DE102019123609A1

DE102019123609A1 - Antennenvorrichtung

Info

Publication number: DE102019123609A1
Application number: DE102019123609.6A
Authority: DE
Inventors: Ken Takahashi; Ryosuke Shiozaki; Hiroshi Iwai
Original assignee: Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd
Current assignee: Panasonic Automotive Systems Co Ltd
Priority date: 2018-09-04
Filing date: 2019-09-04
Publication date: 2020-03-05
Also published as: CN110880639A; JP7065423B2; US20200076054A1; US11056766B2; JP2020038115A; CN110880639B

Abstract

Antennenvorrichtung zum Senden und Empfangen elektromagnetischer Wellen durch ein außen angeordnetes Abdeckelement B, umfassend: einen ersten und einen zweiten Antennenabschnitt 2a und 2b, die entlang einer Richtung orthogonal zu einer vorbestimmten Richtung, in der die elektromagnetischen Wellen gesendet und empfangen werden, benachbart zueinander angeordnet sind, und die jeweils die elektromagnetischen Wellen senden; und eine erste und eine zweite dielektrische Linse 5a und 5b, die in der vorbestimmten Richtung angeordnet sind, in der der erste und der zweite Antennenabschnitt 2a und 2b ihre elektromagnetischen Wellen senden, und die jeweils die Strahlen der von der ersten und der zweiten Antenne gesendeten elektromagnetischen Wellen verengen, um sie nach außen zu übertragen, wobei eine äußere Stirnfläche der ersten dielektrischen Linse 5a in der vorbestimmten Richtung weiter nach vorne ragt als eine äußere Stirnfläche der zweiten dielektrischen Linse 5b.

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Offenbarung bezieht sich auf eine Antennenvorrichtung.
Stand der Technik
Es sind Radarantennenvorrichtungen bekannt, die berührungslos mittels elektromagnetischer Wellen in Frequenzbändern von Millimeterwellen und Mikrowellen die Position eines Objekts (im Folgenden auch „Ziel“ genannt) erkennen.
Diese Art von Antennenvorrichtung weist im Allgemeinen eine Konfiguration auf, bei der die Antennenvorrichtung im Hinblick auf den Schutz vor einem externen Flugobjekt oder im Hinblick auf die Aufrechterhaltung der Ästhetik eines Montageobjekts (wie z.B. einer Fahrzeugkarosserie) in einem Abdeckelement wie z.B. einem Stoßfänger eines Fahrzeugs montiert ist und elektromagnetische Wellen durch das Abdeckelement sendet und empfängt (z.B. siehe PTL 1).
Zitatliste
Patentliteratur
PTL 1
Offengelegte Japanische Patentanmeldung Nr. 2009-103457
Zusammenfassung
Technisches Problem
Hochfrequente elektromagnetische Wellen wie Millimeterwellen haben im Allgemeinen die Eigenschaft, einen Isolator (wie z.B. ein Kunstharzmaterial, das einen Stoßfänger bildet) zu durchdringen, jedoch ändert sich die Transmission der elektromagnetischen Wellen entsprechend der Dielektrizitätskonstante des Isolators, der Dicke des Isolators, einem Einfallswinkel zum Isolator oder dergleichen. Daher wird ein Teil der von der Antennenvorrichtung gesendeten elektromagnetischen Wellen von einer Innenfläche des Abdeckelements reflektiert und kann eine Verschlechterung der Ausgangscharakteristik oder Empfangscharakteristik der Antennenvorrichtung herbeiführen.
1 ist ein Schaubild, das das Verhalten einer elektromagnetischen Welle zeigt, die von einem Abdeckelement reflektiert wird.
1 zeigt einen Zustand, in dem ein Teil der von der Antennenvorrichtung 100 gesendeten elektromagnetischen Welle F vom Abdeckelement B reflektiert wird, und ferner die reflektierte Welle von einer vorderen Stirnfläche der Antennenvorrichtung 100 (z.B. einer vorderen Stirnfläche einer dielektrischen Linse) erneut reflektiert wird.
In einem solchen Zustand wird ein Teil (gestrichelte Linie in 1) (im Folgenden auch als „direkte Durchgangswelle Fa“ bezeichnet) der von der Antennenvorrichtung 100 gesendeten elektromagnetischen Welle F nicht vom Abdeckelement B reflektiert und zu einem Außenraum vor der Antennenvorrichtung 100 gesendet, während der andere Teil (abwechselnd lang und kurz gestrichelte Linie in 1) (im Folgenden auch als „wieder-reflektierte Welle Fb“ bezeichnet) vom Abdeckelement B reflektiert wird, dann von der vorderen Stirnfläche der Antennenvorrichtung 100 erneut reflektiert wird und zu dem Außenraum vor der Antennenvorrichtung 100 übertragen wird. wenn wie angenommen die Phase der direkten Durchgangswelle Fa und die Phase der wieder-reflektierten Welle Fb in entgegengesetzter Phasenbeziehung stehen, löschen sich zu diesem Zeitpunkt beide gegenseitig aus, wobei ein Ausgangsgewinn der Antennenvorrichtung 100 abnimmt. Eine solche Verringerung des Ausgangsgewinns der Antennenvorrichtung 100 kann beispielsweise eine Verschlechterung der Erkennungsleistung der Objekterkennung hervorrufen.
In diesem Zusammenhang wird der Abstand zwischen der vorderen Stirnfläche der Antennenvorrichtung 100 und einer Innenfläche des Abdeckelements B beispielsweise auf einen Abstand eingestellt, der ein geradzahliges Vielfaches von λ/4 ist (wobei λ eine Freiraumwellenlänge der von der Antennenvorrichtung 100 gesendeten und empfangenen elektromagnetischen Wellen bezeichnet; im Folgenden ebenso), wodurch die Phase der direkten Durchgangswelle Fa und die Phase der wieder-reflektierten Welle Fb gleichphasig gemacht werden, und ein Zustand, in dem die direkte Durchgangswelle Fa durch die wieder-reflektierte Welle Fb ausgelöscht wird, unterdrückt werden kann.
Wenn jedoch die Antennenvorrichtung 100 tatsächlich verwendet wird, ändert sich der Abstand zwischen der Antennenvorrichtung 100 und dem Abdeckelement B aufgrund von Vibrationen oder dergleichen eines Fahrzeugs, das mit der Antennenvorrichtung 100 ausgestattet ist. Daher ist in der Antennenvorrichtung 100 gemäß dem Stand der Technik selbst dann, wenn die Antennenvorrichtung 100 so installiert ist, dass der Abstand zwischen der vorderen Stirnfläche der Antennenvorrichtung 100 und der Innenfläche des Abdeckelements B auf den Abstand eines geradzahligen Vielfachen von λ/4 eingestellt ist, eine Verringerung des Ausgangsgewinns der Antennenvorrichtung 100 ein unvermeidbares Problem aufgrund von Vibrationen des Fahrzeugs oder dergleichen.
Die vorliegende Offenbarung wurde im Hinblick auf die oben beschriebenen Probleme gemacht, wobei es eine Aufgabe derselben ist, eine besser geeignete Antennenvorrichtung zum Senden und Empfangen von elektromagnetischen Wellen durch ein Abdeckelement zu schaffen.
Lösung des Problems
Die vorliegende Offenbarung, die in erster Linie die oben genannten Probleme löst, ist eine Antennenvorrichtung zum Senden und Empfangen elektromagnetischer Wellen durch ein außen angeordnetes Abdeckelement, wobei die Antennenvorrichtung umfasst: einen ersten und einen zweiten Antennenabschnitt, die entlang einer Richtung orthogonal zu einer vorbestimmten Richtung, in der die elektromagnetischen Wellen gesendet werden, benachbart zueinander angeordnet sind, und die jeweils die elektromagnetischen Wellen senden; eine erste und eine zweite dielektrische Linse, die in der vorbestimmten Richtung jeweils vor dem ersten und dem zweiten Antennenabschnitt angeordnet sind, und die jeweils die Strahlen der von dem ersten und dem zweiten Antennenabschnitt gesendeten elektromagnetischen Wellen verengen und die Strahlen der elektromagnetischen Wellen nach außen übertragen, wobei eine äußere Stirnfläche der ersten dielektrischen Linse in der vorbestimmten Richtung weiter nach vorne ragt als eine äußere Stirnfläche der zweiten dielektrischen Linse.
Vorteilhafte Wirkungen
Die Antennenvorrichtung gemäß der vorliegenden Offenbarung kann in geeigneter Weise zum Senden und Empfangen von elektromagnetischen Wellen durch das Abdeckelement verwendet werden.
Figurenliste

1 ist ein Schaubild, das das Verhalten einer elektromagnetischen Welle zeigt, die von einem Abdeckelement reflektiert wird;
2 zeigt einen Zustand, in dem eine Antennenvorrichtung gemäß Ausführungsform 1 in dem Abdeckelement montiert ist;
3 ist eine Seitenschnittansicht, die eine Konfiguration der Antennenvorrichtung gemäß Ausführungsform 1 zeigt;
4 ist eine Draufsicht der Antennenvorrichtung gemäß Ausführungsform 1;
5 ist ein Schaubild der Antennenvorrichtung gemäß Ausführungsform 1 von hinten gesehen;
6 zeigt ein Verhalten elektromagnetischer Wellen, wenn die Antennenvorrichtung gemäß Ausführungsform 1 in Betrieb ist;
7 zeigt ein Verhalten elektromagnetischer Wellen, wenn eine Antennenvorrichtung gemäß einem Vergleichsbeispiel in Betrieb ist;
8 ist ein Graph, das die Amplituden der wieder-reflektierten Wellen Fb1 und Fb2 in der Antennenvorrichtung gemäß Ausführungsform 1 in Bezug auf die Position der Antennenvorrichtung zeigt;
9A zeigt ein Simulationsergebnis der Überprüfung der Radarleistung der Antennenvorrichtung gemäß Ausführungsform 1;
9B zeigt ein Simulationsergebnis der Überprüfung der Radarleistung der Antennenvorrichtung gemäß dem Vergleichsbeispiel;
10 ist eine Draufsicht einer Antennenvorrichtung gemäß Ausführungsform 2;
11 ist ein Schaubild der Antennenvorrichtung gemäß Ausführungsform 2 von hinten gesehen;
12 zeigt ein Simulationsergebnis der Überprüfung der Radarleistung der Antennenvorrichtung gemäß Ausführungsform 2;
13A zeigt einen Vergleich der Empfangsgewinne der Antennenvorrichtung gemäß dem Vergleichsbeispiel, der Antennenvorrichtung gemäß Ausführungsform 1 und der Antennenvorrichtung gemäß Ausführungsform 2;
13B zeigt einen Vergleich der Empfangsgewinne der Antennenvorrichtung gemäß dem Vergleichsbeispiel, der Antennenvorrichtung gemäß Ausführungsform 1 und der Antennenvorrichtung gemäß Ausführungsform 2;
14 ist eine Draufsicht einer Antennenvorrichtung gemäß Ausführungsform 3;
15 ist ein Graph, der die Amplituden der wieder-reflektierten Wellen in der Antennenvorrichtung gemäß Ausführungsform 3 in Bezug auf die Position der Antennenvorrichtung zeigt;
16 ist eine Draufsicht einer Antennenvorrichtung gemäß Ausführungsform 4;
17 ist ein Schaubild einer Antennenvorrichtung gemäß Ausführungsform 5 von hinten gesehen;
18A ist ein Graph, der eine Ausgangscharakteristik in Abhängigkeit von einer Abstrahlrichtung der Antennenvorrichtung gemäß Ausführungsform 5 zeigt;
18B ist ein Graph, der eine Ausgangscharakteristik in Abhängigkeit von der Abstrahlrichtung der Antennenvorrichtung gemäß Ausführungsform 2 zeigt; und
19 zeigt ein Beispiel einer Antennenvorrichtung gemäß Ausführungsform 6.

