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CN107534220A - 具有平直束生成天线的传感器 - Google Patents

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CN107534220A
CN107534220A CN201680026994.1A CN201680026994A CN107534220A CN 107534220 A CN107534220 A CN 107534220A CN 201680026994 A CN201680026994 A CN 201680026994A CN 107534220 A CN107534220 A CN 107534220A
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Abstract

本发明的传感器是具有天线的传感器，天线具有发射部和波导管，该发射部在基板上形成，该波导管使从发射部发射的电磁波在内部传输并作为波束发射，并且波导管在第2方向上比在第1方向上长，该第1方向与第2方向在发射侧开口部相互正交，与从波导管发射的波束的发射方向垂直的、波束的截面形状，与第1方向相比第2方向上的波束的截面形状更窄。

Description

具有平直束生成天线的传感器
技术领域
本发明涉及用于检测汽车、铁路、基础设施设备等移动体的相对速度、距离、方位等的多普勒传感器或雷达，特别涉及具有平直束生成天线的传感器、雷达。
背景技术
作为用于汽车、铁路、基础设施设备等的安全运行的周边状况检测传感器，使用电波的多普勒传感器或雷达正实用化。以下，为了简化说明，集中于用于汽车的多普勒传感器或雷达进行阐述。
作为用于汽车的多普勒传感器或雷达，为了实现安全驾驶辅助和自动驾驶，使用覆盖前方长距离、前方中距离、前方近距离、侧方、后方中距离等的所有区域的传感器或雷达。这是为了依照驾驶场景检测前方障碍物、前车、后车、人等的多种对象物。
存在专利文献1的图1或专利文献2的图1中公开的天线结构。在专利文献1中，通过使天线元件101的并列数在由供电线路100连接的方向与未连接的方向上为不同的数，生成平直束。在专利文献2中，通过使信息发送侧单位天线31～34和信息接收侧单位天线11、12(21、22)的并列数在专利文献2的图1中记载的水平方向与垂直方向上为不同的数，生成平直束。
但是，专利文献1或专利文献2中公开的天线结构中，向天线元件或单位天线供给电力的供电线路的长度会变长，存在由于供电线路的传输损失而天线增益降低的问题。
为了减少供电线路引起的损失，存在专利文献3的图1和图2中公开的天线结构。在专利文献3中，包括电介质透镜4以及由1个贴片天线16和金属制的喇叭12构成的一次发射器6，一次发射器6配置在电介质透镜4的焦点位置。通过使用喇叭16和电介质透镜4而使从1个贴片天线16发射的电磁波聚集，由此能够提高天线增益。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2012-05928号公报
专利文献2：日本特开2012-222507号公报
专利文献3：日本特开2000-228608号公报
发明内容
发明要解决的课题
作为用于汽车的多普勒传感器或雷达中共同存在的问题，为如下方面：从构成传感器或雷达的天线进行信息发送或信息接收的电波波束需要为在水平方向上宽、在垂直方向上窄的扁平的形状。其理由是为了通过在水平方向上使对于对象物的视野角宽，另一方面在垂直方向上减少来自地面的不需要的辐射引起的噪声(负载杂波噪声)，提高信息接收信号的检测灵敏度(信号对噪声比)，从而延长检测距离。
在用于减少作为专利文献1或专利文献2的问题的供电线路引起的损失的、专利文献3中公开的结构中，由于一次发射器6和电介质透镜4相距与电磁波的波长相比足够长的焦点距离地配置，所以从一次发射器6发射的电磁波在电介质透镜4的开口面上分布于大致圆形上，因此，自电介质透镜4发射的电磁波成为大致各向同性形的波束形状，作为优选用于传感器的天线，存在不能生成平直束的问题。
用于解决课题的方法
公开的传感器为天线的传感器，天线具有：形成在基板上的发射部；和波导管，其使从发射部发射的电磁波在内部传输并作为波束发射，并且波导管在第2方向上比在第1方向上长，其中，第1方向与第2方向在发射侧开口部相互正交，垂直于从波导管发射的波束的发射方向的、波束的截面形状，在第2方向上比在第1方向上窄。
发明的效果
本发明的传感器具有天线，该天线能够生成优选用于传感器的平直束。
附图说明
图1是平直束生成天线的结构图。
图2A是平直束生成天线的结构图。
图2B是构成平直束生成天线的电介质基板的形状。
图2C是构成平直束生成天线的电介质基板的形状。
图3A是从喇叭的开口部侧看平直束生成天线时的形状。
图3B是从喇叭的开口部侧看平直束生成天线时的形状。
图3C是平直束生成天线的结构图。
图4是具有平直束生成天线的传感器的框图。
图5是平直束生成天线的结构图。
图6A是平直束生成天线的结构图。
图6B是构成平直束生成天线的电介质基板的形状。
图6C是构成平直束生成天线的电介质基板的形状。
图7是具有平直束生成天线的传感器的框图。
图8是具有平直束生成天线的传感器的框图。
图9是平直束生成天线的结构图。
图10是平直束生成天线的结构图。
图11是具有平直束生成天线的传感器的框图。
图12是平直束生成天线的结构图。
图13是具有平直束生成天线的传感器的框图。
