JP2020060484A - Radar device - Google Patents
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Abstract
Description
本開示は、レーダ装置に関する。 The present disclosure relates to radar devices.
ミリ波やマイクロ波の周波数帯域の電磁波を用いて、非接触で物体（以下、「ターゲット」とも称する）の位置を検知するレーダ用のレーダ装置が知られている。 2. Description of the Related Art There is known a radar device for radar that detects the position of an object (hereinafter, also referred to as a "target") in a non-contact manner using electromagnetic waves in the frequency band of millimeter waves and microwaves.
この種のレーダ装置は、例えば、車載され、前方監視、前側方監視、又は、後側方監視等の多方向の監視用途として用いられている。 This type of radar device is mounted on a vehicle, for example, and is used for multi-directional monitoring such as frontal monitoring, front-side monitoring, or rear-side monitoring.
近年、この種のレーダ装置において、レーダ装置の搭載スペースを省スペース化する観点、及びレーダ装置の搭載位置の自由度を確保する観点等から、アンテナ部を実装する回路基板を電磁波の送信方向と平行に配した横置き型のレーダ装置が検討されている。 In recent years, in this type of radar device, from the viewpoint of saving the mounting space of the radar device and ensuring the degree of freedom of the mounting position of the radar device, the circuit board on which the antenna unit is mounted is set to the electromagnetic wave transmission direction. A horizontal type radar device arranged in parallel is being studied.
例えば、特許文献１には、基板上に互いに異なる方向を向く複数のエンドファイアアンテナを放射状に配設することによって、横置き型で、且つ、広範囲の物体検知を実現することが記載されている。
For example,
しかしながら、特許文献１に記載のレーダ装置においては、電磁波の送信方向が、各別のエンドファイアアンテナの指向方向に制限されるため、物体検知の際の方位分解能が不十分であるという課題がある。又、特許文献１に記載のレーダ装置においては、アンテナ利得が確保し難いという課題がある。
However, the radar device described in
本開示は、上記問題点に鑑みてなされたもので、横置き型の装置構成としながら、高いアンテナ利得及び高い方位分解能を実現し得るレーダ装置を提供することを目的とする。 The present disclosure has been made in view of the above problems, and an object of the present disclosure is to provide a radar device that can realize a high antenna gain and a high azimuth resolution while having a horizontal device configuration.
前述した課題を解決する主たる本開示は、
電磁波の送信方向となる前方向に窓部を有する筐体と、
前記筐体内において、基板面が前記前方向に沿って延在するように配設された回路基板と、
前記回路基板内において、前記前方向と交差する方向に沿ってアレー状に配設された複数のアンテナ素子によって構成され、前記回路基板の基板面の上方に向けて前記電磁波を送信すると共にその反射波を受信するアンテナ部と、
前記筐体内において、前記回路基板の基板面の上方に支持され、前記アンテナ部から送信された前記電磁波を反射して前記電磁波の進行方向を前記前方向に変換すると共に、前記前方向からの前記反射波を反射して前記反射波の進行方向を前記アンテナ部側に変換する反射部と、
前記筐体の前記窓部において、前記複数のアンテナ素子のアレー方向に沿って延在するように配設された、前記前方向に凸の半円筒形状又は放物筒形状の誘電体レンズと、
を備えるレーダ装置である。
The main present disclosure for solving the above-mentioned problems is
A casing having a window portion in the front direction, which is the transmission direction of electromagnetic waves,
In the housing, a circuit board arranged so that the board surface extends along the front direction,
In the circuit board, it is composed of a plurality of antenna elements arranged in an array along a direction intersecting with the front direction, and transmits the electromagnetic wave toward the upper side of the circuit board surface of the circuit board and reflects the electromagnetic wave. An antenna part that receives waves,
In the housing, the electromagnetic wave transmitted from the antenna unit is supported above the substrate surface of the circuit board to convert the traveling direction of the electromagnetic wave to the front direction, A reflection unit that reflects the reflected wave and converts the traveling direction of the reflected wave to the antenna unit side,
In the window portion of the housing, arranged to extend along the array direction of the plurality of antenna elements, a semi-cylindrical or parabolic dielectric lens convex in the forward direction,
It is a radar device provided with.
本開示に係るレーダ装置によれば、横置き型の装置構成としながら、高いアンテナ利得及び高い方位分解能を実現することができる。 According to the radar device according to the present disclosure, it is possible to realize a high antenna gain and a high azimuth resolution while having a horizontal device configuration.
以下に添付図面を参照しながら、本開示の好適な実施形態について詳細に説明する。尚、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。 Hereinafter, preferred embodiments of the present disclosure will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In this specification and the drawings, components having substantially the same function are designated by the same reference numeral, and a duplicate description will be omitted.
各図には、各構成の位置関係を明確にするため、レーダ装置が装置外部に電磁波を送信する前方向（即ち、物体検知の対象となる方向）を基準として、共通の直交座標系（Ｘ、Ｙ、Ｚ）を示している。以下では、Ｘ軸のプラス方向はレーダ装置が装置外部に電磁波を送信する前方向（以下、「前方向」と略称する）を表し、Ｙ軸のプラス方向はレーダ装置の側面右側方向を表し、Ｚ軸のプラス方向はレーダ装置の上方向（以下、「上方向」と略称する）を表すものとして説明する。 In each drawing, in order to clarify the positional relationship of each configuration, a common orthogonal coordinate system (X-axis) is used with reference to the front direction (that is, the direction of the object detection) in which the radar device transmits electromagnetic waves to the outside of the device. , Y, Z). In the following, the positive direction of the X axis represents the front direction (hereinafter, abbreviated as “front direction”) in which the radar device transmits electromagnetic waves to the outside of the device, and the positive direction of the Y axis represents the right side direction of the side surface of the radar device. The positive direction of the Z axis will be described as representing the upward direction of the radar device (hereinafter, abbreviated as “upward direction”).
