面をそれぞれレドーム１３０の内面及び基板１０１に接するようにして配置するのがよい。
【００２８】
本実施形態の広覆域レーダ装置１００に用いるのに好適な広角度の放射特性を有するアンテナの一例として、準ミリ波帯域、特に２６ＧＨｚ帯(２４．２５ＧＨｚ〜２９ＧＨｚ)において、帯域幅が４５０ＭＨｚ以上のＵＷＢ（Ultra Wide Band）信号を送受信するＵＷＢアンテナがある。ＵＷＢアンテナを送信用アンテナ１１０及び受信用アンテナ１２０のアンテナユニット１１１、１２１に用いた一例を図３に示す。図３は、ＵＷＢアンテナからなるアンテナユニット１１１、１２１を複数配列して送信用アンテナ１１０及び受信用アンテナ１２０を形成した広覆域レーダ装置１００の平面図を示している。図１に示した広覆域レーダ装置１００の断面図は、図３に示す切線Ａ―Ａにおける断面図である。
【００２９】
ＵＷＢアンテナは、アンテナ素子１１１ａと反射板１１１ｂを1組としてアンテナユニット１１１、１２１を構成している。送信用アンテナ１１０は、アンテナユニット１１１を１列に４つ配置して構成しており、受信用アンテナ１２０は、同様のアンテナユニット１２１を１列に４つ配置し、さらにこれを２列配置して構成している。広覆域レーダ装置１００では、対象物がある方向の角度を検知するために、受信用アンテナ１２０のアンテナユニット１２１の列を２列配置している。アンテナユニット１１１，１２１は、図３に示すＵＷＢアンテナに限定されず、測角覆域の広いものであればよい。
【００３０】
吸収体１４０は、基板１０１と上蓋部１３１との間で密接に配置されているのに加えて、アンテナユニット１１１の配列方向（図３に示す矢印Ｂの方向）には、アンテナユニット１１１の配列範囲（図３に示す矢印Ｃの範囲）以上に配置されるようにする。図３では、配列範囲Ｃより広くしてレドーム１３０の両側面まで配置している。
【００３１】
次に、レドーム１３０の好適な寸法等について説明する。レドーム１３０の上蓋部１３１は、送信用アンテナ１１０の放射方向および受信用アンテナ１２０の受信方向に配置されていることから、測角覆域にわたって好適な送信波が得られるように、上蓋部１３１の厚さ（以下ではｄとする）を好適に設定する必要がある。また、基板１０１とレドーム１３０の上蓋部１３１との距離（以下ではｈとする）についても好適に設定する必要がある。上蓋部１３１の好適な厚さｄ及び上蓋部１３１と基板１０１との好適な距離ｈは、送信用アンテナ１１０から放射される高周波信号の波長によって異なると考えられることから、以下では超広帯域信号の中心波長（自由空間波長）をλとし、レドーム１３０の比誘電率をεとして説明する。
【００３２】
中心周波数を２６ＧＨｚとした場合、その中心波長λは約１１．５ｍｍとなる。また、レドーム１３０の比誘電率εを仮に３．０とすると、レドーム１３０の内部を伝播する高周波信号の波長（λｇとする）は、次式で与えられる。
【数１】
これより、レドーム１３０の内部での波長λｇは約６．２４ｍｍとなる。
【００３３】
レドーム１３０の好適な厚さｄ及び上蓋部１３１と基板１０１との距離ｈについて、シミュレーションを用いて検討した結果を説明する。図４は、レドーム１３０への入射角に対する透過率の変化をシミュレーションした結果を示すグラフであり、距離ｈを（ａ）では２ｍｍとし、（ｂ）では３ｍｍとし、（ｃ）では４ｍｍとしている。ここでは、レドーム１３０の厚さｄを２．０ｍｍ、２．５ｍｍ、３．０ｍｍとしたときのシミュレーション結果を示しており、それぞれ符号２１、２２、２３で示している。
【００３４】
レドーム１３０の透過率は、できるだけ高いのが望ましく、例えば７０％以上とするのがよい。図４より、透過率は、上蓋部１３１と基板１０１との距離ｈを小さくしすぎると低下してしまうことが図４（ａ）より明らかであり、図４（ｂ）、（ｃ）に示す距離ｈを３．０ｍｍ以上としたときに、いずれの入射角においても７０％以上の透過率が得られている。これより、上蓋部１３１と基板１０１との距離ｈが少なくとも３ｍｍの距離を有するように、レドーム１３０を形成するのがよい。
【００３５】
また、レドーム１３０の入射角に対する透過率の変化は、できるだけ小さいのがよい。すなわち、いずれの入射角に対してもできるだけ一定の透過率が得られるように、上蓋部１３１の厚さｄを決定するのがよい。本実施形態の広覆域レーダ装置１００では、３０°以上の測角覆域を必要としていることから、上蓋部１３１の透過率も入射角３０°以上にわたってできるだけ一定となるのが好ましい。図４より、上蓋部１３１の厚さｄを大きくするほど透過率の変化が小さくなる傾向がみられる。このようなシミュレーション結果より、上蓋部１３１の厚さｄを３ｍｍ以上とするときに、上蓋部１３１への入射角に対する透過率の変化が小さくなることが明らかとなった。これより、上蓋部１３１の厚さｄは、３ｍｍ以上とするのがよい。
【００３６】
上記の結果より、上蓋部１３１と基板１０１との距離ｈ及び上蓋部１３１の厚さｄは、ともに３ｍｍ以上とするのが好ましいことが明らかとなったが、これは高周波信号のレドーム１３０の内部での波長λｇの略１／２に等しい。高周波信号が、レドーム１３０の内面で反射されず、かつ内部で減衰しないで透過するためには、上蓋部１３１と基板１０１との距離ｈ及びレドーム１３１の厚さｄを、ともにλｇ／２以上とするのがよい。
【００３７】
本実施形態の広覆域レーダ装置１００では、送信用アンテナ１１０と受信用アンテナ１２０との間に吸収体１４０を配置しているが、送信用アンテナ１１０と吸収体１４０との距離についても、好適に設定する必要がある。レドーム１３０で反射された高周波信号が吸収体１４０に効率的に吸収されるためには、送信用アンテナ１１０と吸収体１４０との距離を３ｍｍ以上とするのがよいことが確認された。吸収体１４０に対しても、レドーム１３０の場合と同様に、送信用アンテナ１１０からの距離をλｇ／２以上とするのがよい。