图14是平直束生成天线的结构图。
图15是平直束生成天线的结构图。
图16是平直束生成天线的动作说明图。
图17是平直束生成天线的结构图。
图18是具备传感器的驾驶辅助系统的框图，其中，该传感器具有平直束生成天线。
图19A是表示具有平直束生成天线的传感器在移动体上的安装角度的图。
图19B是表示具有平直束生成天线的传感器在移动体上的安装角度的图。
图19C是表示具有平直束生成天线的传感器在移动体上的安装角度的图。
具体实施方式
以下，根据附图对本发明的实施例进行详细说明。另外，在用于说明实施例的图中，对具有相同功能的部件标注相同的附图标记，省略对其重复的说明。各实施例中的平直束生成天线构成传感器或雷达(以下，以传感器为代表。)的主要部分。
(实施例1)
图1和图2A是本实施例的平直束生成天线的结构图。在图1和图2A中，平直束生成天线具有电介质基板100、在电介质基板100的第1面形成的第1发射部110a、在电介质基板100的第1面形成的第1导体部120a、在电介质基板100的位于第1面相反侧的第2面形成的第2导体部130a、在电介质基板100形成的贯通孔400a、至少内侧表面由导体形成的作为波导管的第1喇叭200a和设置在第1喇叭200a的内侧的第1电介质透镜300a。
第1假想线A1-A1’是第1喇叭200a的发射侧开口部面内的假想线，第2假想线B1-B1’是第1喇叭200a的发射侧开口部面内的假想线，光轴C1-C1’是第1电介质透镜300a的光轴，交点10a是电介质透镜300a的光轴C1-C1’与第1电介质基板100的第1面的交点。
第1假想线A1-A1’从第1喇叭200a的发射侧开口部图形的中心通过，且是长度最短的线，第2假想线B1-B1’从第1假想线A1-A1’的中心通过，且是与第1假想线A1-A1’正交的线，在本实施例中，第1假想线A1-A1’的长度比第2假想线B1-B1’的长度长。即，在本实施例中，第1喇叭200a的发射侧开口部图形具有第1假想线A1-A1’的方向的长度比第2假想线B1-B1’的方向的长度长的、长方形的形状。
图1的上侧记载的图表示从第1喇叭200a的发射侧开口部侧看本实施例的平直束生成天线时的形状。此外，图1的左下记载的图表示本实施例的平直束生成天线的沿第1假想线A1-A1’的截面形状。进一步，图1的右下记载的图表示本实施例的平直束生成天线的沿第2假想线B1-B1’的截面形状。
图2A表示从第1面一侧看电介质基板100时的形状。在电介质基板100的第1面上，第1导体部120a以从第1发射部110a离开规定的距离地包围第1发射部110a的方式形成，经贯通孔400a与在电介质基板100的第2面形成的第2导体部130a电连接，由此，第1导体部120a和第2导体部130a作为第1发射部110a的基准电位面动作，因此第1发射部110a作为贴片天线动作，向电介质基板100的第1面的方向发射电磁波。
进一步，第1喇叭200a的位于发射侧开口部相反侧的发射部侧开口部以将第1发射部110a包围在内的方式配置在电介质基板100的第1面侧。通过这样的第1发射部110a和第1喇叭200a的结构，从第1发射部110a发射的电磁波的电磁波面被第1喇叭200a从球面波转换为平面波，能够向所期望的方向发射具有指向性的波束。
进一步，在本实施例中，第1假想线A1-A1’的长度比第2假想线B1-B1’长，因此，生成自第1喇叭200a发射的波束的形状为与第1假想线A1-A1’的方向相比第2假想线B1-B1’的方向的宽度更宽的平直束。
另外，优选贯通孔400a的配置的间隔短于使用的电磁波的电介质基板100内的波长的4分之1的长度。
进一步，因为能够通过将第1喇叭200a与第1导体部120a电连接，使第1喇叭200a的电位与第1发射部110a的基准电位相等，所以能够将从第1发射部110a发射的电磁波高效地传递至第1喇叭200a。
进一步，通过在第1喇叭200a的发射侧开口部配置具有向发射部侧开口部的方向凸出的形状的第1电介质透镜300a，能够从第1喇叭200a的发射部侧开口部使发射侧开口部的长度短，能够实现天线的小型化。
进一步，第1电介质透镜300a的截面形状具有第1假想线A1-A1’的方向为双曲线形状、第2假想线B1-B1’的方向为直线形状的圆柱形，由此，能够分别抑制自第1电介质透镜300a发射的波束的第1假想线A1-A1’的方位和第2假想线B1-B1’的方位的旁瓣(sidelobe)。
另外，优选在第1假想线A1-A1’的方向上，第1发射部110a的中心配置在第1电介质透镜300a的光轴C1-C1’与电介质基板100的第1面的交点10a。
(实施例2)
图2B和图2C表示从第1面一侧看构成本实施例的平直束生成天线的电介质基板100时的形状。在图2B和图2C中，第1供电线路140a为供电线路。
在图2B和图2C中，第1发射部110a与第1供电线路140a连接，第1导体部120a以与第1发射部110a和第1供电线路140a相距规定的距离地包围第1发射部110a的方式形成。
根据这样的结构，第1发射部110a经第1供电线路140a供给自第1发射部110a发射的电磁波的能量。通过在供电线路140a仅连接第1发射部110a的结构，能够实现天线增益的提高。
另外，第1发射部110a与第1供电线路140a的连接方向根据使用的电磁波的偏振面为图2B或图2C的任一方向或图2B和图2C双方的方向均可。
(实施例3)
图3A和图3B表示从第1喇叭200a的发射侧开口部侧看本实施例的平直束生成天线时的形状。此外，图3C是本实施例的平直束生成天线的结构图。