Beschreibung von Ausführungsformen
Im Folgenden werden bevorzugte Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen ausführlich beschrieben. In der vorliegenden Beschreibung und den zugehörigen Zeichnungen sind den Komponenten, die im Wesentlichen gleiche Funktionen haben, die gleichen Bezugszeichen zugeordnet und somit auf eine redundante Beschreibung verzichtet.
(Ausführungsform 1)
[Konfiguration der Antennenvorrichtung]
Im Folgenden wird ein Beispiel für die Konfiguration einer Antennenvorrichtung gemäß Ausführungsform 1 mit Bezug auf die 2-8 beschrieben. Es ist zu beachten, dass die Antennenvorrichtung gemäß der vorliegenden Ausführungsform auf eine an einem Fahrzeug montierte Radarvorrichtung angewendet wird.
Zur Klarstellung der Lageverhältnisse der Konfigurationen zeigen die beigefügten Zeichnungen ein gemeinsames orthogonales Koordinatensystem (X, Y, Z) auf der Grundlage einer Vorwärtsrichtung (d.h. einer Zielrichtung der Objekterkennung), in der die Antennenvorrichtung eine elektromagnetische Welle nach außerhalb ihrer eigenen Antennenvorrichtung (nachfolgend „Vorrichtungsäußeres“ genannt) sendet. In der folgenden Beschreibung wird davon ausgegangen, dass eine Plus-Richtung der X-Achse die Vorwärtsrichtung darstellt, in der die Antennenvorrichtung eine elektromagnetische Welle zu dem Vorrichtungsäußeren sendet (im Folgenden als „Vorwärtsrichtung“ abgekürzt), eine Plus-Richtung der Y-Achse eine lateral linke Richtung der Antennenvorrichtung darstellt und eine Plus-Richtung der Z-Achse eine Aufwärtsrichtung der Antennenvorrichtung darstellt (im Folgenden als „Aufwärtsrichtung“ abgekürzt).
2 zeigt einen Zustand, in dem die Antennenvorrichtung U gemäß der vorliegenden Ausführungsform in dem Abdeckelement B (hier ein Stoßfängerelement des Fahrzeugs C) montiert ist.
Die Antennenvorrichtung U gemäß der Ausführungsform ist beispielsweise am Abdeckelement B des Fahrzeugs C befestigt und sendet und empfängt elektromagnetische Wellen durch das Abdeckelement B.
Das Abdeckelement B weist beispielsweise eine dünne Plattenform auf, die sich in einer Richtung senkrecht zum Erdboden erstreckt, wie in 2 gezeigt ist. 2 zeigt einen Zustand, in dem die Plus-Z-Richtung der Antennenvorrichtung U in einer Aufwärtsrichtung (Richtung senkrecht zum Erdboden) des Fahrzeugs C ausgerichtet ist und die Plus-X-Richtung der Antennenvorrichtung U in einer Fahrtrichtung (Richtung horizontal zum Erdboden) des Fahrzeugs C ausgerichtet ist.
3 ist eine Seitenschnittansicht, die eine Konfiguration der Antennenvorrichtung U gemäß der vorliegenden Ausführungsform zeigt. 4 ist eine Draufsicht der Antennenvorrichtung U gemäß der Ausführungsform. 5 ist ein Schaubild der Antennenvorrichtung U gemäß der Ausführungsform von hinten gesehen.
Die Antennenvorrichtung U gemäß der Ausführungsform umfasst eine Leiterplatte 1, einen ersten Antennenabschnitt 2a, einen zweiten Antennenabschnitt 2b, einen Signalverarbeitungs-IC 3, ein Gehäuse 4, eine erste dielektrische Linse 5a, eine zweite dielektrische Linse 5b und eine Halterung 6.
Die Leiterplatte 1 ist eine Platte, auf der der erste Antennenabschnitt 2a, der zweite Antennenabschnitt 2b, der Signalverarbeitungs-IC 3 und dergleichen montiert sind. In einer Plattenoberfläche der Leiterplatte 1 sind der erste Antennenabschnitt 2a, der zweite Antennenabschnitt 2b, der Signalverarbeitungs-IC 3 und dergleichen montiert, wobei eine (nicht gezeigte) Verdrahtung zum elektrischen Verbinden der Komponenten in einem Muster ausgebildet ist.
Die Leiterplatte 1 ist so angeordnet, dass eine Erstreckungsrichtung der Leiterplattenoberfläche parallel zu einer Vorne-Hinten-Richtung verläuft. Mit anderen Worten, die Leiterplatte 1 ist so angeordnet, dass die Erstreckungsrichtung der Leiterplattenoberfläche die Erstreckungsrichtung des Abdeckelements B (hier ungefähr die ±Z-Richtung) schneidet.
Die Konfiguration der Leiterplatte 1 ist in der Erfindung nicht besonders eingeschränkt, wobei als Leiterplatte 1 beispielsweise eine Leiterplatte (engl. PCB für Printed Circuit Board), eine Mehrschicht-Platte oder eine Halbleiterplatte mit eingebautem Signalverarbeitungs-IC 3 verwendet wird.
Der erste Antennenabschnitt 2a ist auf der Leiterplatte 1 angeordnet und sendet die elektromagnetische Welle Fx1 nach vorne. Außerdem empfängt der erste Antennenabschnitt 2a reflektierte Wellen von vorne, welche die elektromagnetischen Wellen Fx1 und Fx2 sind, die von dem ersten Antennenabschnitt 2a und dem zweiten Antennenabschnitt 2b gesendet und von einem Ziel reflektiert und zurückgeworfen werden.
Der zweite Antennenabschnitt 2b ist auf der Leiterplatte 1 in der Minus-Y-Richtung benachbart zu dem ersten Antennenabschnitt 2a angeordnet und sendet die elektromagnetische Welle Fx2 nach vorne. Außerdem empfängt der zweite Antennenabschnitt 2b reflektierte Wellen von vorne, welche die elektromagnetischen Wellen Fx1 und Fx2, die von dem ersten Antennenabschnitt 2a und dem zweiten Antennenabschnitt 2b gesendet und von dem Ziel reflektiert und zurückgeworfen werden.
Als erster Antennenabschnitt 2a und zweiter Antennenabschnitt 2b wird beispielsweise eine längsstrahlende Gruppenantenne mit Richtwirkung in Richtung der Plattenoberfläche der Leiterplatte 1 eingesetzt. Der erste Antennenabschnitt 2a und der zweite Antennenabschnitt 2b dann sind in einem vorderen Bereich der Leiterplatte 1 angeordnet, senden elektromagnetische Wellen Fx1 und Fx2 in Richtung zu einer vorderen Stirnseite der Leiterplatte 1 und parallel zu der Plattenoberfläche der Leiterplatte 1, und empfangen reflektierte Wellen aus der Richtung der vorderen Stirnseite der Leiterplatte 1 parallel zu der Plattenoberfläche der Leiterplatte 1. Die längsstrahlende Gruppenantenne umfasst mehrere Streifenleiter, die so angeordnet sind, dass ihre Längsrichtungen parallel zueinander verlaufen, und sendet und empfängt elektromagnetische Wellen entlang einer Richtung, in der die Streifenleiter angeordnet sind.
Der erste Antennenabschnitt 2a besteht beispielsweise aus drei längsstrahlenden Gruppenantennen (im Folgenden auch als „Antennenelemente“ bezeichnet), die entlang der ±Y-Richtung benachbart angeordnet sind. Auf die gleiche Weise besteht der zweite Antennenabschnitt 2b aus drei längsstrahlenden Gruppenantennen, die entlang der ±Y-Richtung benachbart angeordnet sind. Der erste Antennenabschnitt 2a und der zweite Antennenabschnitt 2b sind dann jeweils als eine phasengesteuerte Gruppenantenne mittels der mehreren Antennenelemente konfiguriert, die entlang der ±Y-Richtung benachbart angeordnet sind.
Der erste Antennenabschnitt 2a und der zweite Antennenabschnitt 2b sind typischerweise dafür konfiguriert, die gleiche Funktion auszuführen. Das heißt, der erste Antennenabschnitt 2a und der zweite Antennenabschnitt 2b senden elektromagnetische Wellen Fx1 und Fx2 mit der gleichen Frequenz und der gleichen Phase zu dem Vorderbereich des Vorrichtungsäußeren. Außerdem empfangen der erste Antennenabschnitt 2a und der zweite Antennenabschnitt 2b reflektierte Wellen, die die vom Ziel reflektierten und zurückgeworfenen elektromagnetischen Wellen Fx1 und Fx2 sind.
Der Signalverarbeitungs-IC 3 überträgt ein Treibersignal einer hohen Frequenz (z.B. ein Millimeterwellen-Frequenzband) zu dem ersten Antennenabschnitt 2a und dem zweiten Antennenabschnitt 2b und veranlasst den ersten Antennenabschnitt 2a und den zweiten Antennenabschnitt 2b, elektromagnetische Wellen Fx1 und Fx2 zu senden (z.B. elektromagnetische Impulskompressionswellen, die aus Impulsfolgen bestehen, oder frequenzmodulierte kontinuierliche elektromagnetische Wellen).
Der Signalverarbeitungs-IC 3 erfasst ein Empfangssignal in Bezug auf die reflektierten Wellen von jeweils dem ersten Antennenabschnitt 2a und dem zweiten Antennenabschnitt 2b, führt eine Objekterkennungsverarbeitung (z.B. Erkennungsverarbeitung und Frequenzanalyseverarbeitung) mit dem Empfangssignal durch und ermittelt die Entfernung zum Ziel (z.B. einem Fahrzeug oder einer Person), eine Richtung, in der sich das Ziel befindet, und zusätzlich eine Reflexionsintensität, eine Geschwindigkeit des Ziels und dergleichen.
Der Signalverarbeitungs-IC 3 schätzt die Richtung des Ziels mittels eines Verfahrens beispielsweise zum Abtasten der Senderichtungen der von den Antennenabschnitten (erster Antennenabschnitt 2a und zweiter Antennenabschnitt 2b) gesendeten elektromagnetischen Wellen Fx1 und Fx2 oder zum Ermitteln der Empfangsphasendifferenz zwischen reflektierten Wellensignalen, die von den jeweiligen Antennenelementen empfangen werden, die in einer Gruppe der Antennenabschnitte (erster Antennenabschnitt 2a und zweiter Antennenabschnitt 2b) angeordnet sind.