（第１の実施形態）
図１乃至図４を参照して、本実施形態に係るレーダ装置の構成の一例について、説明する。尚、以下では、本発明のレーダ装置のより好適な適用対象として、車両に搭載されるレーダ装置を一例として説明する。
(First embodiment)
An example of the configuration of the radar device according to the present embodiment will be described with reference to FIGS. 1 to 4. In the following, as a more suitable application target of the radar device of the present invention, a radar device mounted on a vehicle will be described as an example.
図１は、本実施形態に係るレーダ装置Ｕの車両における配設状態を示す図である。 FIG. 1 is a diagram showing an arrangement state of a radar device U according to the present embodiment in a vehicle.
本実施形態に係るレーダ装置Ｕは、例えば、車両Ｃのカバー部材Ｂ（ここでは、バンパ部材Ｂ）内に配設され、当該カバー部材Ｂを介して電磁波の送受信を行う。 The radar device U according to the present embodiment is arranged, for example, inside a cover member B (here, a bumper member B) of a vehicle C, and transmits and receives electromagnetic waves via the cover member B.
図２は、第１の実施形態に係るレーダ装置Ｕの側面断面図である。図３は、第１の実施形態に係るレーダ装置Ｕを上方から見た図である。 FIG. 2 is a side cross-sectional view of the radar device U according to the first embodiment. FIG. 3 is a diagram of the radar device U according to the first embodiment viewed from above.
図２及び図３の実線矢印Ｆは、送信アンテナが送信した電磁波を表している。又、点線矢印Ｆｒは、ターゲットからの反射波を表している。尚、図２、図３では、車両Ｃ内におけるレーダ装置Ｕを支持する構造の図示は省略している。又、図３では、筐体６の図示は省略している。又、図３では、説明の便宜として、誘電体レンズ７を、斜め上方向から見た態様で、図示している。
Solid arrows F in FIGS. 2 and 3 represent electromagnetic waves transmitted by the transmitting antenna. A dotted arrow Fr represents a reflected wave from the target. 2 and 3, the structure for supporting the radar device U in the vehicle C is omitted. Further, in FIG. 3, the illustration of the
本実施形態に係るレーダ装置Ｕは、回路基板１、送信アンテナ２、受信アンテナ３、信号処理ＩＣ４、コネクタ５、筐体６、誘電体レンズ７、及び、反射部８を備えている。
The radar device U according to the present embodiment includes a
本実施形態に係るレーダ装置Ｕは、基板面が前後方向に延在するように回路基板１を配設する。そして、本実施形態に係るレーダ装置Ｕは、当該回路基板１の基板面内に配設した送信アンテナ２から上方側に向かって電磁波を送信し、反射部８を用いて、電磁波の進行方向を前方側に変換することで、装置外部に電磁波を送信する。
In the radar device U according to this embodiment, the
本実施形態に係るレーダ装置Ｕは、かかる構成によって、回路基板１の基板面の延在方向がカバー部材Ｂの延在方向に対して交差するように（即ち、カバー部材Ｂとアンテナ面とが正対しないように）レーダ装置Ｕを配設し、カバー部材Ｂからの反射波が、カバー部材Ｂとレーダ装置Ｕ（例えば、回路基板１又は筐体６等）の間で多重反射し、当該反射波の一部が受信アンテナ３に到達する事態を抑制する。
The radar apparatus U according to the present embodiment has such a configuration that the extending direction of the board surface of the
回路基板１は、送信アンテナ２、受信アンテナ３、信号処理ＩＣ４、及びコネクタ５等が実装される基板である。回路基板１の表面側又は裏面側の基板面内には、送信アンテナ２、受信アンテナ３、信号処理ＩＣ４、及びコネクタ５等が実装されると共に、当該各実装部品（送信アンテナ２、受信アンテナ３、信号処理ＩＣ４、及びコネクタ５等）を互いに電気的に接続する配線（図示せず）がパターン形成されている。
The
回路基板１は、物体検知の対象領域となる前方向を基準として、基板面が前後方向に延在するように配設されている。
The
回路基板１の材料は、本発明では特に限定されないが、例えば、ＰＣＢ（Printed Circuit Board）基板を用いることができる。回路基板１としては、多層基板や、信号処理ＩＣ４を内蔵した半導体基板が用いられてもよい。尚、回路基板１は、典型的には、平板形状を呈している。
The material of the
送信アンテナ２は、回路基板１の表面側又は裏面側の基板面内に配設され、基板面の上方に向けて、電磁波を送信する。同様に、受信アンテナ３は、回路基板１の基板面内に配設され、回路基板１の基板面の上方からの反射波を受信する。換言すると、送信アンテナ２及び受信アンテナ３は、回路基板１の基板面の略法線方向に送受信の指向特性を有している。
The transmitting
尚、「回路基板１の基板面の上方」とは、回路基板１の表面側であればプラスＺ方向を意味し、回路基板１の裏面側であればマイナスＺ方向を意味する（以下同じ）。但し、送信アンテナ２及び受信アンテナ３の指向方向である「回路基板１の基板面の上方」とは、略プラスＺ方向又はマイナスＺ方向であって、±Ｘ方向又は±Ｙ方向に傾けられた角度も含むことは、勿論である。