在图3A中，第1喇叭200a的发射侧开口部的形状具有第1假想线A1-A1’的方向的长度比第2假想线B1-B1’的方向的长度长、四角为曲线的形状。
此外，在图3B中，第1喇叭200a的发射侧开口部的形状具有第1假想线A1-A1’的方向的长度比第2假想线B1-B1’的方向的长度长的椭圆形的形状。
在本实施例的平直束生成天线中，也可以根据第1喇叭200a的制造上的容易性、生成的平直束的发射模式，第1喇叭200a的发射侧开口部的形状选择包含图1所示的长方形的形状或者图3A或图3B所示的曲线部的形状中的任一形状。此外，根据生成的平直束的发射模式，也可以为在发射侧开口部或发射部侧开口部具有隆起线的喇叭形状。
在图3C中，第2喇叭200b与第1喇叭200a不同，在第2喇叭200b的内侧设置有第2电介质透镜300b。图3C中记载的平直束生成天线除上述第2喇叭200b的侧面形状具有曲线形状以外与第1喇叭200a相同。
在本实施例的平直束生成天线中，第1喇叭200a的侧面形状也可以为第2喇叭200b的形状。
此外，第1喇叭200a的侧面形状除图1所示的直线形状、图3C所示的曲线状以外，还可以根据生成的平直束的发射模式选择具有凹凸的形状等。
(实施例4)
图4是具有实施例1～3中记载的平直束生成天线的传感器的框图。在图4中，传感器具有分配电路500、第1发送电路510a和第1接收电路520a，其中，该分配电路500具备第1～第3端子501a～503a。
另外，在图4中，对于具有第1发射部110a、第1导体部120a、第1喇叭200a和第1电介质透镜300a的平直束生成天线，示意地表示实施例1～3中记载的天线结构。
在图4中，第1发射部110a与第1端子501a连接，第1发送电路510a与第2端子502a连接，第1接收电路520a与第3端子503a连接。分配电路500以将从第2端子输入的信号向第1端子输出、并且将从第1端子输入的信号向第3端子输出的方式进行动作。
图4所示的本实施例的传感器的动作如下。从第1发送电路510a输出的信号经分配电路500输入到第1发射部110a，作为电磁波自第1电介质透镜300a发射。另一方面，自第1电介质透镜300a发射的电磁波照射到障碍物等，被障碍物等反射的电磁波经由第1电介质透镜300a在第1发射部110a被转换为电信号，并进一步经分配电路500被输入到第1接收电路520a。
具有这样动作的平直束生成天线的传感器作为测量至障碍物等的距离、障碍物等的相对速度的传感器使用。
(实施例5)
图5和图6A是本实施例的平直束生成天线的结构图。
在图5和图6A中，平直束生成天线具有：电介质基板100；在电介质基板100的第1面形成的第2和第3发射部110b、110c；在电介质基板100的第1面形成的第3导体部120b、在电介质基板100的位于第1面相反侧的第2面形成的第4导体部130b和在电介质基板100形成的贯通孔400b；配置在电介质基板100的第1面一侧、至少内侧表面由导体形成的第3喇叭200c；和设置在第3喇叭200c的内侧的第3电介质透镜300c。
第3假想线A2-A2’是第3喇叭200c的发射侧开口部面内的假想线，第4假想线B2-B2’是第3喇叭200c的发射侧开口部面内的假想线，光轴C2-C2’是第3电介质透镜300c的光轴，交点10b是第3电介质透镜300b的光轴C2-C2’与电介质基板100的第1面的交点。
第3假想线A2-A2’是从第3喇叭200c的发射侧开口部图形的中心通过且长度最短的线，第4假想线B2-B2’是从第3假想线A2-A2’的中心通过与且第3假想线A2-A2’正交的线，在本实施例中，第3假想线A2-A2’的长度比第4假想线B2-B2’的长度长。即，在本实施例中，第3喇叭200c的发射侧开口部图形具有第3假想线A2-A2’的方向的长度比第4假想线B2-B2’的方向的长度长的、长方形的形状。
图5的上侧记载的图表示从第3喇叭200c的发射侧开口部侧看本实施例的平直束生成天线时的形状。此外，图5的左下记载的图表示本实施例的平直束生成天线的沿第3假想线A2-A2’的截面形状。进一步，图5的右下记载的图表示本实施例的平直束生成天线的沿第4假想线B2-B2’的截面形状。
图6A表示从第1面一侧看电介质基板100时的形状。在电介质基板100的第1面上，第3导体部120b以与第2和第3发射部110b和110c相距规定的距离地包围第2和第3发射部110b和110c的方式形成，通过贯通孔400b与在电介质基板100的第2面形成的第4导体部130b电连接，由此，第3导体部120b和第4导体部130b作为第2和第3发射部110b和110c的基准电位面进行动作，因此第2和第3发射部110b和110c各自作为贴片天线进行动作，向电介质基板100的第1面的方向发射电磁波。
进一步，第3喇叭200c的位于发射侧开口部相反侧的发射部侧开口部以将第2和第3发射部110b和110c包围在内的方式配置在电介质基板100的第1面侧。通过采用这样的第2和第3发射部110b和110c以及第3喇叭200c的结构，从第2和第3发射部110b和110c发射的电磁波的电磁波面被第3喇叭200c从球面波转换为平面波，能够向所期望的方向发射具有指向性的波束。
进一步，在本实施例中，第3假想线A2-A2’的长度比第4假想线B2-B2’长，因此生成自第3喇叭200c发射的波束的形状为与第3假想线A2-A2’的方向相比第4假想线B2-B2’的方向的宽度更宽的平直束。
另外，优选贯通孔400b的配置间隔短于使用的电磁波的电介质基板100内的波长的4分之1的长度。