Da die Verarbeitung durch den Signalverarbeitungs-IC 3 die gleiche ist wie bei einer bekannten Konfiguration, wird hier eine genauere Beschreibung derselben weggelassen. Der Signalverarbeitungs-IC 3 besteht hauptsächlich aus einem bekannten Mikrocomputer, der beispielsweise eine CPU, einen ROM und einen RAM umfasst, und enthält darüber hinaus eine Treiberschaltung zum Erzeugen eines hochfrequenten Treibersignals, das an den ersten Antennenabschnitt 2a und den zweiten Antennenabschnitt 2b zu übertragen ist, eine Detektionsschaltung zum Durchführen der Empfangsverarbeitung von reflektierten Wellensignalen von dem ersten Antennenabschnitt 2a und dem zweiten Antennenabschnitt 2b, und dergleichen. Es versteht sich jedoch von selbst, dass ein Teil des Signalverarbeitungs-IC 3 auch mittels nur einer dedizierten Hardware-Schaltung ohne CPU oder dergleichen implementiert werden kann.
Das Gehäuse 4 beherbergt die Leiterplatte 1 und unterstützt die erste dielektrische Linse 5a und die zweite dielektrische Linse 5b vor der Leiterplatte 1. Das Gehäuse 4 beherbergt die Leiterplatte 1 typischerweise in einem im Wesentlichen abgedichteten Zustand.
Fensterabschnitte 4a und 4b, durch die der erste Antennenabschnitt 2a und der zweite Antennenabschnitt 2b elektromagnetische Wellen senden und empfangen, sind jeweils auf einer Vorderfläche des Gehäuses 4 ausgebildet, wobei die erste dielektrische Linse 5a und zweite dielektrische Linse 5b an den Fensterabschnitten 4a und 4b befestigt sind (siehe 3).
Als Rohmaterial für das Gehäuse 4 wird beispielsweise ein Metallmaterial oder ein Kunstharzmaterial verwendet. Wenn das Kunstharzmaterial für das Gehäuse 4 verwendet wird, kann ein Produkt, das integral aus dem gleichen Kunstharzmaterial gebildet ist, für das Gehäuse 4 und die dielektrische Linse (erste dielektrische Linse 5a oder zweite dielektrische Linse 5b) verwendet werden.
Die erste dielektrische Linse 5a ist vor dem ersten Antennenabschnitt 2a unterstützt, verengt einen Strahl der elektromagnetischen Welle Fx1, die von dem ersten Antennenabschnitt 2a gesendet wird, und überträgt diesen zu einem Vorderbereich des Vorrichtungsäußeren. Die erste dielektrische Linse 5a fokussiert dann die reflektierten Wellen, die die elektromagnetische Wellen Fx1 und Fx2 sind, die zu dem Vorrichtungsäußeren gesendet und von dem Ziel reflektiert und zurückgeworfen werden, auf den ersten Antennenabschnitt 2a.
Die zweite dielektrische Linse 5b ist vor dem zweiten Antennenabschnitt 2b unterstützt, verengt einen Strahl der elektromagnetischen Welle Fx2 der von dem zweiten Antennenabschnitt 2b gesendet wird, und überträgt diesen zu einem Vorderbereich des Vorrichtungsäußeren. Die zweite dielektrische Linse 5b fokussiert dann die reflektierten Wellen, die die elektromagnetische Wellen Fx1 und Fx2 sind, die zu dem Vorrichtungsäußeren gesendet und von dem Ziel reflektiert und zurückgeworfen werden, auf den zweiten Antennenabschnitt 2b.
Eine vordere Stirnfläche der ersten dielektrischen Linse 5a (die einer „äußeren Stirnfläche“ der Erfindung entspricht) und eine vordere Stirnfläche der zweiten dielektrischen Linse 5b (die der „äußeren Stirnfläche“ der Erfindung entspricht) sind beide dem Abdeckelement B zugewandt. Mit anderen Worten, die Antennenvorrichtung U ist am Abdeckelement B befestigt, so dass eine Richtung (±Y-Richtung), in der der erste Antennenabschnitt 2a und der zweite Antennenabschnitt 2b aneinander angrenzen, parallel zu der Erstreckungsrichtung des Abdeckelements B ist.
Als erste dielektrische Linse 5a und zweite dielektrische Linse 5b wird beispielsweise eine halbzylindrische oder parabolische zylindrische Linse verwendet, die eine konvexen Form in der Plus-X-Richtung aufweist und die sich entlang der ±Y-Richtung erstreckt. Die halbzylindrische oder parabolische zylindrische Linse hat an beliebiger Stelle in ±Y-Richtung im Wesentlichen die gleiche seitliche Querschnittsform (auch als halbkreisförmige zylindrische Form bezeichnet; im Folgenden wird sie allgemein als halbzylindrische Linse bezeichnet). Wenn daher elektromagnetische Wellen, die von den mehreren Antennenelementen gesendet werden, die entlang der ±Y-Richtung angeordnet sind, vom Ziel reflektiert werden und an den Antennenelementen ankommen, können die elektromagnetischen Wellen daran gehindert werden, sich in voneinander verschiedene Richtwirkungsrichtungen zu wenden (das gleiche gilt für den ersten Antennenabschnitt 2a oder den zweiten Antennenabschnitt 2b). Hierdurch ist es möglich, eine Beeinträchtigung der Genauigkeit der Objekterkennung aufgrund gegenseitiger Störungen oder aufgrund einer Änderung der Phasendifferenz zu unterdrücken.
Die vordere Stirnfläche der ersten dielektrischen Linse 5a ragt weiter nach vorne als die vordere Stirnfläche der zweiten dielektrischen Linse 5b (siehe 4). Mit anderen Worten, der Abstand D1 zwischen der vorderen Stirnfläche der ersten dielektrischen Linse 5a und einer Innenfläche des Abdeckelements B (im Folgenden als „erster Stirnflächenzwischenabstand“ bezeichnet) ist kürzer als der Abstand D2 zwischen der vorderen Stirnfläche der zweiten dielektrischen Linse 5b und der Innenfläche des Abdeckelements B (im Folgenden als „zweiter Stirnflächenzwischenabstand“ bezeichnet).
Die Differenz zwischen einem Vorwärtsvorsprungsbetrag der vorderen Stirnfläche der ersten dielektrischen Linse 5a und einem Vorwärtsvorsprungsbetrag der vorderen Stirnfläche der zweiten dielektrischen Linse 5b ist typischerweise auf ungefähr λ/4×(2m-1) eingestellt, wobei λ eine Freiraumwellenlänge der elektromagnetischen Wellen Fx1 und Fx2 bezeichnet und m eine beliebige positive ganze Zahl bezeichnet. Mit anderen Worten, die Differenz zwischen dem ersten Stirnflächenzwischenabstand D1 und dem zweiten Stirnflächenzwischenabstand D2 ist auf ungefähr λ/4×(2m-1) eingestellt, wobei λ eine Freiraumwellenlänge der elektromagnetischen Wellen Fx1 und Fx2 bezeichnet und m eine beliebige positive ganze Zahl bezeichnet. Hierbei umfasst „ungefähr“ einen Toleranzbereich (z.B. ungefähr 1 mm) aufgrund eines Herstellungsfehlers (im Folgenden ebenso).
Die Einstellung der Differenz zwischen dem Vorwärtsvorsprungsbetrag der vorderen Stirnfläche der ersten dielektrischen Linse 5a und dem Vorwärtsvorsprungsbetrag der vorderen Stirnfläche der zweiten dielektrischen Linse 5b erfolgt beispielsweise durch Einstellen der Linsendicke jeweils der ersten dielektrischen Linse 5a und der zweiten dielektrischen Linse 5b, der Anordnungspositionen, der relativen Dielektrizitätskonstanten oder der Aperturdurchmesser.
Hierdurch ist es möglich, „eine wieder-reflektierte Welle, die erzeugt wird, wenn die von dem ersten Antennenabschnitt 2a gesendete elektromagnetische Welle Fx1 vom Abdeckelement B reflektiert wird, von der ersten dielektrischen Linse 5a erneut reflektiert wird und zu dem Vorrichtungsäußeren läuft“ und „eine reflektierte Welle, die erzeugt wird, wenn die von dem zweiten Antennenabschnitt 2b gesendete elektromagnetische Welle Fx2 vom Abdeckelement B reflektiert wird, von der zweiten dielektrischen Linse 5b erneut reflektiert wird und zu dem Vorrichtungsäußeren läuft“ zu veranlassen, sich gegenseitig zu auszulöschen (wie später mit Bezug auf 6 beschrieben wird).
Um beispielsweise die Phase der Direktdurchgangswelle und die Phase der wieder-reflektierten Welle nicht in die entgegengesetzte Phasenbeziehung zu bringen, wenn die elektromagnetischen Wellen Fx1 und Fx2 gesendet werden, sind der erste Stirnflächenzwischenabstand D1 und der zweite Stirnflächenzwischenabstand D2 so eingestellt, dass sie jeweils die folgenden Ausdrücke 1 und 2 erfüllen: $λ / 4 \times 2 i - β < D1 < λ / 4 \times 2 i + β$
und $λ / 4 \times 2 j - β < D2 < λ / 4 \times 2 j + β$
wobei i und j beliebige positive ganze Zahlen bezeichnen und β einen Toleranzabstand von λ/8 bezeichnet.
Rohmaterialien, die die erste dielektrische Linse 5a und die zweite dielektrische Linse 5b bilden, können beliebig sein, wobei beispielsweise Acrylharz, Tetrafluorethylenharz, Polystyrenharz, Polycarbonatharz, Polybutylenterephthalatharz, Polyphenylenharz, Polypropylenharz, syndiotaktisches Polystyrenharz oder ABS-Harz verwendet wird.