【００３８】
吸収体１４０は、レドーム１３０と同じ材料を用いて形成してもよく、あるいは異なる材料で形成してもよい。吸収体１４０とレドーム１３０を、同じ材料を用いて一体に成形することができ、あるいは異なる材料を用いて２色成形により一体に成形することも可能である。これにより、吸収体１４０を送信用アンテナ１１０と受信用アンテナ１２０との間で位置決めして設置するといった作業が不要となり、省力化を図ることができる。
【００３９】
吸収体１４０の形成に好適な材料として、例えば比誘電率３以上の樹脂を用いることができる。このような樹脂は、レドーム１３０の形成にも好適な材料である。吸収体１４０の形成に好適な樹脂として、例えばポリブチレンテレフタレート（ＰＢT）、ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）、ポリプロピレン（ＰＰ）があり、これらを１つ以上含む材料を用いることができる。
【００４０】
上記説明のように、本実施形態の広覆域レーダ装置１００では、送信用アンテナ１１０と受信用アンテナ１２０との間に吸収体１４０を配置することで、レドーム１３０の上蓋部１３１で反射された高周波信号が、上蓋部１３１と基板１０１との間を伝播して受信用アンテナ１２０に受信されるのを防止している。吸収体１４０による効果を、図５を用いて以下に説明する。図５は、本実施形態の広覆域レーダ装置１００において、受信用アンテナ１２０が受信した受信波の強度を測定し、測定結果を信号処理で用いられている距離ゲート毎にプロットしたものである。距離ゲートは、１単位当たり７．５ｃｍとしている。なお、図５では、受信波の強度を振幅で示している。
【００４１】
図５（ａ）は、本実施形態の広覆域レーダ装置１００において、レドーム１３０と吸収体１４０をともに取り付けたときの受信波の強度を示しており、図５（ｂ）は、レドーム１３０と吸収体１４０をともに取り外したときの受信波の強度を示している。図５に示す測定結果は、（ａ）、（ｂ）とも対象物がない（対象物からの反射波１２が受信されない）ときの結果を示している。
【００４２】
図５において、（ａ）の測定結果と（ｂ）の測定結果を比較した場合、両者でほぼ同等の測定結果が得られている。図５（ｂ）は、レドーム１３０を設けないときの結果であり、レドーム１３０による高周波信号の反射がないときの測定結果を示している。この場合、受信用アンテナ１２０には高周波信号の反射の影響がないため、極めて近距離を除いて受信波の強度が十分小さくなっていることがわかる。すなわち、受信用アンテナ１２０が、受信波も反射波も受信していないことを示している。
【００４３】
これに対し、図５（ａ）は、レドーム１３０が取り付けられているため上蓋部１３１での高周波信号の反射が生じている場合の測定結果を示している。図５（ａ）に示す受信波の強度は、レドーム１３０を設けないときとほぼ同等に小さくなっている。これより、上蓋部１３１での反射波が吸収体１４０で十分低減されていることがわかる。本実施形態の広覆域レーダ装置１００では、吸収体１４０を設置することにより、上蓋部１３１で反射された反射波を吸収体１４０で十分低減させることが可能となっている。
【００４４】
本実施形態の広覆域レーダ装置１００では、送信用アンテナ１１０からの反射波を吸収体１４０を用いて十分低減できることを上記で示したが、これとの比較として、吸収体１４０に代えて金属壁を送信用アンテナ１１０と受信用アンテナ１２０との間に取り付けたときのシミュレーション結果を図６に示す。図６（ａ）は、吸収体１４０に代えて金属壁を取り付け、さらにレドーム１３０を取り付けたときの受信波の強度を示しており、図６（ｂ）は、金属壁とレドーム１３０をともに取り外したときの受信波の強度を示している。図６に示す測定結果は、（ａ）、（ｂ）とも対象物がない（対象物からの反射波が受信されない）ときの結果を示している。
【００４５】
図６（ｂ）に示す金属壁とレドーム１３０をともに取り外したときの結果は、レドーム１３０による高周波信号の反射がないため、図５（ｂ）と同様に、極めて近距離を除いて受信波の強度が十分小さくなっている。これに対し、図６（ａ）に示す金属壁とレドーム１３０をともに取り付けたときの結果では、図６（ｂ）に比べて受信波の強度が高くなっており、反射波の影響が大きいことを示している。これより、本実施形態の広覆域レーダ装置１００では、吸収体１４０を設置することにより反射波を十分低減させることができるのに対し、吸収体１４０に代えて金属壁を用いた場合には反射波を十分低減させることができず、受信波の強度に大きく影響することがわかる。
【００４６】
本発明の第２の実施の形態に係る広覆域レーダ装置を、図７を用いて説明する。図７は、本実施形態の広覆域レーダ装置２００の概略構成を示す断面図である。本実施形態の広覆域レーダ装置２００では、第１の実施形態で用いた一体の吸収体１４０に代えて、２つの吸収体部材２０１ａ、２０１ｂで構成された吸収体２０１を用いている。このように、吸収体２０１を２つの吸収体部材２０１ａ、２０１ｂに分けることにより、その間に別の高周波回路を設置することが可能となる。別の高周波回路として、例えば受信用アンテナ１２０で受信した受信波の強度を増幅する増幅回路を設置することができ、送信用アンテナ１１０、受信用アンテナ１２０及び増幅回路をレドーム１３０内に収納して小型化を図ることが可能となる。
【００４７】
また、吸収体２０１を２つの吸収体部材２０１ａ、２０１ｂに分けることによる別の効果として、吸収体部材２０１ａを透過して吸収体部材２０１ｂまで伝播した電波の一部が、吸収体部材２０１ｂ内に伝播しないでその表面で反射される。これにより、吸収体部材２０１ｂの内部に伝播する電波の強度がさらに低減され、受信用アンテナ１２０まで達する電波の強度をさらに低減させることが可能となる。
【００４８】