进一步，通过将第3喇叭200c与第3导体部120b电连接，能够使第3喇叭200c的电位与第2和第3发射部110b和110c的基准电位相等，因此能够将从第2和第3发射部110b和110c发射的电磁波高效地传递至第3喇叭200c。
进一步，通过在第3喇叭200c的发射侧开口部配置具有向发射部侧开口部的方向凸出的形状的第3电介质透镜300c，能够使从第3喇叭200c的发射部侧开口部发射侧开口部的长度短，能够实现天线的小型化。
进一步，第3电介质透镜300c的截面形状具有第3假想线A2-A2’的方向为双曲线形状、第4假想线B2-B2’的方向为直线形状的圆柱形，由此，能够分别抑制自第3电介质透镜300c发射的波束的第3假想线A2-A2’的方位和第4假想线B2-B2’的方位的旁瓣。
另外，优选在第3假想线A2-A2’的方向上，第2和第3发射部110b和110c的中心配置在关于第3电介质透镜300c的光轴C2-C2’与电介质基板100的第1面的交点10b对称的位置。此外，优选第2和第3发射部110b和110c的中心配置在第4假想线B2-B2’的方向上。
另外，第3喇叭200c的发射侧开口部形状为实施例3中记载的任一形状均可。此外，第3喇叭200c的侧面形状也为实施例3中记载的任一形状均可。
(实施例6)
图6B和图6C表示从第1面一侧看构成本实施例的平直束生成天线的电介质基板100时的形状。在图6B和图6C中，第2和第3供电线路140b和140c分别为供电线路。
在图6B和图6C中，第2发射部110b与第2供电线路140b连接，第3发射部110c与第3供电线路140c连接，第3导体部120b以与第2和第3发射部110b和110c以及第2和第3供电线路140b和140c相距规定的距离地包围第2和第3发射部110b和110c的方式形成。
根据这样的结构，第2发射部110b经第2供电线路140b供给自第2发射部110b发射的电磁波的能量，第3发射部110c经第3供电线路140c供给自第3发射部110c发射的电磁波的能量。
另外，关于第2发射部110b与第2供电线路140b的连接方向及第3发射部110c与第3供电线路140c的连接方向，根据使用的电磁波的偏振面为图6B或图6C的任一方向或图6B和图6C双方的方向均可。
(实施例7)
图7是具有实施例5～6中记载的平直束生成天线的传感器的框图。在图7中，对于具有第2和第3发射部110b和110c、第3导体部120b、第3喇叭200c及第3电介质透镜300c的平直束生成天线，示意地表示实施例5～6中记载的天线结构。
在图7中，第2发射部110b与第1发送电路510a连接，第3发射部110c与第1接收电路520a连接。
图7所示的本实施例的传感器的动作如下。从第1发送电路510a输出的信号被输入到第2发射部110b，作为电磁波自第3电介质透镜300c发射。另一方面，自第3电介质透镜300c发射的电磁波照射至障碍物等，被障碍物等反射后的电磁波经由第3电介质透镜300c在第3发射部110c被转换为电信号，被输入到第1接收电路520a。
具有这样动作的平直束生成天线的传感器作为测量至障碍物等的距离、障碍物等的相对速度的传感器使用，与实施例4中记载的传感器相比能够使信息发送和接收间的分隔距离(isolation)大。
(实施例8)
图8是具有实施例5～6中记载的平直束生成天线的传感器的框图。在在图8中，传感器具有第2接收电路520b，对于具有第2和第3发射部110b和110c、第3导体部120b、第3喇叭200c以及第3电介质透镜300c的平直束生成天线示意地表示实施例5～6中记载的天线结构。
在图8中，第2发射部110b与第1端子501a连接，第1发送电路510a与第2端子502a连接，第1接收电路520a与第3端子503a连接，第3发射部110c与第2接收电路520b连接。分配电路500与实施例4同样，以将从第2端子502a输入的信号向第1端子501a输出、并且将从第1端子501a输入的信号向第3端子503a输出的方式进行动作。
图8所示的本实施例的传感器的动作如下。从第1发送电路510a输出的信号经分配电路500输入到第2发射部110b，作为电磁波自第3电介质透镜300c发射。另一方面，自第3电介质透镜300c发射的电磁波照射至障碍物等，被障碍物等反射后的电磁波经由第3电介质透镜300c在第2发射部110b被转换为电信号，再经分配电路500被输入到第1接收电路520a，并且反射后的电磁波经由第3电介质透镜300c在第3发射部110c被转换为电信号，被输入到第2接收电路520b。即，本实施例的传感器具备信息发送1波道(channel)和信息接收2波道。
具有这样动作的平直束生成天线的传感器能够应用于不仅测量至障碍物等的距离、障碍物等的相对速度，而且测量障碍物的第4假想线B2-B2’的方位的雷达。
(实施例9)
图9和图10是本实施例的平直束生成天线的结构图。在图9和图10中，第5假想线B3-B3’是第1或第3喇叭200a或200c的发射侧开口部面内的假想线。第5假想线B3-B3’是从第1假想线A1-A1’的中点和第3假想线A2-A2’的中点通过且与第1假想线A1-A1’及第3假想线A2-A2’正交的线。
即，本实施例的平直束生成天线具有如下结构：以使得第2假想线B1-B1’和第3假想线B2-B2’均与第5假想线B3-B3’重叠的方式配置实施例1～3中记载的平直束生成天线及实施例5～6中记载的平直束生成天线。