Die Halterung 6 hält das Gehäuse 4 und fixiert das Gehäuse 4 am Abdeckelement B in einem vorderen Bereich des Gehäuses 4. Die Halterung 6 fixiert das Gehäuse 4 am Abdeckelement B beispielsweise mittels eines Befestigungselements, wie z.B. eines doppelseitigen Klebebands oder einer Schraube.
Die Halterung 6 fixiert das Gehäuse 4 am Abdeckelement B so, dass beispielsweise die Transmissionsrichtungen der elektromagnetischen Wellen Fx1 und Fx2 eine Richtung horizontal zum Erdboden sind.
[Verhalten der elektromagnetischen Welle bei Betrieb der Antennenvorrichtung]
Als nächstes wird das Verhalten elektromagnetischer Wellen bei Betrieb der Antennenvorrichtung U gemäß der vorliegenden Ausführungsform mit Bezug auf die 6 und 7 beschrieben.
6 zeigt das Verhalten elektromagnetischer Wellen bei Betrieb der Antennenvorrichtung U gemäß der vorliegenden Ausführungsform.
7 zeigt das Verhalten elektromagnetischer Wellen bei Betrieb der Antennenvorrichtung Ua gemäß einem Vergleichsbeispiel. Die Antennenvorrichtung Ua gemäß dem Vergleichsbeispiel unterscheidet sich von der Antennenvorrichtung U gemäß der vorliegenden Ausführungsform dadurch, dass der erste Stirnflächenzwischenabstand D1 und der zweite Stirnflächenzwischenabstand D2 gleich sind.
Wie in den 6 und 7 gezeigt ist, erreichen in den Antennenvorrichtungen U und Ua die elektromagnetische Welle Fx1, die vom ersten Antennenabschnitt 2a nach vorne gesendet wird, und die elektromagnetische Welle Fx2, die vom zweiten Antennenabschnitt 2b nach vorne gesendet wird, das Abdeckelement B im Wesentlichen gleichphasig.
Zu diesem Zeitpunkt durchläuft der größte Teil der von dem ersten Antennenabschnitt 2a gesendeten elektromagnetischen Welle Fx1 (nachfolgend als „direkte Durchgangswelle Fa1“ bezeichnet) unverändert das Abdeckelement B, aber ein Teil Fb1 (nachfolgend als „wieder-reflektierte Welle Fb1“ bezeichnet) der elektromagnetischen Welle Fx1 wird vom Abdeckelement B reflektiert, kehrt dann zu der Seite der ersten dielektrischen Linse 5a zurück, wird von der ersten dielektrischen Linse 5a erneut reflektiert und zu dem Vorrichtungsäußeren übertragen.
Außerdem durchläuft der größte Teil der von dem zweiten Antennenabschnitt 2b gesendeten elektromagnetischen Welle Fx2 (nachfolgend als „direkte Durchgangswelle Fa2“ bezeichnet) unverändert das Abdeckelement B, aber ein Teil Fb2 (nachfolgend als „wieder-reflektierte Welle Fb2“ bezeichnet) der elektromagnetischen Welle Fx2 wird vom Abdeckelement B reflektiert, kehrt dann zu der Seite der zweiten dielektrischen Linse 5b zurück, wird von der zweiten dielektrischen Linse 5b erneut reflektiert und zu dem Vorrichtungsäußeren übertragen.
Unter der Annahme, dass die Abstände (erster Stirnflächenzwischenabstand D1 und zweiter Stirnflächenzwischenabstand D2) zwischen den vorderen Stirnflächen der Antennenvorrichtungen U und Ua und der Innenfläche des Abdeckelements B so eingestellt sind, dass die direkten Durchgangswellen Fa1 und Fa2 und die wieder-reflektierten Wellen Fb1 und Fb2 gleichphasig sind, ist der Einfluss der wieder-reflektierten Wellen Fb1 und Fb2 auf die Ausgangsgewinne der Antennenvorrichtungen U und Ua gering. Tatsächlich ändern sich jedoch die Abstände zwischen den Antennenvorrichtungen U und Ua und dem Abdeckelement B durch Vibrationen oder dergleichen der mit den Antennenvorrichtungen U und Ua ausgestatteten Fahrzeuge.
Wenn zu diesem Zeitpunkt, wie in der Antennenvorrichtung Ua gemäß dem Vergleichsbeispiel gezeigt (siehe 7), der erste Stirnflächenzwischenabstand D1 und der zweite Stirnflächenzwischenabstand D2 gleich sind, wie oben mit Bezug auf 1 beschrieben worden ist, wirken die wieder-reflektierten Wellen Fb1 und Fb2 so, dass sie die Direktdurchgangswellen Fa1 und Fa2 auslöschen, und bewirken eine Verringerung des Ausgangsgewinns der Antennenvorrichtung Ua.
In diesem Zusammenhang ist in der Antennenvorrichtung U gemäß der Ausführungsform die Differenz zwischen dem ersten Stirnflächenzwischenabstand D1 und dem zweiten Stirnflächenzwischenabstand D2 auf ungefähr λ/4×(2m-1) eingestellt. Daher befinden sich die Phase der wieder-reflektierten Welle Fb1, die aufgrund der vom ersten Antennenabschnitt 2a gesendeten elektromagnetischen Welle Fx1 erzeugt wird, und die Phase der wieder-reflektierten Welle Fb2, die aufgrund der vom zweiten Antennenabschnitt 2b gesendeten elektromagnetischen Welle Fx2 erzeugt wird, in der entgegengesetzten Phasenbeziehung und löschen sich gegenseitig aus. Dadurch kann in der Antennenvorrichtung U gemäß der Ausführungsform das Ausmaß der wieder-reflektierten Wellen Fb1 und Fb2, die den direkten Durchgangswellen Fa1 und Fa2 überlagert sind, reduziert werden. Dadurch ist es möglich, die Situation zu unterdrücken, in der die Ausgangsgewinne der elektromagnetischen Wellen Fx1 und Fx2 aufgrund der Positionsverschiebung der Antennenvorrichtung U reduziert werden.
8 ist ein Graph, der die Amplituden der wieder-reflektierten Wellen Fb1 und Fb2 in der Antennenvorrichtung U gemäß der vorliegenden Ausführungsform in Bezug auf die Position der Antennenvorrichtung U zeigt. In 8 stellt die horizontale Achse die Position der Antennenvorrichtung U ausgehend vom Abdeckelement B dar, und die vertikale Achse stellt eine Amplitude der reflektierten Welle Fb1 dar, die aufgrund der von dem ersten Antennenabschnitt 2a gesendeten elektromagnetischen Welle Fx1 erzeugt wird, eine Amplitude der reflektierten Welle Fb2, die aufgrund der von dem zweiten Antennenabschnitt 2b gesendeten elektromagnetischen Welle Fx2 erzeugt wird, und eine Amplitude der kombinierten Komponente Fb-all der wieder-reflektierten Welle Fb1 und der wieder-reflektierten Welle Fb2.
Wie in 8 gezeigt ist, sind in der Antennenvorrichtung U gemäß der Ausführungsform die wieder-reflektierte Welle Fb1 und die wieder-reflektierte Welle Fb2 unabhängig von der Position der Antennenvorrichtung U in der entgegengesetzten Phasenbeziehung, weil die Differenz zwischen dem ersten Stirnflächenzwischenabstand D1 und dem zweiten Stirnflächenzwischenabstand D2 auf ungefähr λ/4×(2m-1) eingestellt ist (siehe obiger Ausdruck 1),. Daher wird die kombinierte Komponente Fb-all der wieder-reflektierten Welle Fb1 und der wieder-reflektierten Welle Fb2 unabhängig von der Position der Antennenvorrichtung U gleich Null.
Selbst wenn die Differenz zwischen dem ersten Stirnflächenzwischenabstand D1 und dem zweiten Stirnflächenzwischenabstand D2 nicht genau gleich etwa λ/4×(2m-1) ist, ist es dann, wenn der erste Stirnflächenzwischenabstand D1 und der zweite Stirnflächenzwischenabstand D2 unterschiedlich sind, möglich, die wieder-reflektierte Welle Fb1 und die wieder-reflektierte Welle Fb2 zu veranlassen, sich gegenseitig zu schwächen, und es ist möglich, das Ausmaß der wieder-reflektierten Wellen Fb1 und Fb2, die den direkten Durchgangswellen Fa1 und Fa2 überlagert sind, im Vergleich zu dem Fall zu verringern, in dem der erste Stirnflächenzwischenabstand D1 und der zweite Stirnflächenzwischenabstand D2 gleich sind.
Durch die Einstellung des ersten Stirnflächenzwischenabstandes D1 und des zweiten Stirnflächenzwischenabstandes D2 so, dass sie sich voneinander unterscheiden, kann entweder der erste Antennenabschnitt 2a oder der zweite Antennenabschnitt 2b einen hohen Ausgangsgewinn und Empfangsgewinn gewährleisten, wodurch die Robustheit gegenüber der Positionsverschiebung der Antennenvorrichtung U verbessert wird.
Die 9A und 9B zeigen Simulationsergebnisse der Überprüfung der Radarleistung der Antennenvorrichtung U gemäß der vorliegenden Ausführungsform und der Antennenvorrichtung Ua gemäß dem Vergleichsbeispiel.
In der Simulation senden der erste Antennenabschnitt 2a und der zweite Antennenabschnitt 2b jeweils eine elektromagnetische Welle, wobei die Funkwellenintensität (d.h. der Empfangsgewinn) der Reflexionswellen von einem vorbestimmten Ziel, die an jeweils dem ersten Antennenabschnitt 2a und dem zweiten Antennenabschnitt 2b empfangen wird, berechnet wird. In der Simulation wird der Empfangsgewinn für jeden Abstand zwischen dem Abdeckelement B und den Antennenvorrichtungen U und Ua berechnet, während die Abstände zwischen der Innenfläche des Abdeckelements B und den vorderen Stirnflächen der Antennenvorrichtungen U und Ua (d.h. der erste Stirnflächenzwischenabstand D1 und der zweite Stirnflächenzwischenabstand D2) verändert werden. Die Aufnahmepunkte der Simulationsergebnisse sind miteinander verbunden, um die Graphenlinien zu zeichnen.
Die Linien in 9A zeigen die Simulationsergebnisse der Antennenvorrichtung U gemäß der Ausführungsform und stellen Folgendes dar:

gestrichelte Linie: Empfangsgewinn am ersten Antennenabschnitt 2a;
abwechselnd lang und kurz gestrichelte Linie: Empfangsgewinn am zweiten Antennenabschnitt 2b; und
durchgezogene Linie: Summe aus Empfangsgewinn am ersten Antennenabschnitt 2a und Empfangsgewinn am zweiten Antennenabschnitt 2b.

Die Linien in 9B zeigen die Simulationsergebnisse der Antennenvorrichtung Ua gemäß dem Vergleichsbeispiel und stellen Folgendes dar:

Wie in 9B gezeigt ist, erscheint in der Antennenvorrichtung Ua gemäß dem Vergleichsbeispiel ein Bereich, in dem die Funkwellenintensität abnimmt (Position bei 5 mm und Position bei 7 mm in 9B), an mehreren Positionen in Abhängigkeit von dem Abstand zwischen dem Abdeckelement B und der vorderen Stirnfläche der Antennenvorrichtung Ua. Das heißt, in der Antennenvorrichtung Ua gemäß dem Vergleichsbeispiel wird der Ausgangsgewinn der Antennenvorrichtung Ua durch eine leichte Positionsverschiebung der Antennenvorrichtung Ua verringert, und dadurch wird der Empfangsgewinn an der Antennenvorrichtung Ua verringert. Das heißt, in der Antennenvorrichtung Ua gemäß dem Vergleichsbeispiel wird die Genauigkeit der Objekterkennung durch die Positionsverschiebung der Antennenvorrichtung Ua erheblich beeinträchtigt.
Wie andererseits aus 9A ersichtlich ist, ist in der Antennenvorrichtung U gemäß der Ausführungsform auch dann, wenn der Abstand zwischen dem Abdeckelement B und der vorderen Stirnfläche der Antennenvorrichtung U verändert wird, die Summe aus Empfangsgewinn des ersten Antennenabschnitts 2a und Empfangsgewinn des zweiten Antennenabschnitts 2b im Wesentlichen ein konstanter Empfangsgewinn (durchgezogene Linie in 9A). Das heißt, die Antennenvorrichtung U gemäß der Ausführungsform kann auch bei verschobener Antennenvorrichtung U die Situation unterdrücken, in der die Genauigkeit der Objekterkennung übermäßig beeinträchtigt wird, im Gegensatz zur Antennenvorrichtung Ua gemäß dem Vergleichsbeispiel.
[Wirkungen]
Wie oben beschrieben worden ist, umfasst die Antennenvorrichtung U gemäß der Ausführungsform einen ersten und einen zweiten Antennenabschnitt 2a und 2b, die entlang der Richtung orthogonal zur Vorderseite benachbart angeordnet sind und jeweils elektromagnetische Wellen Fx1 und Fx2 nach vorne senden, sowie eine erste und eine zweite dielektrische Linse 5a und 5b, die vor dem ersten und dem zweiten Antennenabschnitt 2a und 2b angeordnet sind und die jeweils die Strahlen der von dem ersten und dem zweiten Antennenabschnitt 2a und 2b gesendeten elektromagnetischen Wellen Fx1 und Fx2 verengen, um sie zu dem Vorrichtungsäußeren zu übertragen, wobei die vordere Stirnfläche (äußere Stirnfläche) der ersten dielektrischen Linse 5a weiter nach vorne ragt als die vordere Stirnfläche (äußere Stirnfläche) der zweiten dielektrischen Linse 5b.
Somit ist es möglich, gemäß der Antennenvorrichtung U gemäß der Ausführungsform dann, wenn elektromagnetische Wellen Fx1 und Fx2 zu dem Vorrichtungsäußeren gesendet werden, „eine wieder-reflektierte Welle Fb1, die erzeugt wird, wenn die vom ersten Antennenabschnitt 2a gesendete elektromagnetische Welle Fx1 vom Abdeckelement B reflektiert wird, von der ersten dielektrischen Linse 5a erneut reflektiert wird und zu dem Vorrichtungsäußeren läuft“ und „eine wieder-reflektierte Welle Fb2, die erzeugt wird, wenn die von dem zweiten Antennenabschnitt 2b gesendete elektromagnetische Welle Fx2 von dem Abdeckelement B reflektiert wird, von der zweiten dielektrischen Linse 5b erneut reflektiert wird und zu dem Vorrichtungsäußeren läuft“ zu veranlassen, sich gegenseitig auszulöschen. Dadurch ist es möglich, selbst dann, wenn sich der Abstand zwischen der Antennenvorrichtung U und dem Abdeckelement B durch Vibrationen während der Fahrt oder dergleichen ändert, die Situation zu unterdrücken, in der der Ausgangsgewinn und der Eingangsgewinn aufgrund der vorstehend beschriebenen wieder-reflektierten Wellen Fb1 und Fb2 verringert werden.
Insbesondere wird in der Antennenvorrichtung U gemäß der Ausführungsform die Differenz zwischen dem Vorwärtsvorsprungsbetrag der vorderen Stirnfläche der ersten dielektrischen Linse 5a und dem Vorwärtsvorsprungsbetrag der vorderen Stirnfläche der zweiten dielektrischen Linse 5b (oder die Differenz zwischen dem Abstand zwischen der vorderen Stirnfläche der ersten dielektrischen Linse 5a und dem Abdeckelement B und dem Abstand zwischen der vorderen Stirnfläche der zweiten dielektrischen Linse 5b und dem Abdeckelement B) auf ungefähr λ/4×(2m-1) eingestellt. Dadurch können die wieder-reflektierte Welle Fb1 und die wieder-reflektierte Welle Fb2 so wirken, dass sie sich effektiver gegenseitig auslöschen.
(Ausführungsform 2)
Als nächstes wird eine Antennenvorrichtung U gemäß Ausführungsform 2 mit Bezug auf die 10 bis 12 beschrieben. Die Antennenvorrichtung U gemäß der vorliegenden Erfindung unterscheidet sich von der Ausführungsform 1 in den Konfigurationen der ersten dielektrischen Linse 5a und der zweiten dielektrischen Linse 5b. Die Beschreibung der Konfigurationen, die ähnlich wie in Ausführungsform 1 sind, wird weggelassen (im Folgenden gilt das Gleiche für andere Ausführungsformen).
10 ist eine Draufsicht der Antennenvorrichtung U gemäß der vorliegenden Ausführungsform. 11 ist ein Schaubild der Antennenvorrichtung U gemäß der vorliegenden Ausführungsform von hinten gesehen.
Die erste dielektrische Linse 5a gemäß der Ausführungsform ist aus einer Linse gebildet, die an einem vorderen Endabschnitt eine halbzylindrische Form aufweist. Andererseits ist die zweite dielektrische Linse 5b gemäß der Ausführungsform aus einer Linse gebildet, die am vorderen Endabschnitt eine Kuppel- oder Rotationsparaboloidform aufweist.
Die dielektrische Linse mit der halbzylindrischen Form verengt den Strahl nur in ±Z-Richtung, während die dielektrische Linse mit der Kuppel- oder Rotationsparaboloidform den Strahl sowohl in ±Z-Richtung als auch in ±Y-Richtung verengt. Daher ist die dielektrische Linse mit der Kuppel- oder Rotationsparaboloidform nützlicher als die dielektrische Linse mit der halbzylindrischen Form, da sie den Strahl einer elektromagnetischen Welle weiter verengen kann.
Auch in der Antennenvorrichtung U gemäß der Ausführungsform ist es wünschenswert, dass die Differenz zwischen dem Vorwärtsvorsprungsbetrag der vorderen Stirnfläche der ersten dielektrischen Linse 5a und dem Vorwärtsvorsprungsbetrag der vorderen Stirnfläche der zweiten dielektrischen Linse 5b (d.h. die Differenz zwischen dem ersten Stirnflächenzwischenabstand D1 und dem zweiten Stirnflächenzwischenabstand D2) ungefähr λ/4×(2m-1) beträgt, so dass sich die wieder-reflektierte Welle Fb1 und die wieder-reflektierte Welle Fb2 gegenseitig auslöschen. 10 deutet einen Aspekt an, in dem der Vorwärtsvorsprungsbetrag der vorderen Stirnfläche der ersten dielektrischen Linse 5a um λ/4 größer ist als der Vorwärtsvorsprungsbetrag der vorderen Stirnfläche der zweiten dielektrischen Linse 5b.
Wenn wie in der Ausführungsform jedoch für die erste dielektrische Linse 5a und die zweite dielektrische Linse 5b Linsen mit unterschiedlichen Formen verwendet werden, wird die Differenz zwischen dem ersten Stirnflächenzwischenabstand D1 und dem zweiten Stirnflächenzwischenabstand D2 auf der Grundlage der durchschnittlichen Vorsprungspositionen der entsprechenden Linsen auf ungefähr λ/4×(2m-1) eingestellt. Da beispielsweise die vordere Stirnfläche der kuppelförmigen dielektrischen Linse eine Form aufweist, die im Vergleich zu der vorderen Stirnfläche der halbzylindrischen dielektrischen Linse in verschiedene Richtungen zurückgesetzt ist, selbst wenn der Abstand von einer Spitze der vorderen Stirnfläche der kuppelförmigen dielektrischen Linse gleich dem Abstand von einer Spitze der vorderen Stirnfläche der halbzylindrischen dielektrischen Linse ist, ist die durchschnittliche Vorsprungsposition der vorderen Stirnfläche der kuppelförmigen dielektrischen Linse eine Position, die näher an der Basisendseite liegt als die durchschnittliche Vorsprungsposition der vorderen Stirnfläche der halbzylindrischen dielektrischen Linse (siehe die Referenzposition von D2 in 10).
12 zeigt ein Simulationsergebnis der Überprüfung der Radarleistung der Antennenvorrichtung U gemäß der vorliegenden Ausführungsform in der gleichen Weise wie 9A.
Die Linien in 12 stellen Folgendes dar:

Wie in 12 gezeigt ist, ist auch in der Antennenvorrichtung U gemäß der Ausführungsform selbst dann, wenn sich der Abstand zwischen dem Abdeckelement B und der Antennenvorrichtung U ändert, der gesamte Empfangsgewinn des ersten Antennenabschnitts 2a und des zweiten Antennenabschnitts 2b im Wesentlichen ein konstanter Empfangsgewinn (durchgezogene Linie in 12A). Das heißt, die Antennenvorrichtung U gemäß der Ausführungsform kann ebenfalls in der gleichen Weise wie die Antennenvorrichtung U gemäß Ausführungsform 1 die Situation unterdrücken, in der die Genauigkeit der Objekterkennung übermäßig beeinträchtigt wird, selbst wenn die Antennenvorrichtung U verschoben wird.
Die 13A und 13B zeigen einen Vergleich der Empfangsgewinne der Antennenvorrichtung Ua gemäß dem Vergleichsbeispiel (siehe 7), der Antennenvorrichtung U gemäß Ausführungsform 1 und der Antennenvorrichtung U gemäß Ausführungsform 2.
13A zeigt Empfangsgewinne (hier kombinierte Gewinne, die durch Summierung des Empfangsgewinns des ersten Antennenabschnitts 2a und des Empfangsgewinns des zweiten Antennenabschnitts 2b erhalten werden), wenn die Abstände zwischen dem Abdeckelement B und den vorderen Stirnflächen der Antennenvorrichtungen U und Ua geändert werden, für jeden der Abstände. 13B zeigt Änderungsbeträge der kombinierten Gewinne, wenn die Abstände zwischen dem Abdeckelement B und den vorderen Stirnflächen der Antennenvorrichtungen U und Ua verändert werden.
Die Linien in 13A stellen Folgendes dar:

gestrichelte Linie: Empfangsgewinn an der Antennenvorrichtung Ua gemäß dem Vergleichsbeispiel;
abwechselnde lang und kurz gestrichelte Linie: Empfangsgewinn an der Antennenvorrichtung U gemäß Ausführungsform 1; und
durchgezogene Linie: Empfangsgewinn an der Antennenvorrichtung U gemäß Ausführungsform 2.