本発明の第３の実施の形態に係る広覆域レーダ装置を、図８を用いて説明する。図８は、本実施形態の広覆域レーダ装置２１０の概略構成を示す断面図である。本実施形態の広覆域レーダ装置２１０でも、２つの吸収体部材２１１ａ、２１１ｂで構成された吸収体２１１を用いており、吸収体部材２１１ａ、２１１ｂの形状を逆三角形としている。これにより、第２の実施形態の広覆域レーダ装置２００と同様に、吸収体部材２１１ａと２１１ｂとの間に別の高周波回路を設置することが可能となる。また、吸収体部材２１１ｂまで伝播した電波の一部をその表面で反射させることにより、受信用アンテナ１２０まで達する電波の強度をさらに低減させることが可能となる。
【００４９】
本実施形態の広覆域レーダ装置２１０では、吸収体部材２１１ａ、２１１ｂの形状を逆三角形とし、吸収体部材２１１ａ、２１１ｂの底辺がレドーム１３０に接するようにしている。そして、吸収体部材２１１ａ、２１１ｂの頂点が基板１０１に強く押し当てられるようにしており、これにより吸収体部材２１１ａ、２１１ｂと基板１０１との接触部で隙間が生じないようにしている。その結果、レドーム１３０で反射された電波が受信用アンテナ１２０に伝播するのを確実に防止することができる。
【００５０】
本発明の第４の実施の形態に係る広覆域レーダ装置を、図９を用いて説明する。図９は、本実施形態の広覆域レーダ装置２２０の概略構成を示す断面図である。本実施形態の広覆域レーダ装置２２０では、さらに多くの吸収体部材２２１ａで吸収体２２１を構成している。これにより、レドーム１３０で反射された電波が吸収体部材２２１ａの表面で反射される機会を大幅に増加させており、受信用アンテナ１２０まで到達する電波の強度をさらに低減させることができる。
【００５１】
なお、本実施の形態における記述は、本発明に係る広覆域レーダ装置の一例を示すものであり、これに限定されるものではない。本実施の形態における広覆域レーダ装置の細部構成及び詳細な動作等に関しては、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。
【符号の説明】
【００５２】
１１ 高周波信号
１２ 反射波
１００、２００、２１０、２２０ 広覆域レーダ装置
１０１ 基板
１１０ 送信用アンテナ
１１１、１２１ アンテナユニット
１１１ａ、１１１ｂ ボウタイアンテナ
１２０ 受信用アンテナ
１３０ レドーム
１３１ 上蓋部
１４０、２０１、２１１、２２１ 吸収体
【技術分野】
【０００１】
本発明は、レドーム内に広角度の指向性を有する送信用アンテナと受信用アンテナとを備えた広覆域レーダ装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
レーダ装置は、送信用アンテナから放射された送信波が対象物で反射され、この反射波を受信用アンテナで受信することで、対象物までの距離や方向を検知している。このようなレーダ装置は、近年では自動車に搭載されて進行方向の障害物等を検出するのに用いられるようになってきており、送信用アンテナと受信用アンテナとが一つのレドーム内に収納されて、小型化が図られている（例えば、特許文献１）。また、測定精度を高めるために、送信波に広帯域な高周波信号を用いたレーダ装置の開発も進められている。自動車に搭載されるレーダ装置等で駐車支援や死角検知等の用途では、極近距離にある対象物を検知するの要求があり、搭載スペースも制限がある。そのためには１個のレーダ装置で広い角度範囲を測定できる広覆域レーダ装置が必要となる（以下では、測定される角度範囲を「測角覆域」と称する）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００４−２０５１４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、測角覆域が広い広覆域レーダ装置では、送信波を放射する角度範囲を広くするために、指向性が比較的低い送信用アンテナが用いられる。しかしながら、送信波を放射する角度範囲を広くすると、送信用アンテナの前方にあるレドームの上蓋部で反射された送信波が受信用アンテナに到達しやすくなり、対象物で反射されず直接受信用アンテナに受信される直接波の影響が大きくなるといった問題がある。すなわち、送信用アンテナの放射面に垂直な方向からの傾き角度を天頂角としたとき、天頂角の大きい送信波がレドームの上蓋部で反射されると、十分に減衰する前に受信用アンテナに到達してしまうといった問題があった。
【０００５】
従来のレーダ装置では、要求される測角覆域が狭かったため、放射される送信波の天頂角も比較的小さかった。そのため、レドームの上蓋部で反射されても、受信波と干渉するおそれは小さかった。送信波の天頂角が小さいと、レドームの上蓋部で反射された送信波が受信用アンテナに到達するためには、上蓋部とアンテナ基板との間で多数回反射を繰り返す必要があり、その間に十分減衰してしまうためである。このようなレーダでは、極近距離を検知することはできない。これに対し、極近距離を検知する測角覆域の広いレーダ装置では、レドームの上蓋部で反射された直接波が少ない反射回数で受信用アンテナに到達してしまい、近距離の対象物で反射された受信波と干渉して対象物の検知ができなくなるといった問題があった。
【０００６】
そこで、本発明は上記問題を解決するためになされたものであり、レドームで反射された直接波による干渉を低減して極近距離の対象物を検知できる広覆域レーダ装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の広覆域レーダ装置の第１の態様は、高周波信号を送受信して所定の角度範囲の対象物を検知する広覆域レーダ装置であって、基板上に配置された送信用アンテナ及び受信用アンテナと、前記送信用アンテナの放射面に対向する位置に所定厚さの上蓋部を有して前記送信用アンテナ及び前記受信用アンテナを覆うレドームと、前記上蓋部の内面と前記基板とに接して前記送信用アンテナと前記受信用アンテナとの間に配置され、前記送信用アンテナから放射された前記高周波信号が前記上蓋部で反射されて前記受信用アンテナ側に伝播する直接波を吸収する吸収体と、を備えることを特徴とする。