In addition, "above the board surface of the
送信アンテナ２及び受信アンテナ３は、それぞれ、回路基板１の基板面内に、Ｙ軸方向に沿ってアレー状に配設された複数のアンテナ素子によって構成されている（図３では、Ｙ軸方向に沿って配設された４個のアンテナ素子２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄにより送信アンテナ２が構成され、Ｙ方向に沿って配設された４個のアンテナ素子３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄにより受信アンテナ３が構成されている）。即ち、送信アンテナ２及び受信アンテナ３は、電子走査により電磁波の送信方向（及び受信方向）を変化させるフェーズドアレーアンテナとして構成されている。
The transmitting
送信アンテナ２及び受信アンテナ３を構成するアンテナ素子２ａ〜２ｄ、３ａ〜３ｄとしては、例えば、第１の基板部１ａの基板面の法線方向に指向特性を有するパッチアンテナが適用される。尚、パッチアンテナのような基板面の法線方向に指向特性を有するアンテナは、基板面内に多数のアンテナ素子を構成することが可能であるため、高い利得の確保が可能である（本実施形態では、説明の便宜として、アンテナ素子２ａ〜２ｄ、３ａ〜３ｄのみを示している）。
As the
但し、送信アンテナ２及び受信アンテナ３としては、回路基板１に形成された導体パターンによって構成されるものであればよく、スロットアンテナ等も適用され得る。
However, the transmitting
以下では、送信アンテナ２と受信アンテナ３とを「アンテナ部」とも総称する。尚、送信アンテナ２及び受信アンテナ３は、電磁波の送受信において共用される一のアンテナによって構成されてもよい。
Below, the transmitting
送信アンテナ２が上方に送信した電磁波は、反射部８によって反射され、進行方向が前方に変換される。そして、反射部８に反射された電磁波は、誘電体レンズ７に向かって送出され、誘電体レンズ７によって平面波に変換されて、レーダ装置Ｕの装置外部の前方（ここでは、略水平方向）に向けて送出される。
The electromagnetic wave transmitted upward by the transmitting
又、装置外部のターゲットに反射されて戻ってくる反射波は、誘電体レンズ７に集光されて、反射部８側に送出される。そして、反射部８に反射された反射波は、進行方向が回路基板１の受信アンテナ３側に変換される。
Further, the reflected wave reflected and returned by the target outside the apparatus is condensed on the
信号処理ＩＣ４（本発明の信号処理部に相当）は、送信アンテナ部２及び受信アンテナ部３との間で電気信号の授受を行い、送信アンテナ部２から電磁波を送信させると共に、受信アンテナ部３が受信した反射波を受信処理する。
The signal processing IC 4 (corresponding to the signal processing unit of the present invention) exchanges electric signals with the transmitting
信号処理ＩＣ４は、例えば、ＣＰＵ、ＲＯＭ、及びＲＡＭ等からなる周知のマイクロコンピュータを中心に構成され、発振器、送受信処理を行う信号処理回路等を含んで構成される。但し、信号処理ＩＣ４の一部は、ＣＰＵ等を有しない専用のハードウェア回路のみによっても実現できることは勿論である。又、信号処理ＩＣ４の処理の一部は、車両ＥＣＵのような外部機器にて実行されてもよい。
The
図３では、信号処理ＩＣ４の一例として、ミリ波帯域に係る信号処理を行う送信アンテナ２用の信号処理ＩＣ、ミリ波帯域に係る信号処理を行う受信アンテナ３用の信号処理ＩＣ、及び、ベースバンド帯域に係る信号処理を行う信号処理ＩＣを各別のチップとして示している。
In FIG. 3, as an example of the
図４は、本実施形態に係るレーダ装置Ｕの信号処理ＩＣ４の構成を示すブロック図である。
FIG. 4 is a block diagram showing the configuration of the
本実施形態に係る信号処理ＩＣ４は、典型的には、周波数変調連続波（FM-CW：Frequency Modulated Continuous Wave）方式のレーダ装置Ｕを構成する。但し、パルスレーダ方式のレーダ装置Ｕを構成してもよい。
The
信号処理ＩＣ４は、例えば、制御部４１、送信アンテナ２のアンテナ素子２ａ〜２ｄそれぞれに個別に接続された送信信号生成部４２ａ〜４２ｄ、受信アンテナ３のアンテナ素子３ａ〜３ｄそれぞれに個別に接続された受信信号処理部４３ａ〜４３ｄ、及び、各受信信号生成部４３ａ〜４３ｄから受信処理が施されたターゲットからの反射波に係る受信信号を取得するターゲット位置推定部４４等を備えている。
The
制御部４１は、例えば、送信信号生成部４２ａ〜４２ｄの動作を制御し、電子走査によって、レーダ装置Ｕから装置外部に送信する電磁波の方向を制御する。送信信号生成部４２ａ〜４２ｄは、例えば、発振器から取得するリファレンス信号を用いて、時間的に周波数が漸増及び漸減を繰り返すように周波数変調処理を施した高周波（例えば、ミリ波周波数帯域）の送信信号を連続的に生成する。そして、送信信号生成部４２ａ〜４２ｄは、当該送信信号に基づいて、自身に接続されたアンテナ素子２ａ〜２ｄに対して当該送信信号を送出し、自身に接続されたアンテナ素子２ａ〜２ｄから周波数変調した電磁波を送信させる。尚、送信信号生成部４２ａ〜４２ｄは、それぞれ、アンテナ素子２ａ〜２ｄから送信させる電磁波の位相を調整することによって、レーダ装置Ｕから装置外部に送信する電磁波（即ち、アンテナ素子２ａ〜２ｄそれぞれから送信させる電磁波の合成波）の方向を変化させる。
The
受信信号処理部４３ａ〜４３ｄは、例えば、送信信号生成部４２ａ〜４２ｄが生成するローカル信号を用いて、自身に接続されたアンテナ素子３ａ〜３ｄから取得した反射波に係る受信信号に対して、直交検波処理及び周波数解析処理等を行う。
The reception
ターゲット位置推定部４４は、各受信信号生成部４３ａ〜４３ｄから受信処理が施されたターゲットからの反射波に係る受信信号を取得して、各アンテナ素子３ａ〜３ｄで受信した反射波の位相差を算出し、これによって、ターゲットの方位を推定する。尚、この際、ターゲット位置推定部４４は、ターゲットまでの距離や相対速度等の検出を行ってもよい。