Wie in den 13A und 13B gezeigt ist, werden in der Antennenvorrichtung U gemäß Ausführungsform 1 und in der Antennenvorrichtung U gemäß Ausführungsform 2 selbst dann, wenn die Antennenvorrichtung U verschoben ist, die Änderungsbeträge des Empfangsgewinns im Vergleich zur Antennenvorrichtung Ua gemäß dem Vergleichsbeispiel verringert. Das heißt, die Antennenvorrichtung U gemäß Ausführungsform 1 und die Antennenvorrichtung U gemäß Ausführungsform 2 können die Änderungsbeträge des Ausgangsgewinns selbst dann reduzieren, wenn die Antennenvorrichtung U verschoben ist, im Gegensatz zur Antennenvorrichtung Ua gemäß dem Vergleichsbeispiel. Dadurch ist es möglich, die Situation zu unterdrücken, in der sich die Genauigkeit der Objekterkennung übermäßig verschlechtert.
Wie oben beschrieben worden ist, ist es wie bei der Antennenvorrichtung U gemäß der vorliegenden Ausführungsform selbst dann, wenn sich die Linsenform der ersten dielektrischen Linse 5a und die Linsenform der zweiten dielektrischen Linse 5b voneinander unterscheiden, möglich, die Situation zu unterdrücken, in der der Ausgangsgewinn und der Empfangsgewinn aufgrund der wieder-reflektierten Wellen Fb1 und Fb2 verringert werden, indem die erste dielektrische Linse 5a und die zweite dielektrische Linse 5b so eingestellt werden, dass der erste Stirnflächenzwischenabstand D1 und der zweite Stirnflächenzwischenabstand D2 voneinander verschieden sind.
Da in der Antennenvorrichtung U gemäß der vorliegenden Ausführungsform jedoch der Änderungsbetrag des Empfangsgewinns, wenn sich der Abstand zwischen dem Abdeckelement B und der Antennenvorrichtung U ändert, größer ist als derjenige der Antennenvorrichtung U gemäß Ausführungsform 1, ist die Antennenvorrichtung U gemäß Ausführungsform 1 besser geeignet.
(Ausführungsform 3)
Als nächstes wird die Antennenvorrichtung U gemäß Ausführungsform 3 mit Bezug auf die 14 und 15 beschrieben. Die Antennenvorrichtung U gemäß der vorliegenden Ausführungsform unterscheidet sich von der Ausführungsform 1 dadurch, dass sie einen dritten Antennenabschnitt 2c und eine dritte dielektrische Linse 5c aufweist.
14 ist eine Draufsicht der Antennenvorrichtung U gemäß der vorliegenden Ausführungsform.
15 ist ein Graph, der die Amplitude einer wieder-reflektierten Welle in der Antennenvorrichtung U gemäß der vorliegenden Ausführungsform in Bezug auf die Position der Antennenvorrichtung U (die Position in X-Achsenrichtung) zeigt. Die Linien in 15 stellen Folgendes dar:

Fb1: Amplitude einer wieder-reflektierten Welle aufgrund einer elektromagnetischen Welle Fx1, die von dem ersten Antennenabschnitt 2a gesendet wird;
Fb2: Amplitude einer wieder-reflektierten Welle aufgrund einer elektromagnetischen Welle Fx2, die von dem zweiten Antennenabschnitt 2b gesendet wird;
Fb3: Amplitude einer wieder-reflektierten Welle aufgrund einer elektromagnetischen Welle Fx3, die von dem dritten Antennenabschnitt 2c gesendet wird; und
Fb-all: Kombination aus wieder-reflektierter Welle Fb1, wieder-reflektierter Welle Fb2 und wieder-reflektierter Welle Fb3.

Der dritte Antennenabschnitt 2c ist auf der Seite der Minus-Y-Richtung benachbart zum zweiten Antennenabschnitt 2b auf der Leiterplatte 1 angeordnet, sendet die elektromagnetische Welle Fx3 nach vorne und empfängt reflektierte Wellen von vorne, die elektromagnetische Wellen Fx1, Fx2 und Fx3 sind, die vom Ziel reflektiert und zurückgeworfen werden. Der dritte Antennenabschnitt 2c besteht aus drei längsstrahlenden Gruppenantennen, die wie der erste Antennenabschnitt 2a und der zweite Antennenabschnitt 2b entlang der ±Y-Richtung angeordnet sind.
Der dritte Antennenabschnitt 2c ist dafür konfiguriert, die gleiche Funktion auszuführen wie der erste Antennenabschnitt 2a und der zweite Antennenabschnitt 2b. Das heißt, der erste Antennenabschnitt 2a, der zweite Antennenabschnitt 2b und der dritte Antennenabschnitt 2c senden elektromagnetische Wellen Fx1, Fx2 und Fx3 mit der gleichen Frequenz und der gleichen Phase zu dem Vorderbereich des Vorrichtungsäußeren. Der erste Antennenabschnitt 2a, der zweite Antennenabschnitt 2b und der dritte Antennenabschnitt 2c empfangen dann jeweils reflektierte Wellen, die die elektromagnetischen Wellen Fx1, Fx2 und Fx3 sind, die vom Ziel reflektiert und zurückgeworfen werden.
Die dritte dielektrische Linse 5c ist vor dem dritten Antennenabschnitt 2c unterstützt, verengt einen Strahl der vom dritten Antennenabschnitt 2c gesendeten elektromagnetischen Welle Fx3 und überträgt diesen zu einem Vorderbereich des Vorrichtungsäußeren. Die dritte dielektrische Linse 5c fokussiert dann die reflektierten Wellen, die die elektromagnetische Wellen Fx1, Fx2 und Fx3 sind, die zu dem Vorrichtungsäußeren gesendet und vom Ziel zurückgeworfen werden, auf den dritten Antennenabschnitt 2c.
In der Antennenvorrichtung U gemäß der vorliegenden Ausführungsform sorgt die Einstellung des Vorsprungsbetrags der vorderen Stirnfläche jeweils der ersten dielektrischen Linse 5a, der zweiten dielektrischen Linse 5b und der dritten dielektrischen Linse 5c für eine Auslöschungswirkung der wieder-reflektierten Wellen Fb1, Fb2 und Fb3, die erzeugt werden, wenn die elektromagnetischen Wellen Fx1, Fx2 und Fx3 von dem Abdeckelement B reflektiert und von den vorderen Stirnflächen jeweils der ersten dielektrischen Linse 5a, der zweiten dielektrischen Linse 5b und der dritten dielektrischen Linse 5c erneut reflektiert werden.
Insbesondere unterscheiden sich die Vorsprungsbeträge der vorderen Stirnflächen der ersten dielektrischen Linse 5a, der zweiten dielektrischen Linse 5b und der dritten dielektrischen Linse 5c voneinander beispielsweise um ungefähr λ/6. So ist beispielsweise der Vorsprungsbetrag der vorderen Stirnfläche der zweiten dielektrischen Linse 5b um λ/6 größer als der Vorsprungsbetrag der vorderen Stirnfläche der dritten dielektrischen Linse 5c, und der Vorsprungsbetrag der vorderen Stirnfläche der ersten dielektrischen Linse 5a ist um 2×λ/6 größer als der Vorsprungsbetrag der vorderen Stirnfläche der dritten dielektrischen Linse 5c. Mit anderen Worten, der Abstand D2 in Bezug auf das Abdeckelement B, das vor der vorderen Stirnfläche der zweiten dielektrischen Linse 5b angeordnet ist, ist um λ/6 kleiner als der Abstand D3 in Bezug auf das Abdeckelement B, das vor der vorderen Stirnfläche der dritten dielektrischen Linse 5c angeordnet ist, und der Abstand D1 in Bezug auf das Abdeckelement B, das vor der vorderen Stirnfläche der ersten dielektrischen Linse 5a angeordnet ist, ist um 2×λ/6 kleiner als der Abstand D3 in Bezug auf das Abdeckelement B, das vor der vorderen Stirnfläche der dritten dielektrischen Linse 5c angeordnet ist.
Dies ermöglicht einer reflektierten Welle Fb1 aufgrund der vom ersten Antennenabschnitt 2a gesendeten elektromagnetischen Welle Fx1, einer reflektierten Welle Fb2 aufgrund der vom zweiten Antennenabschnitt 2b gesendeten elektromagnetischen Welle Fx2 und einer reflektierten Welle Fb3 aufgrund der vom dritten Antennenabschnitt 2c gesendeten elektromagnetischen Welle Fx3, unabhängig von der Position der Antennenvorrichtung U so zu wirken, dass sie sich gegenseitig auslöschen, wie in 15 gezeigt ist.
In der obigen Ausführungsform ist der Aspekt dargestellt, in dem drei Sätze, die jeweils einen Antennenabschnitt und eine dielektrische Linse aufweisen, entlang der ±Y-Richtung benachbart angeordnet sind, jedoch ist die vorliegende Erfindung auch auf eine Antennenvorrichtung U anwendbar, die n (n ist eine beliebige positive ganze Zahl) Antennenabschnitte aufweist, die entlang der ±Y-Richtung benachbart angeordnet sind und elektromagnetische Wellen nach vorne senden, sowie n dielektrische Linsen, die jeweils vor den n Antennenabschnitten angeordnet sind, Strahlen der von den n jeweiligen Antennenabschnitten gesendeten elektromagnetischen Wellen verengen und zu dem Vorrichtungsäußeren übertragen.
In diesem Fall können jeweils die Vorwärtsvorsprungsbeträge der vorderen Stirnflächen der n dielektrischen Linsen so eingestellt sein, dass sie sich um ungefähr λ×(2m-1)/(n×2) voneinander unterscheiden. Mit anderen Worten, die Abstände in Bezug auf das Abdeckelement B, das vor den vorderen Stirnflächen der n dielektrischen Linsen angeordnet ist, können so eingestellt sein, dass sie um ungefähr λ×(2m-1)/(n×2) voneinander abweichen. In einem Aspekt, in dem beispielsweise vier Sätze mit jeweils einem Antennenabschnitt und einer dielektrischen Linse angeordnet sind, werden die Vorwärtsvorsprungsbeträge der vorderen Stirnflächen der vier dielektrischen Linsen um ungefähr λ/8 unterschiedlich eingestellt. Außerdem werden in einem Aspekt, in dem fünf Sätze mit jeweils einem Antennenabschnitt und einer dielektrischen Linse angeordnet sind, die Vorwärtsvorsprungsbeträge der vorderen Stirnflächen der fünf dielektrischen Linsen um ungefähr λ/10 unterschiedlich eingestellt.
Mit anderen Worten, die äußeren Stirnflächen der anderen n-1 dielektrischen Linsen ragen jeweils bezüglich der äußeren Stirnfläche einer der n dielektrischen Linsen um ungefähr λ×k×(2m-1)/(n×2) (k bezeichnet jede ganze Zahl zwischen 1 und n-1) in der vorbestimmten Richtung hervor, und die Vorwärtsvorsprungsbeträge der äußeren Stirnflächen der anderen n-1 dielektrischen Linsen in der vorbestimmten Richtung relativ zu der äußeren Stirnfläche einer der n dielektrischen Linsen sind unterschiedlich.
Wie oben beschrieben worden ist, ist die Anzahl der Sätze, die jeweils einen Antennenabschnitt und eine dielektrische Linse aufweisen, beliebig und die Vorwärtsvorsprungsbeträge der vorderen Stirnflächen der jeweiligen dielektrischen Linsen können entsprechend der Anzahl der Sätze eingestellt werden. Dadurch können wieder-reflektierte Wellen so wirken, dass sie sich gegenseitig auslöschen, unabhängig von der Position der Antennenvorrichtung U.
(Ausführungsform 4)
Als nächstes wird eine Antennenvorrichtung U gemäß Ausführungsform 4 mit Bezug auf 16 beschrieben. Die Antennenvorrichtung U gemäß der vorliegenden Ausführungsform unterscheidet sich von der Ausführungsform 2 dadurch, dass nur der erste Antennenabschnitt 2a als Empfangsantenne dient.
16 ist eine Draufsicht der Antennenvorrichtung U gemäß der vorliegenden Ausführungsform.
Der zweite Antennenabschnitt 2b sendet die elektromagnetische Welle Fx2 über die zweite dielektrische Linse 5b vor die Vorrichtung nach außen. Der zweite Antennenabschnitt 2b gemäß der vorliegenden Ausführungsform sendet jedoch nur die elektromagnetische Welle Fx2, führt aber keine Empfangsverarbeitung durch. Die elektromagnetische Welle Fx2, die zu dem Vorrichtungsäußeren gesendet wird, wird vom Ziel reflektiert und vom ersten Antennenabschnitt 2a erfasst. Das heißt, der zweite Antennenabschnitt 2b dient als Hilfsantenne zur Erhöhung des Ausgangsgewinns der elektromagnetischen Welle am ersten Antennenabschnitt 2a.
Wie oben beschrieben worden ist, ermöglicht auch die Antennenvorrichtung U gemäß der Ausführungsform dann, wenn elektromagnetische Wellen Fx1 und Fx2 zu dem Vorrichtungsäußeren gesendet werden, einer „wieder-reflektierten Welle Fb1, die erzeugt wird, wenn die vom ersten Antennenabschnitt 2a gesendete elektromagnetische Welle Fx1 von dem Abdeckelement B reflektiert wird, von der ersten dielektrischen Linse 5a erneut reflektiert wird und zu dem Vorrichtungsäußeren läuft“ und einer „wieder-reflektierten Welle Fb2, die erzeugt wird, wenn die von dem zweiten Antennenabschnitt 2b gesendete elektromagnetische Welle Fx2 von dem Abdeckelement B reflektiert wird, von der zweiten dielektrischen Linse 5b erneut reflektiert wird und zu dem Vorrichtungsäußeren läuft“, so zu wirken, dass sie sich gegenseitig auslöschen.
(Ausführungsform 5)
Als nächstes wird eine Antennenvorrichtung U gemäß Ausführungsform 5 mit Bezug auf die 17, 18A und 18B beschrieben. Die Antennenvorrichtung U gemäß der vorliegenden Ausführungsform unterscheidet sich von der Ausführungsform 2 dadurch, dass für die erste dielektrische Linse 5a und die zweite dielektrische Linse 5b dielektrische Linsen mit unterschiedlichen Linsendurchmessern verwendet werden.
17 ist ein Schaubild der Antennenvorrichtung U gemäß der vorliegenden Ausführungsform von hinten gesehen.
18A ist ein Graph, der eine Ausgangscharakteristik der Antennenvorrichtung U gemäß der vorliegenden Ausführungsform zeigt, und 18B ist ein Graph, der eine Ausgangscharakteristik der Antennenvorrichtung U gemäß Ausführungsform 2 zeigt.
Die Linien in den 18A und 18B stellen Folgendes dar:

gestrichelte Linie: Ausgangsgewinn am ersten Antennenabschnitt 2a;
abwechselnd lang und kurz gestrichelte Linie: Ausgangsgewinn am zweiten Antennenabschnitt 2b; und
durchgezogene Linie: Summe aus dem Ausgangsgewinn am ersten Antennenabschnitt 2a und dem Ausgangsgewinn am zweiten Antennenabschnitt 2b.

In den 18A und 18B stellt die horizontale Achse einen Abstrahlwinkel dar und die vertikale Achse stellt den Ausgangsgewinn dar. In den 18A und 18B stellt eine Position mit einem Abstrahlwinkel von 90 Grad eine Richtung zum Senden einer elektromagnetischen Welle von dem Antennenabschnitt (erster Antennenabschnitt 2a oder zweiter Antennenabschnitt 2b) dar. Ein Bereich von ungefähr 60 Grad bis 120 Grad entspricht einer Hauptkeule der vom Antennenabschnitt (erster Antennenabschnitt 2a oder zweiter Antennenabschnitt 2b) gesendeten elektromagnetischen Welle, und Bereiche von ungefähr 0 Grad bis 60 Grad und von ungefähr 120 Grad bis 180 Grad entsprechen den Nebenkeulen der vom Antennenabschnitt (erster Antennenabschnitt 2a oder zweiter Antennenabschnitt 2b) gesendeten elektromagnetischen Welle.
In den 18A und 18B stellt die Größe der Differenz zwischen dem Ausgangsgewinn der Hauptkeule und dem Ausgangsgewinn der Nebenkeulen (Breite der Lücke in den 18A und 18B) des kombinierten Gewinns (durchgezogene Linie) einen Nebenkeulenpegel für die gesamte Antennenvorrichtung U dar.
Im Allgemeinen ändert sich der Ausgangsgewinn einer dielektrischen Linse in Abhängigkeit von der Abstrahlrichtung der dielektrischen Linse. Die Ausgangscharakteristik in Abhängigkeit von der Abstrahlrichtung der dielektrischen Linse ist abhängig vom Linsendurchmesser der dielektrischen Linse. Das heißt, wenn zwei dielektrischen Linsen verwendet werden, ist es möglich, Abstrahlrichtungen, in denen die jeweiligen Ausgangsgewinne reduziert werden, zu verschieben, indem dielektrische Linsen mit unterschiedlichem Linsendurchmesser verwendet werden.
In der vorliegenden Ausführungsform wird unter diesem Gesichtspunkt als zweite dielektrische Linse 5b eine dielektrische Linse mit einem größeren Linsendurchmesser als erste dielektrische Linse 5a verwendet (beispielsweise beträgt der Linsendurchmesser Lb der zweiten dielektrischen Linse 5b 15 mm und der Linsendurchmesser La der ersten dielektrischen Linse 5a beträgt 10 mm). In der Ausführungsform wird eine halbzylindrische Linse als erste dielektrische Linse 5a und eine kuppelförmige Linse als zweite dielektrische Linse 5b verwendet, wobei für die erste dielektrische Linse 5a und die zweite dielektrische Linse 5b Linsen mit der gleichen Form verwendet werden können.
Wie in 18B gezeigt ist, weisen der erste Antennenabschnitt 2a und der zweite Antennenabschnitt 2b die gleiche Ausgangscharakteristik auf, wenn der Linsendurchmesser der ersten dielektrischen Linse 5a und der Linsendurchmesser der zweiten dielektrischen Linse 5b gleich groß sind. Wenn somit der Linsendurchmesser der ersten dielektrischen Linse 5a und der Linsendurchmesser der zweiten dielektrischen Linse 5b gleich groß sind, überlappt ein Abstrahlwinkel, bei dem die Intensität der Nebenkeulen der vom ersten Antennenabschnitt 2a gesendeten elektromagnetischen Welle zunimmt, mit einem Abstrahlwinkel, bei dem die Intensität der Nebenkeulen der von dem zweiten Antennenabschnitt 2b gesendeten elektromagnetischen Welle zunimmt. Aus diesem Grund tritt als kombinierter Gewinn ein Abstrahlwinkel auf, bei dem die Intensität der Nebenkeulen in Bezug auf die Intensität der Hauptkeule ungewöhnlich groß ist. Dadurch besteht die Gefahr, dass eine Situation hervorgerufen wird, in der eine reflektierte Welle (z.B. eine vom Boden reflektierte Welle), die aufgrund der Nebenkeulen erzeugt wird, fälschlicherweise als eine vom Ziel reflektierte Welle erkannt wird.
Wenn andererseits, wie aus 18A ersichtlich, der Linsendurchmesser der ersten dielektrischen Linse 5a und der Linsendurchmesser der zweiten dielektrischen Linse 5b unterschiedlich groß sind, wird der Abstrahlwinkel, bei dem die Intensität der Nebenkeulen der vom ersten Antennenabschnitt 2a gesendeten elektromagnetischen Welle zunimmt, von dem Abstrahlwinkel verschwenkt, bei dem die Intensität der Nebenkeulen der von dem zweiten Antennenabschnitt 2b gesendeten elektromagnetischen Welle zunimmt. Folglich ist, als kombinierter Gewinn derselben, die Intensität der Nebenkeulen in Bezug auf die Intensität der Hauptkeule für jede Richtung relativ klein. Dadurch wird auch das Risiko des Auftretens einer Fehlerkennung aufgrund der Nebenkeulen verringert.
Wie oben beschrieben worden ist, ist es gemäß der Antennenvorrichtung U gemäß der Ausführungsform möglich, das Auftreten einer Fehlerkennung aufgrund der Nebenkeulen zu unterdrücken.
(Ausführungsform 6)
In den obigen Ausführungsformen wurde die Radarvorrichtung als Anwendungsziel der Antennenvorrichtung U beschrieben, jedoch kann die Antennenvorrichtung U gemäß der vorliegenden Erfindung auch für Kommunikationsanwendungen eingesetzt werden.
19 zeigt ein Beispiel einer Antennenvorrichtung U gemäß Ausführungsform 6.
19 zeigt einen Zustand, in dem elektromagnetische Wellen zwischen der Antennenvorrichtung U, die an einem Fahrzeug Ca montiert ist, und der Antennenvorrichtung U, die an einem anderen Fahrzeug Cb montiert ist, gesendet und empfangen werden und eine Kommunikation durchgeführt wird (sogenannte Fahrzeug-zu-Fahrzeug-Kommunikation). In der Antennenvorrichtung U gemäß der vorliegenden Ausführungsform kann anstelle des oben beschriebenen Objekterkennung-Signalverarbeitungs-IC 3 ein Signalverarbeitungs-IC zur Kommunikation (nicht dargestellt) montiert sein.
Da die Antennenvorrichtung U gemäß der vorliegenden Erfindung die Situation verhindern kann, in der Phasen durch Mehrfachreflexion mit dem Abdeckelement (Stoßfänger) ausgelöscht werden und der Ausgangsgewinn verringert wird, wenn elektromagnetische Wellen durch das Abdeckelement B übertragen werden, kann die Antennenvorrichtung U für einen Aspekt geeignet verwendet werden, um wie in der Ausführungsform mit einer weiteren Antennenvorrichtung zu kommunizieren.
(Andere Ausführungsformen)
Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die obigen Ausführungsformen beschränkt und es können verschiedene Modifikationen berücksichtigt werden. So ist es beispielsweise selbstverständlich, dass verschiedene Kombinationen der in den Ausführungsformen dargestellten Aspekte verwendet werden können.
In den obigen Ausführungsformen sind die halbzylindrische Linse oder die kuppelförmige Linse als Beispiel für die Formen der ersten dielektrischen Linse 5a und der zweiten dielektrischen Linse 5b gezeigt. Als Formen der ersten dielektrischen Linse 5a und der zweiten dielektrischen Linse 5b können jedoch eine doppelseitige konvexe Linse, eine Kugellinse, eine Fresnellinse oder eine Kombination daraus, oder eine konkave Linse und eine Kombination daraus, oder dergleichen verwendet werden. Zusätzlich zu diesen kann als erste dielektrische Linse 5a und zweite dielektrische Linse 5b deren Rückseitenfläche in Minus-X-Richtung konvex sein. Die erste dielektrische Linse 5a und die zweite dielektrische Linse 5b können integriert ausgebildet sein.
In den obigen Ausführungsformen ist die längsstrahlende Gruppenantenne als Beispiel für den ersten Antennenabschnitt 2a und den zweiten Antennenabschnitt 2b gezeigt. Der erste Antennenabschnitt 2a und der zweite Antennenabschnitt 2b können jedoch beliebige sein, die durch ein auf der Leiterplatte 1 ausgebildetes Leitermuster gebildet werden, und zusätzlich zur längsstrahlenden Gruppenantenne ist auch eine Antenne wie z.B. eine Yagi-Gruppenantenne, eine Fermi-Antenne, eine Post-Wall-Waveguide-Antenne (substratintegrierte Wellenleiterantenne) oder Post-Wall-Hornantenne (substratintegrierte Hornantenne) einsetzbar.
In den obigen Ausführungsformen ist als ein Beispiel für die Positionsbeziehung zwischen Antennenvorrichtung U und Abdeckelement B der Aspekt dargestellt, in welchem sich das Abdeckelement B entlang der Richtung (±Y-Richtung) erstreckt, in welcher der erste Antennenabschnitt 2a und der zweite Antennenabschnitt 2b der Antennenvorrichtung U nebeneinander liegen. Die Antennenvorrichtung U kann jedoch so montiert werden, dass sie gegen das Abdeckelement B geneigt ist. Mit anderen Worten, die Richtung (±Y-Richtung), in der der erste Antennenabschnitt 2a und der zweite Antennenabschnitt 2b der Antennenvorrichtung U nebeneinander liegen, kann gegen die Erstreckungsrichtung des Abdeckelements B geneigt sein. In dem Aspekt kann der erste Stirnflächenzwischenabstand D1 auf der Grundlage des Abstands zwischen dem Abdeckelement B vor der ersten dielektrischen Linse 5a und der vorderen Stirnfläche der ersten dielektrischen Linse 5a eingestellt werden, und der zweite Stirnflächenzwischenabstand D2 kann auf der Grundlage des Abstands zwischen dem Abdeckelement B vor der zweiten dielektrischen Linse 5b und der vorderen Stirnfläche der zweiten dielektrischen Linse 5b eingestellt werden.
Obwohl im Vorangehenden verschiedene Ausführungsformen beschrieben worden sind, ist zu beachten, dass verschiedene Änderungen an Form und Einzelheiten vorgenommen werden können, ohne vom Erfindungsgedanken und Umfang der Erfindung(en) abzuweichen, die hier oder im Folgenden beansprucht werden.
Gewerbliche Anwendbarkeit
Mit der Antennenvorrichtung gemäß der vorliegenden Offenbarung ist es möglich, einen hohen Ausgangsgewinn auch dann zu gewährleisten, wenn elektromagnetische Wellen durch das Abdeckelement gesendet und empfangen werden.
Bezugszeichenliste