【０００８】
本発明の広覆域レーダ装置の他の態様は、前記吸収体は、前記レドームと一体に成形されていることを特徴とする。
【０００９】
本発明の広覆域レーダ装置の他の態様は、前記高周波信号は、準ミリ波帯、特に２６ＧＨｚ帯、すなわち、２４．２５〜２９ＧＨｚの周波数を使用することを特徴とする。
【００１０】
本発明の広覆域レーダ装置の他の態様は、前記上蓋部は、少なくとも３ｍｍの厚さを有していることを特徴とする。
【００１１】
本発明の広覆域レーダ装置の他の態様は、前記上蓋部と前記基板とは、少なくとも３ｍｍの間隔を有していることを特徴とする。
【００１２】
本発明の広覆域レーダ装置の他の態様は、前記送信用アンテナと前記吸収体とは、少なくとも３ｍｍの間隔を有していることを特徴とする。
【００１３】
本発明の広覆域レーダ装置の他の態様は、前記吸収体は、２以上の吸収体部材からなり、前記吸収体部材は、隣接する別の吸収体部材と所定の距離だけ離して配置されていることを特徴とする。
【００１４】
本発明の広覆域レーダ装置の他の態様は、前記吸収体部材と隣接する別の吸収体部材との間に所定の高周波回路が配置されていることを特徴とする。
【００１５】
本発明の広覆域レーダ装置の他の態様は、前記角度範囲は、前記送信用アンテナの放射面に垂直な方向から少なくとも３０度の範囲であることを特徴とする。
【００１６】
本発明の広覆域レーダ装置の他の態様は、前記吸収体は、比誘電率３以上の樹脂であることを特徴とする。
【００１７】
本発明の広覆域レーダ装置の他の態様は、前記吸収体は、ポリブチレンテレフタレート（ＰＢT）、ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）、ポリプロピレンのいずれか１つ以上の樹脂を含んでいることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１８】
以上説明したように本発明によれば、送信用アンテナと受信用アンテナとの間に所定の吸収体を配置することで、レドームで反射された直接波による干渉を低減して近距離の対象物を検知できる広覆域レーダ装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の第１の実施形態に係るの広覆域レーダ装置の概略構成を示す断面図である。
【図２】吸収体を有さない比較例のレーダ装置の概略構成を示す断面図である。
【図３】ボウタイアンテナを複数配列して送信用アンテナ及び受信用アンテナを形成した第１の実施形態に係る広覆域レーダ装置の平面図である。
【図４】レドームへの入射角に対する透過率の変化をシミュレーションした結果を示すグラフである。
【図５】第１の実施形態の広覆域レーダ装置で受信した受信波の強度を距離ゲート毎にプロットしたグラフである。
【図６】送信用アンテナと受信用アンテナとの間に金属壁を設けたときの受信波の強度を距離ゲート毎にプロットしたグラフである。
【図７】本発明の第２の実施形態に係る広覆域レーダ装置の概略構成を示す断面図である。
【図８】本発明の第３の実施形態に係る広覆域レーダ装置の概略構成を示す断面図である。
【図９】本発明の第４の実施形態に係る広覆域レーダ装置の概略構成を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
本発明の好ましい実施の形態における広覆域レーダ装置について、図面を参照して詳細に説明する。同一機能を有する各構成部については、図示及び説明簡略化のため、同一符号を付して示す。
【００２１】
本発明は、送信用アンテナから３０°以上の広い角度範囲に高周波信号を放射し、これが対象物で反射された反射波を受信用アンテナで受信することで、対象物までの距離及び方向を検出する広覆域レーダ装置に係るものである。高周波信号が放射される角度範囲を広くすることで、近距離にある対象物も検出することが可能となる。本発明の広覆域レーダ装置では、準ミリ波帯域、特に２６ＧＨｚ帯(２４．２５ＧＨｚ〜２９ＧＨｚ)を使用し、且つ帯域幅が４５０ＭＨｚ以上の超広帯域信号を用いており、このような高周波信号を用いることで高分解能の距離測定（測距）及び角度測定（測角）が可能となる。本発明の第１の実施の形態に係る広覆域レーダ装置を、図１を用いて説明する。図１は、本実施形態の広覆域レーダ装置１００の概略構成を示す断面図である。
【００２２】
本実施形態の広覆域レーダ装置１００は、基板１０１と、基板１０１上に形成された送信用アンテナ１１０及び受信用アンテナ１２０を備えており、基板１０１、送信用アンテナ１１０、及び受信用アンテナ１２０の全体がレドーム１３０で覆われている。送信用アンテナ１１０は１以上のアンテナユニット１１１で構成され、受信用アンテナ１２０は２以上のアンテナユニット１２１で構成されている。アンテナユニット１１１及びアンテナユニット１２１は、図示しない放射素子等で形成されており、ともに同じ構造とすることができる。送信用アンテナ１１０からは、高周波信号１１が広角度に放射され、例えば放射面に垂直な放射方向に対し３０°以上の広角度の方向に高周波信号１１ａが放射される。また、高周波信号１１の放射方向に対象物があると、そこで反射されて反射波１２が受信用アンテナ１２０に受信される。
【００２３】
本実施形態の広覆域レーダ装置１００は、上記の構成に加えて、送信用アンテナ１１０と受信用アンテナ１２０との間に、吸収体１４０を備える構成となっている。吸収体１４０は、送信用アンテナ１１０から放射された高周波信号がレドーム１３０の上蓋部１３１の内面で反射され、さらに基板１０１と上蓋部１３１との間で反射を繰り返しながら受信用アンテナ１２０に回り込むのを防止するために設けられている。