根据这样的天线结构，第1电介质透镜300a的光轴C1-C1’(图9中未记载)与第3电介质透镜300c的光轴C2-C2’(图9中未记载)相互平行，因此从各个天线发射的波束中心方向一致。此外，由于第1假想线A1-A1’与第3假想线A2-A2’相互平行，所以从各个天线发射的波束的扁平方向相等。
因此，本实施例的平直束生成天线与实施例1～3或实施例5～6中记载的平直束生成天线相比能够提高天线增益。
另外，连接至第1发射部110a的供电线路、连接至第2和第3发射部110b和110c的供电线路的连接结构也可以应用实施例2和6中记载的任一结构。
此外，在本实施例中，以第2假想线B1-B1’和第3假想线B2-B2’均与第5假想线B3-B3’重叠的方式配置有2个平直束生成天线，但并不限定于该结构，第2假想线B1-B1’和第3假想线B2-B2’相互平行那样的任意的配置也能够获得相同的效果。
进一步，关于排列的平直束生成天线，实施例1～3或实施例5～6中记载的平直束生成天线的种类、个数能够根据用途应用任意的组合、个数。
(实施例10)
图11是具有实施例9中记载的平直束生成天线的传感器的框图。在图11中，对于由第1发射部110a、第1导体部120a、第1喇叭200a和第1电介质透镜300a组成的平直束生成天线示意地表示实施例1～3中记载的天线结构，对于由第2和第3发射部110b和110c、第3导体部120b、第3喇叭200c和第3电介质透镜300c组成的平直束生成天线示意地表示实施例5～6中记载的天线结构。
在图11中，第1发射部110a与第1发送电路510a连接，第2发射部110b与第1接收电路520a连接，第3发射部110c与第2接收电路520b连接。
图11所示的本实施例的传感器的动作如下。从第1发送电路510a输出的信号被输入到第1发射部110a，作为电磁波自第1电介质透镜300a发射。另一方面，自第1电介质透镜300a发射的电磁波照射至障碍物等，被障碍物等反射后的电磁波经由第3电介质透镜300c在第2发射部110b被转换为电信号，被输入到第1接收电路520a，并且反射后的电磁波经由第3电介质透镜300c在第3发射部110c被转换为电信号，被输入到第2接收电路520b。即，本实施例的传感器具备信息发送1波道和信息接收2波道。
具有这样动作的平直束生成天线的传感器能够应用于不仅测量至障碍物等的距离、障碍物等的相对速度，测量而且障碍物的第5假想线B3-B3’的方位的雷达，与具有实施例8中记载的平直束生成天线的传感器相比，能够使信息发送和接收间的分隔距离大。
(实施例11)
图12是本实施例的平直束生成天线的结构图，图13是具有图12中记载的平直束生成天线的传感器的框图。
图12表示从第1面一侧看电介质基板100时的形状。在图12具有第4和第5发射部110d和110e。在图12中，第2～5发射部110b～110e的中心配置在关于第3电介质透镜300c的光轴C2-C2’与电介质基板100的第1面的交点10b点对称的位置。此外，喇叭、电介质透镜的结构与实施例1～3、实施例5～6和实施例9相同。
在图13中具有第3和第4接收电路520c和520d。在图13中，关于由第1发射部110a、第1导体部120a、第1喇叭200a和第1电介质透镜300a组成的平直束生成天线示意地表示实施例1～3中记载的天线结构。此外，关于由第2～5发射部110b～e、第3导体部120b、第3喇叭200c和第3电介质透镜300c组成的平直束生成天线示意地表示图12中记载的天线结构。
在图13中，第1发射部110a与第1发送电路510a连接，第2发射部110b与第1接收电路520a连接，第3发射部110c与第2接收电路520b连接，第4发射部110d与第3接收电路520c连接，第5发射部110e与第4接收电路520d连接。
图13所示的本实施例的传感器的动作如下。从第1发送电路510a输出的信号被输入到第1发射部110a，作为电磁波自第1电介质透镜300a发射。另一方面，自第1电介质透镜300a发射的电磁波照射至障碍物等，被障碍物等反射后的电磁波经由第3电介质透镜300c在第2发射部110b被转换为电信号，被输入到第1接收电路520a，并且反射后的电磁波经由第3电介质透镜300c在第3发射部110c被转换为电信号，被输入到第2接收电路520b，反射后的电磁波经由第3电介质透镜300c在第4发射部110d被转换为电信号，被输入到第3接收电路520c，反射后的电磁波经由第3电介质透镜300c在第5发射部110e被转换为电信号，被输入到第4接收电路520d。即，本实施例的传感器具备信息发送1波道和信息接收4波道。
具有这样动作的本实施例的平直束生成天线的传感器能够应用于不仅测量至障碍物等的距离、障碍物等的相对速度、障碍物的第5假想线B3-B3’的方位，而且测量障碍物的第1假想线A1-A1’或第3假想线A2-A2’的方位的雷达。
(实施例12)
图14和图15是本实施例的平直束生成天线的结构图，图16是表示图14和图15中记载的平直束生成天线的动作的概念图。
在图14和图15中，平直束生成天线具有：电介质基板100；在电介质基板100的第1面形成的第5～7发射部110f～110h；在电介质基板100的第1面形成的第5导体部120c、在电介质基板100的位于第1面相反侧的第2面形成的第6导体部120c和在电介质基板100形成的贯通孔400c；配置在电介质基板100的第1面一侧、至少内侧表面由导体形成的第4喇叭200d；以及设置在第4喇叭200d的内侧的第4电介质透镜300d。