U: Antennenvorrichtung
B: Abdeckelement
C: Fahrzeug
1: Leiterplatte
2a: erster Antennenabschnitt
2b: zweiter Antennenabschnitt
2c: dritter Antennenabschnitt
3: Signalverarbeitungs-IC
4: Gehäuse
4a, 4b: Fensterabschnitt
5a: erste dielektrische Linse
5b: zweite dielektrische Linse
5c: dritte dielektrische Linse
6: Halterung

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

JP 2009103457 [0004]

Claims

Antennenvorrichtung zum Senden und Empfangen elektromagnetischer Wellen durch ein außen angeordnetes Abdeckelement, wobei die Antennenvorrichtung umfasst: einen ersten und einen zweiten Antennenabschnitt, die entlang einer Richtung orthogonal zu einer vorbestimmten Richtung, in der die elektromagnetischen Wellen gesendet werden, benachbart zueinander angeordnet sind, und die jeweils die elektromagnetischen Wellen senden; eine erste und eine zweite dielektrische Linse, die in der vorbestimmten Richtung jeweils vor dem ersten und dem zweiten Antennenabschnitt angeordnet sind, und die jeweils die Strahlen der von dem ersten und dem zweiten Antennenabschnitt gesendeten elektromagnetischen Wellen verengen und die Strahlen der elektromagnetischen Wellen nach außen übertragen, wobei eine äußere Stirnfläche der ersten dielektrischen Linse in der vorbestimmten Richtung weiter nach vorne ragt als eine äußere Stirnfläche der zweiten dielektrischen Linse.
Antennenvorrichtung nach Anspruch 1, wobei die äußeren Stirnflächen der ersten und der zweiten dielektrischen Linse jeweils eine halbzylindrische Form aufweisen, die in der vorbestimmten Richtung konvex ist, oder eine parabolische zylindrische Form, die in der vorbestimmten Richtung konvex ist.
Antennenvorrichtung nach Anspruch 1, wobei eine von der ersten und der zweiten dielektrischen Linse eine äußere Stirnfläche mit einer halbzylindrischen Form aufweist, die in der vorbestimmten Richtung konvex ist, oder eine parabolische zylindrische Form, die in der vorbestimmten Richtung konvex ist, und die andere eine äußere Stirnfläche mit einer in der vorbestimmten Richtung konvexen Kuppelform oder einer in der vorbestimmten Richtung konvexen Rotationsparaboloidform aufweist.
Antennenvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei eine Differenz zwischen einem Vorsprungsbetrag der äußeren Stirnfläche der ersten dielektrischen Linse in der vorbestimmten Richtung und einem Vorsprungsbetrag der äußeren Stirnfläche der zweiten dielektrischen Linse in der vorbestimmten Richtung ungefähr λ/4×(2m-1) beträgt, wobei λ eine Freiraumwellenlänge der elektromagnetischen Wellen bezeichnet und m eine beliebige positive ganze Zahl bezeichnet.
Antennenvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei eine Differenz zwischen einem Abstand zwischen der äußeren Stirnfläche der ersten dielektrischen Linse und einer der ersten dielektrischen Linse zugewandten Oberfläche des Abdeckelements und einem Abstand zwischen der äußeren Stirnfläche der zweiten dielektrischen Linse und einer der zweiten dielektrischen Linse zugewandten Oberfläche des Abdeckelements ungefähr λ/4×(2m-1) beträgt, wobei λ eine Freiraumwellenlänge der elektromagnetischen Wellen bezeichnet und m eine beliebige positive ganze Zahl bezeichnet.
Antennenvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei ein Linsendurchmesser der ersten dielektrischen Linse und ein Linsendurchmesser der zweiten dielektrischen Linse voneinander verschieden sind.
Antennenvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei der erste und der zweite Antennenabschnitt jeweils aus einer auf einer Leiterplatte angeordneten längsstrahlenden Gruppenantenne bestehen.
Antennenvorrichtung nach Anspruch 7, wobei wenigstens einer von dem ersten Antennenabschnitt oder dem zweite Antennenabschnitt aus mehreren längsstrahlenden Gruppenantennen besteht, die in einer Gruppe entlang der Richtung orthogonal zu der vorbestimmten Richtung angeordnet sind.
Antennenvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, umfassend: n Antennenabschnitte, die den ersten und den zweiten Antennenabschnitt umfassen, entlang der Richtung orthogonal zu der vorbestimmten Richtung benachbart angeordnet sind und jeweils die elektromagnetischen Wellen senden, wobei n eine beliebige positive ganze Zahl ist; n dielektrische Linsen, die die erste und die zweite dielektrische Linse umfassen, in der vorbestimmten Richtung jeweils vor den n Antennenabschnitten angeordnet sind, und die jeweils die Strahlen der von den n Antennenabschnitten gesendeten elektromagnetischen Wellen verengen und die Strahlen der elektromagnetischen Wellen nach außerhalb der Vorrichtung übertragen, wobei die äußeren Stirnflächen der anderen n-1 dielektrischen Linsen bezüglich der äußeren Stirnfläche einer der n dielektrischen Linsen um ungefähr λ×k×(2m-1)/(n×2) in der vorbestimmte Richtung hervorstehen, wobei λ eine Freiraumwellenlänge der elektromagnetischen Wellen bezeichnet, k jede ganze Zahl zwischen 1 und n-1 bezeichnet und m eine beliebige ganze Zahl bezeichnet, und Vorsprungsbeträge der äußeren Stirnflächen der anderen n-1 dielektrischen Linsen in der vorbestimmten Richtung bezüglich der äußeren Stirnfläche einer der n dielektrischen Linsen voneinander verschieden sind.
Antennenvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei wenigstens einer von dem ersten Antennenabschnitt oder dem zweiten Antennenabschnitt die elektromagnetische Welle aus der vorbestimmten Richtung empfängt, die nach der Reflexion durch ein Objekt zurückgeworfen wird.
Radarvorrichtung, die die Antennenvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10 umfasst.