【００２４】
吸収体１４０を備えた本実施形態の広覆域レーダ装置１００を、吸収体を有さない従来のレーダ装置と比較して詳細に説明する。比較例として、吸収体を有さないレーダ装置９００を図２に示す。以下では、説明容易のために、送信用アンテナ１１０の放射面に垂直な方向、すなわち基板１０１に対し垂直な方向、からの傾き角度（図１に示す角度θ）を天頂角とし、送信用アンテナ１１０と受信用アンテナ１２０とを結ぶ方向をアンテナ間方向とする。本実施形態の広覆域レーダ装置１００では、天頂角θが０°から３０°以上の範囲で測定可能となっている。これに対し、従来のレーダ装置では、天頂角が３０°より小さい範囲の測定を行っており、比較例のレーダ装置９００でも天頂角３０°未満の測定を行うものとする。
【００２５】
比較例のレーダ装置９００において、電波９１が送信用アンテナ９１０から放射されると、レドーム９３０の上蓋部９３１の内面と基板９０１との間で反射を繰り返しながら受信用アンテナ９２０の方に回り込む。しかしながら、送信用アンテナ９１０から放射される電波の天頂角が３０°未満と小さいため、上蓋部９３１の内面で反射されても受信用アンテナ９２０に達するまでに、上蓋部９３１の内面と基板９０１との間で反射を多数回繰り返す必要があり、その間に減衰して受信用アンテナ９２０に達することはなかった。
【００２６】
比較例のレーダ装置９００において、仮に天頂角３０°以上の広角度の電波が放射された場合には（一例として、図２に示す電波９１ａとする）、レドーム９３０の上蓋部９３１の内面と基板９０１との間で反射を繰り返しながら受信用アンテナ９２０の方に進む。電波９１ａの上蓋部９３１ヘの入射角が比較的大きいため、反射波９１ｂは少ない反射回数で受信用アンテナ９２０に達してしまい、十分に減衰することなく受信用アンテナ９２０に受信されてしまう。このような直接波９１ｂが受信用アンテナ９２０に受信されると、対象物で反射して戻ってきた反射波９２が直接波９１ｂの干渉を受け、反射波９２から対象物を検知することができなくなってしまう。
【００２７】
本実施形態の広覆域レーダ装置１００では、このように上蓋部１３１で反射されてレドーム１３０内を伝播する電波（直接波）を低減するために、送信用アンテナ１１０と受信用アンテナ１２０との間に直方体形状の吸収体１４０を配置している。送信用アンテナ１１０から受信用アンテナ１２０に伝播する直接波を低減させるためには、吸収体１４０の上面及び下面をそれぞれレドーム１３０の内面及び基板１０１に接するようにして配置するのがよい。
【００２８】
本実施形態の広覆域レーダ装置１００に用いるのに好適な広角度の放射特性を有するアンテナの一例として、準ミリ波帯域、特に２６ＧＨｚ帯(２４．２５ＧＨｚ〜２９ＧＨｚ)において、帯域幅が４５０ＭＨｚ以上のＵＷＢ（Ultra Wide Band）信号を送受信するＵＷＢアンテナがある。ＵＷＢアンテナを送信用アンテナ１１０及び受信用アンテナ１２０のアンテナユニット１１１、１２１に用いた一例を図３に示す。図３は、ＵＷＢアンテナからなるアンテナユニット１１１、１２１を複数配列して送信用アンテナ１１０及び受信用アンテナ１２０を形成した広覆域レーダ装置１００の平面図を示している。図１に示した広覆域レーダ装置１００の断面図は、図３に示す切線Ａ―Ａにおける断面図である。
【００２９】
ＵＷＢアンテナは、アンテナ素子１１１ａと反射板１１１ｂを1組としてアンテナユニット１１１、１２１を構成している。送信用アンテナ１１０は、アンテナユニット１１１を１列に４つ配置して構成しており、受信用アンテナ１２０は、同様のアンテナユニット１２１を１列に４つ配置し、さらにこれを２列配置して構成している。広覆域レーダ装置１００では、対象物がある方向の角度を検知するために、受信用アンテナ１２０のアンテナユニット１２１の列を２列配置している。アンテナユニット１１１，１２１は、図３に示すＵＷＢアンテナに限定されず、測角覆域の広いものであればよい。
【００３０】
吸収体１４０は、基板１０１と上蓋部１３１との間で密接に配置されているのに加えて、アンテナユニット１１１の配列方向（図３に示す矢印Ｂの方向）には、アンテナユニット１１１の配列範囲（図３に示す矢印Ｃの範囲）以上に配置されるようにする。図３では、配列範囲Ｃより広くしてレドーム１３０の両側面まで配置している。
【００３１】
次に、レドーム１３０の好適な寸法等について説明する。レドーム１３０の上蓋部１３１は、送信用アンテナ１１０の放射方向および受信用アンテナ１２０の受信方向に配置されていることから、測角覆域にわたって好適な送信波が得られるように、上蓋部１３１の厚さ（以下ではｄとする）を好適に設定する必要がある。また、基板１０１とレドーム１３０の上蓋部１３１との距離（以下ではｈとする）についても好適に設定する必要がある。上蓋部１３１の好適な厚さｄ及び上蓋部１３１と基板１０１との好適な距離ｈは、送信用アンテナ１１０から放射される高周波信号の波長によって異なると考えられることから、以下では超広帯域信号の中心波長（自由空間波長）をλとし、レドーム１３０の比誘電率をεとして説明する。
【００３２】
中心周波数を２６ＧＨｚとした場合、その中心波長λは約１１．５ｍｍとなる。また、レドーム１３０の比誘電率εを仮に３．０とすると、レドーム１３０の内部を伝播する高周波信号の波長（λｇとする）は、次式で与えられる。
【数１】
これより、レドーム１３０の内部での波長λｇは約６．２４ｍｍとなる。
【００３３】
レドーム１３０の好適な厚さｄ及び上蓋部１３１と基板１０１との距離ｈについて、シミュレーションを用いて検討した結果を説明する。図４は、レドーム１３０への入射角に対する透過率の変化をシミュレーションした結果を示すグラフであり、距離ｈを（ａ）では２ｍｍとし、（ｂ）では３ｍｍとし、（ｃ）では４ｍｍとしている。ここでは、レドーム１３０の厚さｄを２．０ｍｍ、２．５ｍｍ、３．０ｍｍとしたときのシミュレーション結果を示しており、それぞれ符号２１、２２、２３で示している。