The target
このように、電子走査によって物体検知の方位推定を行うことによって、特許文献１の従来技術のように指向方向を固定したアンテナを用いた物体検知と比較して、方位推定の分解能を向上させることが可能である。
As described above, by performing the direction estimation of the object detection by electronic scanning, the resolution of the direction estimation is improved as compared with the object detection using the antenna whose fixed direction is fixed as in the related art of
尚、信号処理ＩＣ４が行う処理は、公知の構成と同様であるため、ここでの詳細な説明は省略する。
Since the processing performed by the
コネクタ５は、信号処理ＩＣ４と外部機器（例えば、車両Ｃに搭載された車両ＥＣＵ）とを通信可能に接続する。
The
筐体６は、回路基板１を収容すると共に、回路基板１の前方において誘電体レンズ７、回路基板１の前方において反射部８を支持する。筐体６は、典型的には、略密閉状態にて、回路基板１を収容する。
The
筐体６の外形は、小型化の観点から、例えば、回路基板１の外形に沿った形状（例えば、直方体形状）を呈し、筐体６のＺ方向の長さは、Ｘ方向の長さよりも短くなっている。又、筐体６のＺ方向の長さは、例えば、電磁波の送受信の際に所望の利得を得られる開口長と所定のマージン幅とを合算した長さに設定される。
From the viewpoint of miniaturization, the outer shape of the
筐体６の素材としては、例えば、カバー部材Ｂからの反射波が筐体６内に侵入することを防止する観点、回路基板１からの放熱特性を向上させる観点、及びＥＭＣ性能を向上させる観点等から、金属部材（例えば、アルミ材）が用いられる。但し、筐体６の素材としては、コストや軽量化を重視する場合には樹脂が用いられてもよく、又、筐体６と誘電体レンズ７とが同一の樹脂材料で一体的に形成されてもよい。但し、筐体６の素材としては、誘電体レンズ７よりも熱伝導率が高い材料により構成されるのが好適である。
As a material of the
筐体６の前面には、送信アンテナ２及び受信アンテナ３から電磁波の送受信を行う窓部６ａ（例えば、送信アンテナ２が送信する電磁波のビーム幅と略同一のサイズで形成された開口）が形成されており、当該窓部６ａに誘電体レンズ７が装着されている。
On the front surface of the
反射部８は、送信アンテナ２から上方に送信された電磁波を反射して、電磁波の進行方向を前方側に変換して送出すると共に、前方からの反射波の進行方向を回路基板１の基板面側に変換して受信アンテナ３に送出する。つまり、本実施形態に係るレーダ装置Ｕにおいては、反射部８を設けることによって、横置き型のレーダ装置を実現している。
The reflecting
反射部８は、例えば、筐体６の内部壁面に支持され、送信アンテナ２及び受信アンテナ３を覆うように、回路基板１の基板面の上方に配設されている。尚、反射部８の配設領域は、筐体６の上面の全面である必要はなく、送信アンテナ２及び受信アンテナ３より前方のみ覆うように設定されてもよい。
The
反射部８の反射面の形状は、典型的には、鏡面研磨された平坦面又は曲面である。又、反射部８の反射面は、回路基板１の基板面と略平行に形成されてもよいし、傾斜角度を有して形成されてもよい。尚、図２では、反射部８は、反射面が回路基板１の基板面に対して４５度傾斜した状態となるように配設されている。
The shape of the reflecting surface of the reflecting
尚、反射部８を構成する素材は、典型的には、金属部材であり、筐体６の壁部と一体的に形成されたものであってもよい。又、反射部８は、表面を金属めっきで被覆した樹脂部材であってもよい。
The material forming the reflecting
誘電体レンズ７は、回路基板１の前方に支持され、反射部８からの電磁波（即ち、送信波）のビームを絞って、装置外部の前方領域に出射する。そして、誘電体レンズ７は、送信した電磁波がターゲットから戻ってきた反射波を反射部８に集光する。
The
誘電体レンズ７は、送信アンテナ２及び受信アンテナ３が電磁波を送受信する際の利得を向上させると共に、送信アンテナ２及び受信アンテナ３を保護するレドームとしても機能する。又、誘電体レンズ７は、カバー部材Ｂからの反射波が受信アンテナ３に入射することを抑制する。
The
本実施形態に係る誘電体レンズ７としては、プラスＸ方向が凸で、Ｙ軸方向（即ち、アンテナ素子２ａ〜２ｄ、３ａ〜３ｄのアレー方向）に沿って延在する半円筒形状又は放物筒形状のレンズが用いられている。
As the
半円筒形状又は放物筒形状の誘電体レンズ７は、側面の断面形状が、Ｙ軸方向のいずれの位置でも、略同一の形状を呈する（蒲鉾形状とも称される）。そのため、Ｙ軸方向に沿って配設した送信アンテナ２の複数のアンテナ素子２ａ〜２ｄそれぞれから送信する電磁波が、ターゲットにて反射して受信アンテナ３に到来する際に互いに異なる指向方向を向くことを、抑制することができる（図３を参照）。これによって、反射波の相互干渉又は位相差の変化に起因して、物体検知の精度悪化が発生することを抑制することができる。
The semi-cylindrical or parabolic cylinder-shaped
尚、誘電体レンズ７を構成する素材は、任意であり、例えば、アクリル樹脂、四フッ化エチレン樹脂、ポリスチレン樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリブチレンテレフタレート樹脂、ポリフェニレン樹脂、ポリプロピレン樹脂、シンジオタクチックポリスチレン樹脂、又は、ＡＢＳ樹脂等が用いられる。
The material forming the
［効果］
以上のように、本実施形態に係るレーダ装置Ｕは、前方向に沿って延在する回路基板１内において、前方向と交差する方向に沿ってアレー状に配設された複数のアンテナ素子２ａ〜２ｄ、３ａ〜３ｄによって構成されたアンテナ部２、３（典型的には、複数のパッチアンテナによって構成されたフェーズドアレーアンテナ）と、筐体６内において、回路基板１の基板面の上方に支持された反射部８と、筐体６の窓部６ａにおいて、複数のアンテナ素子２ａ〜２ｄ、３ａ〜３ｄのアレー方向に沿って延在するように配設された、前方向に凸の半円筒形状又は放物筒形状の誘電体レンズ７と、を備えている。