第6假想线A3-A3’是第4喇叭200d的发射侧开口部面内的假想线，第7假想线B4-B4’是第4喇叭200d的发射侧开口部面内的假想线，光轴C3-C3’是第4电介质透镜300d的光轴，交点10c是第4电介质透镜300d的光轴C3-C3’与电介质基板100的第1面的交点。
第6假想线A3-A3’是从第4喇叭200d的发射侧开口部图形的中心通过且长度最短的线，第7假想线B4-B4’是从第6假想线A3-A3’的中心通过与且第6假想线A3-A3’正交的线，在本实施例中，第6假想线A3-A3’的长度比第7假想线B4-B4’的长度长。即，在本实施例中，第4喇叭200d的发射侧开口部图形具有第6假想线A3-A3’的方向的长度比第7假想线B4-B4’的长度长的长方形的形状。
图14的上侧中记载的图表示从第4喇叭200d的发射侧开口部侧看本实施例平直束生成天线时的形状。此外，图14的左下记载的图表示本实施例的平直束生成天线的沿第6假想线A3-A3’的截面形状。进一步，图14的右下记载的图表示本实施例的平直束生成天线的沿第7假想线B4-B4’的截面形状。
图15表示从第1面一侧看电介质基板100时的形状。在电介质基板100的第1面上，第5导体部120c以与第5～7发射部110f～110h相距规定的距离地包围第5～7发射部110f～110h的方式形成，经贯通孔400c与在电介质基板100的第2面形成的第6导体部130c电连接，由此第5导体部120c和第6导体部130c作为第5～7发射部110f～110h的基准电位面进行动作，因此第5～7发射部110f～110h分别作为贴片天线进行动作，向电介质基板100的第1面的方向发射电磁波。
进一步，第4喇叭200d的位于发射侧开口部相反侧的发射部侧开口部以将第5～7发射部110f～110h包围在内的方式配置在电介质基板100的第1面侧。根据这样的第5～7发射部110f～110h和第4喇叭200d的结构，从第5～7发射部110f～110h发射的电磁波的电磁波面被第4喇叭200d从球面波转换为平面波，能够向所期望的方向发射具有指向性的波束。
进一步，在本实施例中，第6假想线A3-A3’的长度比第7假想线B4-B4’长，因此，生成自第4喇叭200d发射的波束的形状为与第6假想线A3-A3’的方向相比第7假想线B4-B4’的方向的宽度更宽的平直束。
另外，优选贯通孔400c的配置间隔短于使用的电磁波的电介质基板100内的波长的4分之1的长度。
进一步，通过将第4喇叭200d与第5导体部120c电连接，能够使第4喇叭200d的电位与第5～7发射部110f～110h的基准电位相等，因此能够将第5～7发射部110f～110h发射的电磁波高效地传递至第4喇叭200d。
进一步，通过在第4喇叭200d的发射侧开口部配置具有向发射部侧开口部的方向凸出的形状的第4电介质透镜300d，能够使从第4喇叭200d的发射部侧开口部使发射侧开口部的长度短，能够实现天线的小型化。
进一步，第4电介质透镜300d的截面形状具有第6假想线A3-A3’的方向为双曲线形状、第7假想线B4-B4’的方向为直线形状的圆柱形，由此，能够分别抑制自第4电介质透镜300d发射的波束的第6假想线A3-A3’的方位和第7假想线B4-B4’的方位的旁瓣。
进一步，在第6假想线A3-A3’的方向上，第6发射部110g的中心位于第4电介质透镜300d的光轴C3-C3’与电介质基板100的第1面的交点10c，第5发射部110f和第7发射部110h的中心配置在关于交点10c对称的位置。
使用图16对图14和15所示的本实施例的平直束生成天线的动作说明如下。图16表示第1～3发射方向20a～20c。
在向第5～7发射部110f～110h分别供给相等的电力的情况下或仅向第6发射部110g供给电力的情况下，从第4电介质透镜300d发射的波束的中心成为与第4电介质透镜300d的光轴C3-C3’平行的发射方向20a。另一方面，在向第5发射部110f和第6发射部110g供给相等的电力、不向第7发射部110h供给电力的情况下，从第4电介质透镜300d发射的波束的中心成为与第6假想线A3-A3’的A3’方向错开的发射方向20b。进一步，在向第6发射部110g和第7发射部110h供给相等的电力、不向第5发射部110f供给电力的情况下，从第4电介质透镜300d发射的波束的中心成为与第6假想线A3-A3’的A3方向错开的发射方向20c。
因此，本实施例的平直束生成天线能够在发射波束幅窄的第6假想线A3-A3’的方向上进行波束形成(beam forming)。
另外，第4喇叭200d的发射侧开口部形状为实施例3中记载的任一形状均可。此外，第4喇叭200d的侧面形状也为实施例3中记载的任一形状均可。
(实施例13)
图17是本实施例的平直束生成天线的结构图。图17中，平直束生成天线包括至少内侧表面由导体形成的第5喇叭200e和第5电介质透镜300e。在图17中，第8假想线A4-A4’是第5喇叭200e的发射侧开口部面内的假想线，第9假想线B5-B5’是第5喇叭200e的发射侧开口部面内的假想线，C4-C4’是第5喇叭的第8假想线A4-A4’的方向的截面的对象轴，假想法线D1-D1’是表示与电介质基板100的第1面垂直的方向的假想法线，倾斜角30a是对象轴C4-C4’与假想法线D1-D1’形成的倾斜角。
第8假想线A4-A4’是从第5喇叭200e的发射侧开口部图形的中心通过且长度最短的线，第9假想线B5-B5’是从第8假想线A4-A4’的中心通过且与第8假想线A4-A4’正交的线，在本实施例中，第8假想线A4-A4’的长度比第9假想线B5-B5’的长度长。即，在本实施例中，第5喇叭200e的发射侧开口部图形具有第8假想线A4-A4’的方向的长度比第9假想线B5-B5’的长度长的长方形的形状。