【００３４】
レドーム１３０の透過率は、できるだけ高いのが望ましく、例えば７０％以上とするのがよい。図４より、透過率は、上蓋部１３１と基板１０１との距離ｈを小さくしすぎると低下してしまうことが図４（ａ）より明らかであり、図４（ｂ）、（ｃ）に示す距離ｈを３．０ｍｍ以上としたときに、いずれの入射角においても７０％以上の透過率が得られている。これより、上蓋部１３１と基板１０１との距離ｈが少なくとも３ｍｍの距離を有するように、レドーム１３０を形成するのがよい。
【００３５】
また、レドーム１３０の入射角に対する透過率の変化は、できるだけ小さいのがよい。すなわち、いずれの入射角に対してもできるだけ一定の透過率が得られるように、上蓋部１３１の厚さｄを決定するのがよい。本実施形態の広覆域レーダ装置１００では、３０°以上の測角覆域を必要としていることから、上蓋部１３１の透過率も入射角３０°以上にわたってできるだけ一定となるのが好ましい。図４より、上蓋部１３１の厚さｄを大きくするほど透過率の変化が小さくなる傾向がみられる。このようなシミュレーション結果より、上蓋部１３１の厚さｄを３ｍｍ以上とするときに、上蓋部１３１への入射角に対する透過率の変化が小さくなることが明らかとなった。これより、上蓋部１３１の厚さｄは、３ｍｍ以上とするのがよい。
【００３６】
上記の結果より、上蓋部１３１と基板１０１との距離ｈ及び上蓋部１３１の厚さｄは、ともに３ｍｍ以上とするのが好ましいことが明らかとなったが、これは高周波信号のレドーム１３０の内部での波長λｇの略１／２に等しい。高周波信号が、レドーム１３０の内面で反射されず、かつ内部で減衰しないで透過するためには、上蓋部１３１と基板１０１との距離ｈ及びレドーム１３１の厚さｄを、ともにλｇ／２以上とするのがよい。
【００３７】
本実施形態の広覆域レーダ装置１００では、送信用アンテナ１１０と受信用アンテナ１２０との間に吸収体１４０を配置しているが、送信用アンテナ１１０と吸収体１４０との距離についても、好適に設定する必要がある。レドーム１３０で反射された高周波信号が吸収体１４０に効率的に吸収されるためには、送信用アンテナ１１０と吸収体１４０との距離を３ｍｍ以上とするのがよいことが確認された。吸収体１４０に対しても、レドーム１３０の場合と同様に、送信用アンテナ１１０からの距離をλｇ／２以上とするのがよい。
【００３８】
吸収体１４０は、レドーム１３０と同じ材料を用いて形成してもよく、あるいは異なる材料で形成してもよい。吸収体１４０とレドーム１３０を、同じ材料を用いて一体に成形することができ、あるいは異なる材料を用いて２色成形により一体に成形することも可能である。これにより、吸収体１４０を送信用アンテナ１１０と受信用アンテナ１２０との間で位置決めして設置するといった作業が不要となり、省力化を図ることができる。
【００３９】
吸収体１４０の形成に好適な材料として、例えば比誘電率３以上の樹脂を用いることができる。このような樹脂は、レドーム１３０の形成にも好適な材料である。吸収体１４０の形成に好適な樹脂として、例えばポリブチレンテレフタレート（ＰＢT）、ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）、ポリプロピレン（ＰＰ）があり、これらを１つ以上含む材料を用いることができる。
【００４０】
上記説明のように、本実施形態の広覆域レーダ装置１００では、送信用アンテナ１１０と受信用アンテナ１２０との間に吸収体１４０を配置することで、レドーム１３０の上蓋部１３１で反射された高周波信号が、上蓋部１３１と基板１０１との間を伝播して受信用アンテナ１２０に受信されるのを防止している。吸収体１４０による効果を、図５を用いて以下に説明する。図５は、本実施形態の広覆域レーダ装置１００において、受信用アンテナ１２０が受信した受信波の強度を測定し、測定結果を信号処理で用いられている距離ゲート毎にプロットしたものである。距離ゲートは、１単位当たり７．５ｃｍとしている。なお、図５では、受信波の強度を振幅で示している。
【００４１】
図５（ａ）は、本実施形態の広覆域レーダ装置１００において、レドーム１３０と吸収体１４０をともに取り付けたときの受信波の強度を示しており、図５（ｂ）は、レドーム１３０と吸収体１４０をともに取り外したときの受信波の強度を示している。図５に示す測定結果は、（ａ）、（ｂ）とも対象物がない（対象物からの反射波１２が受信されない）ときの結果を示している。
【００４２】
図５において、（ａ）の測定結果と（ｂ）の測定結果を比較した場合、両者でほぼ同等の測定結果が得られている。図５（ｂ）は、レドーム１３０を設けないときの結果であり、レドーム１３０による高周波信号の反射がないときの測定結果を示している。この場合、受信用アンテナ１２０には高周波信号の反射の影響がないため、極めて近距離を除いて受信波の強度が十分小さくなっていることがわかる。すなわち、受信用アンテナ１２０が、受信波も反射波も受信していないことを示している。
【００４３】
これに対し、図５（ａ）は、レドーム１３０が取り付けられているため上蓋部１３１での高周波信号の反射が生じている場合の測定結果を示している。図５（ａ）に示す受信波の強度は、レドーム１３０を設けないときとほぼ同等に小さくなっている。これより、上蓋部１３１での反射波が吸収体１４０で十分低減されていることがわかる。本実施形態の広覆域レーダ装置１００では、吸収体１４０を設置することにより、上蓋部１３１で反射された反射波を吸収体１４０で十分低減させることが可能となっている。
【００４４】