[effect]
As described above, the radar device U according to the present embodiment includes the plurality of
従って、本実施形態に係るレーダ装置Ｕによれば、横置き型の装置構成としながら、アンテナ利得を向上させると共に、方位推定の分解能を向上させることが可能である。又、半円筒形状の誘電体レンズ７を適用しているため、複数のアンテナ素子２ａ〜２ｄから送信された電磁波それぞれの反射波が相互干渉して、レーダ性能を悪化させることも抑制される。
Therefore, according to the radar device U according to the present embodiment, it is possible to improve the antenna gain and the resolution of the azimuth estimation while having the device configuration of the horizontal type. Further, since the semi-cylindrical
又、本実施形態に係るレーダ装置Ｕによれば、誘電体レンズ７をレドームとして機能させることもできるため、別体のレドームを設けることなく、アンテナ部２、３の防水及び飛来物からの防護を行うことが可能である。又、これによって、別体のレドームを設けた場合と比較して、アンテナ開口面を小さくすることも可能である。
Further, according to the radar device U of this embodiment, since the
又、本実施形態に係るレーダ装置Ｕによれば、アンテナ部２、３から送信した電磁波がカバー部材Ｂにおいて反射した場合にも、反射波を誘電体レンズ７にてアンテナ部２、３から離れる方向に反射させることができる。又、横置き型とすることによって、カバー部材Ｂからの反射波が筐体６内に侵入し得る領域（即ち、窓部６ａ）自体を制限することができる。従って、カバー部材Ｂからの反射波に起因した物体検知の精度悪化も抑制することが可能である。
Further, according to the radar device U according to the present embodiment, even when the electromagnetic waves transmitted from the
（第２の実施形態）
次に、図５を参照して、第２の実施形態に係るレーダ装置Ｕの構成の一例について説明する。
(Second embodiment)
Next, an example of the configuration of the radar device U according to the second embodiment will be described with reference to FIG.
図５は、第２の実施形態に係るレーダ装置Ｕの側面断面図である。 FIG. 5 is a side cross-sectional view of the radar device U according to the second embodiment.
本実施形態に係るレーダ装置Ｕは、カバー部材Ｂに対して筐体６等を固定するブラケット９を有する点で、第１の実施形態に係るレーダ装置Ｕと相違する。尚、第１の実施形態と共通する構成については、説明を省略する（以下、他の実施形態についても同様）。
The radar device U according to the present embodiment differs from the radar device U according to the first embodiment in that it has a
ブラケット９は、筐体６をカバー部材Ｂに対して固定し、レーダ装置Ｕが電磁波を送受信する方向を規定する。
The
ブラケット９は、例えば、レーダ装置Ｕを収納する収容部９ａと、カバー部材Ｂに固定される固定部９ｂと、を有している。
The
収容部９ａは、例えば、筐体６を前面（即ち、誘電体レンズ７が装着されている面）から挿入可能とする筒形状を呈し、筐体６の外形に沿った収納空間を形成する。尚、収容部９ａは、レーダ装置Ｕの前面の誘電体レンズ７を配した領域に、レーダ装置Ｕが電磁波を送受信するための開口を有している。
The
固定部９ｂは、両面テープやボルト等によりカバー部材Ｂに固定される部位である。尚、固定部９ｂをカバー部材Ｂに対して固定する手法は、任意であり、その他、超音波溶接等が用いられてもよい。
The fixing
ブラケット９は、かかる構成において、例えば、レーダ装置Ｕの電磁波を送受信する方向が、地面と水平になるように、筐体６をカバー部材Ｂに固定する。これにより、車両Ｃの周囲に存在するターゲットの物体検知を行うことが可能となる。
In such a configuration, the
尚、ブラケット９は、電磁波の送受信方向の角度を可変とする調整機構（例えば、ピンジョイントと固定ピンとを用いる）を有する構成としてもよい。かかる調整機構を用いることで、電磁波の送受信方向の微調整も可能となる。
The
以上、本実施形態に係るレーダ装置Ｕによれば、機械的安定性を確保しつつ、所望の方向（例えば、地面に対して水平方向）における電磁波の送受信が可能となる。 As described above, the radar device U according to the present embodiment enables transmission and reception of electromagnetic waves in a desired direction (for example, a horizontal direction with respect to the ground) while ensuring mechanical stability.
（第３の実施形態）
次に、図６を参照して、第３の実施形態に係るレーダ装置Ｕの構成の一例について説明する。
(Third Embodiment)
Next, an example of the configuration of the radar device U according to the third embodiment will be described with reference to FIG.
図６は、第３の実施形態に係るレーダ装置Ｕの側面断面図である。 FIG. 6 is a side sectional view of the radar apparatus U according to the third embodiment.