图17的上侧记载的图表示从第5喇叭200e的发射侧开口部侧看本实施例的平直束生成天线时的形状。此外，图17的左下记载的图表示本实施例的平直束生成天线的沿第8假想线A4-A4’的截面形状。进一步，图17的右下记载的图表示本实施例的平直束生成天线的沿第9假想线B5-B5’的截面形状。
在图17中，第5喇叭200e的位于发射侧开口部相反侧的发射部侧开口部以将第1发射部110a包围在内的方式、且以使得第5喇叭200e的第8假想线A4-A4’的方向的对象轴C4-C4’与假想法线D1-D1’成为倾斜角30a0度以上的任意的角度的方式，配置在电介质基板100的第1面侧。根据这样的第1发射部110a和第5喇叭200e的结构，从第1发射部110a发射的电磁波的电磁波面被第5喇叭200e从球面波转换为平面波，能够从电介质基板100的假想法线D1-D1’的方向向倾斜倾斜角30a后的所期望的方向发射具有指向性的波束。进一步，在本实施例中，第8假想线A4-A4’的长度比第9假想线B5-B5’长，因此，生成自第5喇叭200e发射的波束的形状为与第8假想线A4-A4’的方向相比第9假想线B5-B5’的方向的宽度更宽的平直束。
进一步，通过将第5喇叭200e与第1导体部120a电连接，能够使第5喇叭200e的电位与第1发射部110a的基准电位相等，因此能够将从第1发射部110a发射的电磁波高效地传递至第5喇叭200e。
进一步，通过将第5喇叭200e的发射侧开口部第5电介质透镜300e以使得第5电介质透镜的光轴与第5喇叭的对象轴C4-C4’重叠的方式配置，能够从第5喇叭200e的发射部侧开口部使发射侧开口部的长度短，能够实现天线的小型化。
进一步，第5电介质透镜300e的截面形状具有第8假想线A4-A4’的方向为双曲线形状、第9假想线B5-B5’的方向为直线形状的圆柱形，由此能够分别抑制自第5电介质透镜300e发射的波束的第8假想线A4-A4’的方位和第9假想线B5-B5’的方位的旁瓣。
另外，优选在第8假想线A4-A4’的方向上，第1发射部110a的中心配置在对象轴C4-C4’与电介质基板100的第1面的交点(无附图标记)。
另外，第5喇叭200e的发射侧开口部形状也可以为实施例3中记载的任一形状。此外，第5喇叭200e的侧面形状也可以为实施例3中记载的任一形状。
本实施例的平直束生成天线能够将电介质基板100的设置角度不向发射波束宽度窄的第8假想线A4-A4’的方向改变，而从电介质基板100的假想法线D1-D1’的方向向倾斜倾斜角30a的所期望的方向倾斜。
(实施例14)
图18是具备传感器的驾驶辅助系统的框图，该传感器具有实施例10中记载的平直束生成天线。在图18中，驾驶辅助系统具有控制动力传动系统控制、车体控制等移动体的动作的车辆控制电路600a。
在具备具有本实施方式的平直束生成天线的传感器的驾驶辅助系统中，车辆控制电路600a与第1发送电路510a及第1接收电路520a和第2接收电路520b连接。该连接方法既可以为使用线缆的有线方式，也可以为无线LAN(Local Area Network：局域网)等无线方式。
图18所示的本实施例的驾驶辅助系统的动作如下。从车辆控制电路600a输出、输入第1发送电路510a的第1信息发送信号作为第2信息发送信号从第1发送电路510a输出，进一步输入到第1发射部110a，作为信息发送电磁波自第1电介质透镜300a发射。另一方面，自第1电介质透镜300a发射的信息发送电磁波照射至障碍物等，被障碍物等反射后的信息接收电磁波经由第3电介质透镜300c在第2发射部110b被转换为第1信息接收信号，输入到第1接收电路520a，并且信息接收电磁波经由第3电介质透镜300c在第3发射部110c被转换为第2信息接收信号，输入到第2接收电路520b。进一步，第1信息接收信号自接收电路520a被作为第3信息接收信号输出，被输入到车辆控制电路600a，第2信息接收信号自接收电路520b被作为第4信息接收信号输出，被输入到车辆控制电路600a。
即，本实施例的传感器具备信息发送1波道和信息接收2波道，驾驶辅助系统具备作为雷达的传感器，该雷达能够测量与障碍物等的距离、障碍物等的相对速度、障碍物的第5假想线B3-B3’的方位。
进一步，车辆控制电路600a能够基于第1信息发送信号与第3和第4信息接收信号的关系，识别障碍物等的位置、距离，向动力传动系统、车体控制部输出控制信号，由此进行与周边状况相应的移动体全体的动作控制。
(实施例15)
图19A是表示具有实施例10中记载的平直束生成天线的传感器在移动体的安装角度的图。在图19A中，40a为铅垂方向，40b为水平方向，第10假想线B6-B6‘是从第1假想线A1-A1’的中心和第4假想线A2-A2’的中心通过的第10假想线。在图19A中，第1假想线A1-A1’和第4假想线A2-A2’与铅垂方向40a平行。
关于从图19A所示的本实施例的平直束生成天线发射的波束的与波束发射方向垂直的截面形状第1假想线A1-A1’和第4假想线A2-A2’的方向的宽度比第10假想线B6-B6’的方向的宽度窄。因此，从本实施例的平直束生成天线发射的波束的与波束发射方向垂直的截面形状能够在铅垂方向40a的方向上窄、在水平方向40b上宽。根据这样的天线结构，能够降低负载杂波噪声，实现水平方位角宽的雷达。
另外，具有本实施例的平直束生成天线的传感器在移动体的安装位置为移动体前方、侧方、后方的任一方均可。
(实施例16)