本実施形態の広覆域レーダ装置１００では、送信用アンテナ１１０からの反射波を吸収体１４０を用いて十分低減できることを上記で示したが、これとの比較として、吸収体１４０に代えて金属壁を送信用アンテナ１１０と受信用アンテナ１２０との間に取り付けたときのシミュレーション結果を図６に示す。図６（ａ）は、吸収体１４０に代えて金属壁を取り付け、さらにレドーム１３０を取り付けたときの受信波の強度を示しており、図６（ｂ）は、金属壁とレドーム１３０をともに取り外したときの受信波の強度を示している。図６に示す測定結果は、（ａ）、（ｂ）とも対象物がない（対象物からの反射波が受信されない）ときの結果を示している。
【００４５】
図６（ｂ）に示す金属壁とレドーム１３０をともに取り外したときの結果は、レドーム１３０による高周波信号の反射がないため、図５（ｂ）と同様に、極めて近距離を除いて受信波の強度が十分小さくなっている。これに対し、図６（ａ）に示す金属壁とレドーム１３０をともに取り付けたときの結果では、図６（ｂ）に比べて受信波の強度が高くなっており、反射波の影響が大きいことを示している。これより、本実施形態の広覆域レーダ装置１００では、吸収体１４０を設置することにより反射波を十分低減させることができるのに対し、吸収体１４０に代えて金属壁を用いた場合には反射波を十分低減させることができず、受信波の強度に大きく影響することがわかる。
【００４６】
本発明の第２の実施の形態に係る広覆域レーダ装置を、図７を用いて説明する。図７は、本実施形態の広覆域レーダ装置２００の概略構成を示す断面図である。本実施形態の広覆域レーダ装置２００では、第１の実施形態で用いた一体の吸収体１４０に代えて、２つの吸収体部材２０１ａ、２０１ｂで構成された吸収体２０１を用いている。このように、吸収体２０１を２つの吸収体部材２０１ａ、２０１ｂに分けることにより、その間に別の高周波回路を設置することが可能となる。別の高周波回路として、例えば受信用アンテナ１２０で受信した受信波の強度を増幅する増幅回路を設置することができ、送信用アンテナ１１０、受信用アンテナ１２０及び増幅回路をレドーム１３０内に収納して小型化を図ることが可能となる。
【００４７】
また、吸収体２０１を２つの吸収体部材２０１ａ、２０１ｂに分けることによる別の効果として、吸収体部材２０１ａを透過して吸収体部材２０１ｂまで伝播した電波の一部が、吸収体部材２０１ｂ内に伝播しないでその表面で反射される。これにより、吸収体部材２０１ｂの内部に伝播する電波の強度がさらに低減され、受信用アンテナ１２０まで達する電波の強度をさらに低減させることが可能となる。
【００４８】
本発明の第３の実施の形態に係る広覆域レーダ装置を、図８を用いて説明する。図８は、本実施形態の広覆域レーダ装置２１０の概略構成を示す断面図である。本実施形態の広覆域レーダ装置２１０でも、２つの吸収体部材２１１ａ、２１１ｂで構成された吸収体２１１を用いており、吸収体部材２１１ａ、２１１ｂの形状を逆三角形としている。これにより、第２の実施形態の広覆域レーダ装置２００と同様に、吸収体部材２１１ａと２１１ｂとの間に別の高周波回路を設置することが可能となる。また、吸収体部材２１１ｂまで伝播した電波の一部をその表面で反射させることにより、受信用アンテナ１２０まで達する電波の強度をさらに低減させることが可能となる。
【００４９】
本実施形態の広覆域レーダ装置２１０では、吸収体部材２１１ａ、２１１ｂの形状を逆三角形とし、吸収体部材２１１ａ、２１１ｂの底辺がレドーム１３０に接するようにしている。そして、吸収体部材２１１ａ、２１１ｂの頂点が基板１０１に強く押し当てられるようにしており、これにより吸収体部材２１１ａ、２１１ｂと基板１０１との接触部で隙間が生じないようにしている。その結果、レドーム１３０で反射された電波が受信用アンテナ１２０に伝播するのを確実に防止することができる。
【００５０】
本発明の第４の実施の形態に係る広覆域レーダ装置を、図９を用いて説明する。図９は、本実施形態の広覆域レーダ装置２２０の概略構成を示す断面図である。本実施形態の広覆域レーダ装置２２０では、さらに多くの吸収体部材２２１ａで吸収体２２１を構成している。これにより、レドーム１３０で反射された電波が吸収体部材２２１ａの表面で反射される機会を大幅に増加させており、受信用アンテナ１２０まで到達する電波の強度をさらに低減させることができる。
【００５１】
なお、本実施の形態における記述は、本発明に係る広覆域レーダ装置の一例を示すものであり、これに限定されるものではない。本実施の形態における広覆域レーダ装置の細部構成及び詳細な動作等に関しては、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。
【符号の説明】
【００５２】
１１ 高周波信号
１２ 反射波
１００、２００、２１０、２２０ 広覆域レーダ装置
１０１ 基板
１１０ 送信用アンテナ
１１１、１２１ アンテナユニット
１１１ａ、１１１ｂ ボウタイアンテナ
１２０ 受信用アンテナ
１３０ レドーム
１３１ 上蓋部
１４０、２０１、２１１、２２１ 吸収体
【特許請求の範囲】
【請求項１】
高周波信号を送受信して所定の角度範囲の対象物を検知する広覆域レーダ装置であって、
基板上に配置された送信用アンテナ及び受信用アンテナと、
前記送信用アンテナの放射面に対向する位置に所定厚さの上蓋部を有して前記送信用アンテナ及び前記受信用アンテナを覆うレドームと、
前記上蓋部の内面と前記基板とに接して前記送信用アンテナと前記受信用アンテナとの間に配置され、前記送信用アンテナから放射された前記高周波信号が前記上蓋部で反射されて前記受信用アンテナ側に伝播する直接波を吸収する吸収体と、を備える
ことを特徴とする広覆域レーダ装置。
【請求項２】
前記吸収体は、前記レドームと一体に成形されている
ことを特徴とする請求項１に記載の広覆域レーダ装置。
【請求項３】
前記高周波信号は、２６ＧＨｚ帯（２４．２５ＧＨｚ〜２９ＧＨｚ）の周波数を使用する