本実施形態に係るレーダ装置Ｕは、筐体６が、回路基板１又は当該回路基板１に実装された回路部品（例えば、信号処理ＩＣ４）と熱結合する接続部６ｂを有する点で、第１の実施形態に係るレーダ装置Ｕと相違する。
The radar device U according to the present embodiment is the first in that the
図６では、接続部６ｂは、筐体６の壁部と回路基板１とを熱結合した状態を示している。尚、図中の白抜きの矢印は、回路基板１からの熱流を表している。
In FIG. 6, the
本実施形態においては、筐体６を構成する材料としては、例えば、放熱特性の高い金属部材が用いられる。そして、接続部６ｂは、筐体６の壁部と回路基板１又は当該回路基板１に実装された回路部品とを熱結合する。
In the present embodiment, as the material forming the
接続部６ｂの構成は、任意であり、筐体６の壁部と一体的に構成されもよいし、シリコン製のグリース、又はエポキシ樹脂等の接着材等により構成されてもよい。接続部６ｂは、その他、パテ状、ラバー状、ゲル状、若しくは、コンパウンド状の部材であってもよい。
The configuration of the
本実施形態に係るレーダ装置Ｕは、筐体６の前面以外の全領域を放熱可能な壁部領域とすることができるため、筐体６の放熱可能な壁部領域を大きくすることができる。
In the radar device U according to the present embodiment, since the entire area other than the front surface of the
以上のように、本実施形態に係るレーダ装置Ｕによれば、回路基板１等の放熱特性を向上させることが可能である。
As described above, according to the radar device U according to the present embodiment, it is possible to improve the heat dissipation characteristics of the
（第４の実施形態）
次に、図７、図８を参照して、第４の実施形態に係るレーダ装置Ｕの構成の一例について説明する。
(Fourth Embodiment)
Next, an example of the configuration of the radar device U according to the fourth embodiment will be described with reference to FIGS. 7 and 8.
図７は、第４の実施形態に係るレーダ装置Ｕの側面断面図である。図８は、第４の実施形態に係るレーダ装置Ｕを上方から見た図である。 FIG. 7 is a side cross-sectional view of the radar device U according to the fourth embodiment. FIG. 8 is a diagram of the radar device U according to the fourth embodiment as viewed from above.
本実施形態に係るレーダ装置Ｕは、アンテナ部２、３の構成、及び反射部８の構成の点で、第１の実施形態に係るレーダ装置Ｕと相違する。
The radar device U according to the present embodiment differs from the radar device U according to the first embodiment in the configurations of the
本実施形態に係る反射部８は、反射面が、回路基板１の基板面に対してプラスＺ方向に傾くように配設されている。
The reflecting
又、本実施形態に係る送信アンテナ２及び受信アンテナ３の電磁波の指向方向は、回路基板１の基板面の上方から後方側（マイナスＸ方向）に傾けられている。尚、本実施形態に係る送信アンテナ２及び受信アンテナ３は、Ｙ軸方向及びＸ軸方向に沿ってマトリクス状に複数のアンテナ素子を有している。そして、反射部８とアンテナ素子との位置関係に応じて、アンテナ素子毎に電磁波の送信方向が調整されている。
Further, the directivity directions of the electromagnetic waves of the transmitting
本実施形態に係るレーダ装置Ｕにおいては、かかる構成によって、送信アンテナ２（又は受信アンテナ３）を構成するアンテナ素子の位置によらず、送信アンテナ２から送信された電磁波の進行方向を、反射部８により、略プラスＸ方向に変換することができる。尚、本実施形態に係るレーダ装置Ｕの構成は、特に、アンテナ素子の個数を増加させた場合に有用である。
In the radar device U according to the present embodiment, with such a configuration, the traveling direction of the electromagnetic wave transmitted from the transmitting
（第５の実施形態）
次に、図９を参照して、第５の実施形態に係るレーダ装置Ｕの構成の一例について説明する。
(Fifth Embodiment)
Next, an example of the configuration of the radar device U according to the fifth embodiment will be described with reference to FIG.
図９は、第５の実施形態に係るレーダ装置Ｕの側面断面図である。 FIG. 9 is a side sectional view of a radar device U according to the fifth embodiment.
本実施形態に係るレーダ装置Ｕは、誘電体レンズ７及び反射部８の構成の点で、第４の実施形態に係るレーダ装置Ｕと相違する。
The radar device U according to the present embodiment is different from the radar device U according to the fourth embodiment in the configuration of the
本実施形態に係る反射部８は、回路基板１と略平行な反射面を有する反射板によって、構成されている。
The reflecting
本実施形態に係る誘電体レンズ７は、下方側に向かうにつれて屈折率が大きくなる半円筒形状に設定されている。
The
本実施形態に係るレーダ装置Ｕにおいては、かかる構成によって、送信アンテナ２（又は受信アンテナ３）を構成するアンテナ素子の位置によらず、送信アンテナ２から送信された電磁波の進行方向を、反射部８により、略プラスＸ方向に変換することができる。尚、本実施形態に係るレーダ装置Ｕの構成は、特に、図８のように、アンテナ素子の個数を増加させた場合に有用である。
In the radar device U according to the present embodiment, with such a configuration, the traveling direction of the electromagnetic wave transmitted from the transmitting
（第５の実施形態）
図１０は、第５の実施形態に係るレーダ装置Ｕの搭載位置の一例を示す図である。
(Fifth Embodiment)
FIG. 10 is a diagram showing an example of the mounting position of the radar device U according to the fifth embodiment.
本実施形態に係るレーダ装置Ｕは、車両Ｃの車体天板部、車両Ｃの車体底部、又は、車両Ｃのサイドミラーに搭載されている点で、第１の実施形態に係るレーダ装置Ｕと相違する。尚、図１０中では、４つのレーダ装置Ｕが搭載されている。 The radar device U according to the present embodiment is different from the radar device U according to the first embodiment in that the radar device U according to the first embodiment is mounted on a vehicle body top plate portion of the vehicle C, a vehicle body bottom portion of the vehicle C, or a side mirror of the vehicle C. Be different. Incidentally, in FIG. 10, four radar devices U are mounted.