图19B是表示具有实施例10中记载的平直束生成天线的传感器在移动体的安装角度的图。在图19中，偏振角50a是第1假想线A1-A1’及第4假想线A2-A2’与第10假想线B6-B6’形成的偏振角。
在图19B中，优选第10假想线B6-B6’与水平方向40b平行，偏振角50a为45度。从图19B所示的本实施例的平直束生成天线发射的波束相对于铅垂方向40a具有45度的偏振角，因此能够降低负载杂波噪声的影响。
另外，具有本实施例的平直束生成天线的传感器在移动体的安装位置为移动体前方、侧方、后方的任一方均可。
(实施例17)
图19C是具有实施例13中记载的平直束生成天线的传感器在移动体的安装角度的图。在图19C表示移动体的行进方向40c和地面700。在图19C，第8假想线A4-A4’的截面方向与移动体的行进方向40c平行。
具有图19C所示的本实施例的平直束生成天线的传感器能够作为检测移动体的相对速度的速度传感器使用。
另外，在图19C中，平直束生成天线以波束发射方向朝向地面的方式配置，不过也可以与成为相对速度检测的对象的物体的位置相应地配置在移动体的任意的位置。此外，成为相对速度检测的对象的物体并不限定于地面，也可以为墙壁和线路等任意的固定物。
以上，利用实施例1～17对本实施方式的平直束生成天线和具有平直束生成天线的传感器、以及具备传感器的驾驶辅助系统的结构和动作的优选方式进行了说明。
不过，构成平直束生成天线的发射部的个数和形状为与实施例1～17中记载不同的形状时，也与由本实施方式的平直束生成天线获得的效果相同。
此外，在实施例1～16中，第1～5电介质透镜300a～300e具有向第1～8发射部110a～110h的方向凸出的形状，不过也可以为向第1～8发射部110a～110h相反方向凸出的形状。此外，根据第1～5喇叭200a～200e的发射侧开口面的形状，第1～5电介质透镜300a～300e的形状除圆柱形以外也可以采用凸面为旋转偶极形状的形状。
进一步，具有平直束生成天线和平直束生成天线的传感器的种类、组合个数也可以为实施例1～16以外的任意的组合。
进一步，具有平直束生成天线的传感器在移动体的安装角度、从平直束生成天线发射的波束的方向也可以为实施例15或17的方式以外的任意的方式。
进一步，构成电介质基板100的材料也可以为树脂类材料、陶瓷类材料、半导体材料中的任一材料。
附图标记说明
10：电介质透镜的光轴与电介质基板的第1面的交点
20：发射方向
100：电介质基板
110：发射部
120：导体部
130：导体部
140：供电线路
200：喇叭
300：电介质透镜
400：贯通孔
500：分配电路
501：第1端子
502：第2端子
503：第3端子
510：发送电路
520：接收电路
600：车辆控制电路。

Claims (10)

1.一种具有天线的传感器，其特征在于：
所述天线具有：形成在基板上的发射部；和波导管，其使从所述发射部发射的电磁波在内部传输并作为波束发射，并且所述波导管在第2方向上比在第1方向上长，其中，所述第1方向与所述第2方向在发射侧开口部相互正交，
垂直于从所述波导管发射的所述波束的发射方向的、所述波束的截面形状，在所述第2方向上比在所述第1方向上窄，其中，所述第1方向与所述第2方向相互正交。
2.如权利要求1所述的传感器，其特征在于：
所述波导管的发射所述波束一侧的开口形状至少包含4个以上的直线状的边。
3.如权利要求1所述的传感器，其特征在于：
设置有电介质透镜，该电介质透镜为在所述波导管的发射所述波束一侧的开口部具有底面的、凹形和凸形中的任一形状。
4.如权利要求1所述的传感器，其特征在于：
基准电位部与所述波导管电连接，所述基准电位部形成于与所述基板上的所述发射部同一面，且形成在所述发射部的周围，并且具有所述发射部的基准电位。
5.如权利要求3所述的传感器，其特征在于：
所述电介质透镜是所述第1方向的截面形状为直线形、所述第2方向的截面形状具有双曲线形状的柱面透镜。
6.如权利要求1所述的传感器，其特征在于：
以多个所述天线的所述第2方向相互平行的方式排列。
7.如权利要求6所述的传感器，其特征在于：
还包括发送电路和接收电路，
所述发送电路的数量和所述接收电路的数量，与构成所述天线的所述发射部的数量相等，
所述发送电路与所述发射部逐个连接，
所述接收电路与剩下的所述发射部逐个连接。
8.如权利要求1所述的传感器，其特征在于，还包括：
具有第1端子、第2端子、和第3端子的分配电路；
发送电路；和
接收电路，
所述分配电路的所述第1端子与所述发射部连接，
所述分配电路的所述第2端子与所述发送电路连接，
所述分配电路的所述第3端子与所述接收电路连接。
9.如权利要求1所述的传感器，其特征在于：
还包括发送电路和接收电路，
所述发送电路的数量和所述接收电路的数量，与构成所述天线的所述发射部的数量相等，
所述发送电路与所述发射部逐个连接，
所述接收电路与剩下的所述发射部逐个连接。
10.一种驾驶辅助系统，其特征在于：
具有形成在基板上的发射部；和使从发射部发射的电磁波在内部传输并作为波束发射的波导管，垂直于从所述波导管发射的所述波束的发射方向的、所述波束的截面形状，在第2方向上比在第1方向上窄，其中，所述第1方向与所述第2方向相互正交，多个天线的所述第2方向以相互平行的方式排列，
并且，所述驾驶辅助系统包括：
与所述发射部逐个连接的发送电路；
与所述发送电路连接的发射部以外的所述发射部逐个连接的接收电路；和
与所述发送电路和所述接收电路连接的驱动控制部。
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