ことを特徴とする請求項１または２に記載の広覆域レーダ装置。
【請求項４】
前記上蓋部は、少なくとも３ｍｍの厚さを有している
ことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の広覆域レーダ装置。
【請求項５】
前記上蓋部と前記基板とは、少なくとも３ｍｍの間隔を有している
ことを特徴とする請求項１または２に記載の広覆域レーダ装置。
【請求項６】
前記送信用アンテナと前記吸収体とは、少なくとも３ｍｍの間隔を有している
ことを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の広覆域レーダ装置。
【請求項７】
前記吸収体は、２以上の吸収体部材からなり、
前記吸収体部材は、隣接する別の吸収体部材と所定の距離だけ離して配置されている
ことを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載の広覆域レーダ装置。
【請求項８】
前記吸収体部材と隣接する別の吸収体部材との間に所定の高周波回路が配置されている
ことを特徴とする請求項１乃至７のいずれか１項に記載の広覆域レーダ装置。
【請求項９】
前記角度範囲は、前記送信用アンテナの放射面に垂直な方向から少なくとも３０度の範囲である
ことを特徴とする請求項１乃至８のいずれか１項に記載の広覆域レーダ装置。
【請求項１０】
前記吸収体は、比誘電率３以上の樹脂である
ことを特徴とする請求項１乃至９のいずれか１項に記載の広覆域レーダ装置。
【請求項１１】
前記吸収体は、ポリブチレンテレフタレート（ＰＢT）、ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）、ポリプロピレンのいずれか１つ以上の樹脂を含んでいる
ことを特徴とする請求項１０に記載の広覆域レーダ装置。
【請求項１】
高周波信号を送受信して所定の角度範囲の対象物を検知する広覆域レーダ装置であって、
基板上に配置された送信用アンテナ及び受信用アンテナと、
前記送信用アンテナの放射面に対向する位置に所定厚さの上蓋部を有して前記送信用アンテナ及び前記受信用アンテナを覆うレドームと、
前記上蓋部の内面と前記基板とに接して前記送信用アンテナと前記受信用アンテナとの間に配置され、前記送信用アンテナから放射された前記高周波信号が前記上蓋部で反射されて前記受信用アンテナ側に伝播する直接波を吸収する吸収体と、を備える
ことを特徴とする広覆域レーダ装置。
【請求項２】
前記吸収体は、前記レドームと一体に成形されている
ことを特徴とする請求項１に記載の広覆域レーダ装置。
【請求項３】
前記高周波信号は、２６ＧＨｚ帯（２４．２５ＧＨｚ〜２９ＧＨｚ）の周波数を使用する
ことを特徴とする請求項１または２に記載の広覆域レーダ装置。
【請求項４】
前記上蓋部は、少なくとも３ｍｍの厚さを有している
ことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の広覆域レーダ装置。
【請求項５】
前記上蓋部と前記基板とは、少なくとも３ｍｍの間隔を有している
ことを特徴とする請求項１または２に記載の広覆域レーダ装置。
【請求項６】
前記送信用アンテナと前記吸収体とは、少なくとも３ｍｍの間隔を有している
ことを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の広覆域レーダ装置。
【請求項７】
前記吸収体は、２以上の吸収体部材からなり、
前記吸収体部材は、隣接する別の吸収体部材と所定の距離だけ離して配置されている
ことを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載の広覆域レーダ装置。
【請求項８】
前記吸収体部材と隣接する別の吸収体部材との間に所定の高周波回路が配置されている
ことを特徴とする請求項１乃至７のいずれか１項に記載の広覆域レーダ装置。
【請求項９】
前記角度範囲は、前記送信用アンテナの放射面に垂直な方向から少なくとも３０度の範囲である
ことを特徴とする請求項１乃至８のいずれか１項に記載の広覆域レーダ装置。
【請求項１０】
前記吸収体は、比誘電率３以上の樹脂である
ことを特徴とする請求項１乃至９のいずれか１項に記載の広覆域レーダ装置。
【請求項１１】
前記吸収体は、ポリブチレンテレフタレート（ＰＢT）、ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）、ポリプロピレンのいずれか１つ以上の樹脂を含んでいる
ことを特徴とする請求項１０に記載の広覆域レーダ装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【公開番号】特開２０１０−２１０２９７（Ｐ２０１０−２１０２９７Ａ）
【公開日】平成２２年９月２４日（２０１０．９．２４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−５４３９２（Ｐ２００９−５４３９２）
【出願日】平成２１年３月９日（２００９．３．９）
【出願人】（０００００５２９０）古河電気工業株式会社 (4,457)
【出願人】（３９１０４５８９７）古河ＡＳ株式会社 (571)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年９月２４日（２０１０．９．２４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年３月９日（２００９．３．９）
【出願人】（０００００５２９０）古河電気工業株式会社 (4,457)
【出願人】（３９１０４５８９７）古河ＡＳ株式会社 (571)
【Ｆターム（参考）】
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