この点、本開示に係るレーダ装置Ｕは、横置き型であるため、上下方向の占有面積が小さくてよく、外部からも目立たなくなる。そこで、本実施形態においては、車両Ｃの車体天板部又は車両Ｃの車体底部といった従来では搭載位置として検討されていなかった位置に、当該レーダ装置Ｕを搭載する。 In this regard, since the radar device U according to the present disclosure is of a horizontal type, it may occupy a small area in the up-down direction and is inconspicuous from the outside. Therefore, in the present embodiment, the radar device U is mounted at a position which has not been considered as a mounting position in the past, such as the vehicle body top plate portion of the vehicle C or the vehicle body bottom portion of the vehicle C.
車両Ｃの車体天板部に搭載されたレーダ装置Ｕは、道路上に配設された物体Ｍ１（例えば、生け垣）に阻害されることなく、電磁波を遠方まで送信することか可能である。即ち、これによって、物体（例えば、生け垣）を超えて、ターゲット（例えば、人や乗り物）を検知することが可能となる。又、車両Ｃのサイドミラーに搭載されたレーダ装置Ｕについても、同様の効果を期待できる。 The radar device U mounted on the vehicle body top plate of the vehicle C can transmit electromagnetic waves to a distant place without being hindered by an object M1 (for example, a hedge) arranged on the road. That is, this makes it possible to detect a target (for example, a person or a vehicle) beyond an object (for example, a hedge). The same effect can be expected for the radar device U mounted on the side mirror of the vehicle C.
又、車両Ｃの車体底部に搭載されたレーダ装置Ｕは、他の車両Ｍ２の車体と道路との間のスペースを通過するように電磁波を送信することで、他の車両Ｍ２に阻害されることなく、電磁波を遠方まで送信することか可能である。即ち、これによって、他の車両Ｍ２を超えて、ターゲット（例えば、人や乗り物）を検知することが可能となる。 Further, the radar device U mounted on the bottom of the vehicle body of the vehicle C transmits electromagnetic waves so as to pass through the space between the vehicle body of the other vehicle M2 and the road, so that the other vehicle M2 is hindered. Instead, it is possible to transmit electromagnetic waves to a long distance. That is, this makes it possible to detect the target (for example, a person or a vehicle) beyond the other vehicle M2.
以上のように、本実施形態に係るレーダ装置Ｕによれば、他の物体に阻害されることなく電磁波を送信することができるため、Ｓ／Ｎ比を向上させることができるうえ、より遠方領域までターゲットの検出が可能となる。 As described above, according to the radar device U according to the present embodiment, the electromagnetic wave can be transmitted without being disturbed by other objects, so that the S / N ratio can be improved and the far range region can be improved. Up to the target can be detected.
（第６の実施形態）
図１１、図１２は、第６の実施形態に係るレーダ装置Ｕの構成の一例を示す側面断面図である。
(Sixth Embodiment)
11 and 12 are side sectional views showing an example of the configuration of the radar apparatus U according to the sixth embodiment.
本実施形態に係るレーダ装置Ｕは、アンテナ部（送信アンテナ２及び受信アンテナ３）から送信する電磁波の方向を、回路基板１の延在方向（即ち、筐体６の延在方向）に対して傾ける点で、第１の実施形態に係るレーダ装置Ｕと相違する。
In the radar device U according to the present embodiment, the direction of the electromagnetic wave transmitted from the antenna unit (the transmitting
図１１は、アンテナ部（送信アンテナ２及び受信アンテナ３）が、筐体６内において誘電体レンズ７の光軸から上方向側に偏位した位置に配設され、回路基板１の延在方向に対して下方向側に傾けて電磁波を送信する態様を示す。又、図１２は、アンテナ部（送信アンテナ２及び受信アンテナ３）が、筐体６内において誘電体レンズ７の光軸から下方向側に偏位した位置に配設され、回路基板１の延在方向に対して上方向側に傾けて電磁波を送信する態様を示す。
FIG. 11 shows that the antenna section (the transmitting
つまり、このような態様とすることによって、電磁波の送信方向を、筐体６の延在方向に対して、上方向又は下方向に傾ける。
That is, with such a mode, the transmission direction of the electromagnetic wave is inclined upward or downward with respect to the extending direction of the
本実施形態に係るレーダ装置Ｕは、特に、第５の実施形態（図１０）で説明した態様において好適である。即ち、レーダ装置Ｕの搭載位置が車両Ｃの車体天板部である場合には、図１１のように、電磁波の送信方向を下方側に向けることで、筐体６の向きを変えずに見下ろすような視野を作ることができる。又、レーダ装置Ｕの搭載位置が、車両Ｃの車体底部である場合には、図１２のように、電磁波の送信方向を上方側に向けることで、電磁波が道路に反射することを抑制することができる。
The radar device U according to the present embodiment is particularly suitable for the aspect described in the fifth embodiment (FIG. 10). That is, when the mounting position of the radar device U is the vehicle body top plate portion of the vehicle C, by directing the electromagnetic wave transmission direction to the lower side as shown in FIG. 11, the
尚、本実施形態に係る誘電体レンズ７としては、光軸の方向が回路基板１の延在方向に対して傾けられたものや、又は、屈折率が光軸の上方と下方とで異なる態様のものが用いられてもよい。
As the
（その他の実施形態）
本発明は、上記実施形態に限らず、種々に変形態様が考えられる。例えば、各実施形態で示した態様を種々に組み合わせたものを用いてもよいのは勿論である。
(Other embodiments)
The present invention is not limited to the above-described embodiment, and various modifications can be considered. For example, it goes without saying that various combinations of the modes shown in the embodiments may be used.
上記実施形態では、レーダ装置Ｕが好適に適用される態様の一例として、車両のバンパＢ内に配設された態様を示した。しかしながら、本発明に係るレーダ装置Ｕの適用対象は、任意であり、回転翼機（例えば、ヘリコプター）又はロボット等にも適用し得る。 In the above embodiment, as an example of the mode in which the radar device U is preferably applied, the mode in which the radar device U is arranged in the bumper B of the vehicle is shown. However, the application target of the radar apparatus U according to the present invention is arbitrary, and may be applied to a rotary wing aircraft (for example, a helicopter) or a robot.
以上、本発明の具体例を詳細に説明したが、これらは例示にすぎず、請求の範囲を限定するものではない。請求の範囲に記載の技術には、以上に例示した具体例を様々に変形、変更したものが含まれる。 Specific examples of the present invention have been described above in detail, but these are merely examples and do not limit the scope of the claims. The technology described in the claims includes various modifications and changes of the specific examples illustrated above.
本開示に係るレーダ装置によれば、横置き型の装置構成としながら、高いアンテナ利得及び高い方位分解能を実現することができる。 According to the radar device according to the present disclosure, it is possible to realize a high antenna gain and a high azimuth resolution while having a horizontal device configuration.
１ 回路基板
２ 送信アンテナ
３ 受信アンテナ
４ 信号処理ＩＣ
５ コネクタ
６ 筐体
６ａ 窓部
６ｂ 接続部
７ 誘電体レンズ
８ 反射部
９ ブラケット
Ｕ レーダ装置
Ｂ カバー部材
Ｃ 車両
1
5
B cover member C vehicle
Claims (13)
前記筐体内において、基板面が前記前方向に沿って延在するように配設された回路基板と、
前記回路基板内において、前記前方向と交差する方向に沿ってアレー状に配設された複数のアンテナ素子によって構成され、前記回路基板の基板面の上方に向けて前記電磁波を送信すると共にその反射波を受信するアンテナ部と、
前記筐体内において、前記回路基板の基板面の上方に支持され、前記アンテナ部から送信された前記電磁波を反射して前記電磁波の進行方向を前記前方向に変換すると共に、前記前方向からの前記反射波を反射して前記反射波の進行方向を前記アンテナ部側に変換する反射部と、
前記筐体の前記窓部において、前記複数のアンテナ素子のアレー方向に沿って延在するように配設された、前記前方向に凸の半円筒形状又は放物筒形状の誘電体レンズと、
を備えるレーダ装置。 A casing having a window portion in the front direction, which is the transmission direction of electromagnetic waves,
In the housing, a circuit board arranged so that the board surface extends along the front direction,
In the circuit board, it is composed of a plurality of antenna elements arranged in an array along a direction intersecting with the front direction, and transmits the electromagnetic wave toward the upper side of the circuit board surface of the circuit board and reflects the electromagnetic wave. An antenna part that receives waves,
In the housing, the electromagnetic wave transmitted from the antenna unit is supported above the substrate surface of the circuit board to convert the traveling direction of the electromagnetic wave to the front direction, A reflection unit that reflects the reflected wave and converts the traveling direction of the reflected wave to the antenna unit side,
In the window portion of the housing, arranged to extend along the array direction of the plurality of antenna elements, a semi-cylindrical or parabolic dielectric lens convex in the forward direction,
Radar device including a.
請求項１に記載のレーダ装置。 Each of the plurality of antenna elements is configured by a conductor pattern formed in the board surface of the circuit board,
The radar device according to claim 1.
請求項２に記載のレーダ装置。 Each of the plurality of antenna elements is a patch antenna,
The radar device according to claim 2.
請求項１乃至３のいずれか一項に記載のレーダ装置。 Further comprising a signal processing unit that changes the transmission direction of the electromagnetic wave transmitted to the outside of the housing by controlling the phase of the electromagnetic wave transmitted from each of the plurality of antenna elements.
The radar device according to any one of claims 1 to 3.
前記筐体の前記前後方向における長さは、前記筐体の前記上下方向における長さよりも長い、
請求項１乃至４のいずれか一項に記載のレーダ装置。 With respect to the front-back direction corresponding to the transmission direction of the electromagnetic wave, and the vertical direction corresponding to the normal direction of the board surface of the circuit board,
The length of the housing in the front-rear direction is longer than the length of the housing in the vertical direction,
The radar device according to any one of claims 1 to 4.
請求項１乃至５のいずれか一項に記載のレーダ装置。 The housing has a connecting portion that is thermally coupled to the circuit board or a circuit component mounted on the circuit board,
The radar device according to any one of claims 1 to 5.
請求項１乃至６のいずれか一項に記載のレーダ装置。 The electromagnetic wave is transmitted through a cover member arranged so as to cover the area in the front direction of the housing,
The radar device according to any one of claims 1 to 6.
請求項１乃至７のいずれか一項に記載のレーダ装置。 The front direction, which is the transmission direction of the electromagnetic waves, is supported so as to be horizontal with the ground,
The radar device according to any one of claims 1 to 7.
前記アンテナ部は、前記筐体内において、前記誘電体レンズの光軸から前記上方向側に偏位した位置に配設され、前記回路基板の延在方向に対して前記下方向側に傾けて前記電磁波を送信する、
請求項１乃至８のいずれか一項に記載のレーダ装置。 Based on the upward and downward directions orthogonal to the extending direction of the circuit board,
The antenna unit is arranged in the housing at a position deviated from the optical axis of the dielectric lens to the upper side, and is tilted downward with respect to the extending direction of the circuit board. Send electromagnetic waves,
The radar device according to any one of claims 1 to 8.
前記アンテナ部は、前記筐体内において、前記誘電体レンズの光軸から前記下方向側に偏位した位置に配設され、前記回路基板の延在方向に対して前記上方向側に傾けて前記電磁波を送信する、
請求項１乃至９のいずれか一項に記載のレーダ装置。 Based on the upward and downward directions orthogonal to the extending direction of the circuit board,
The antenna unit is disposed in the housing at a position deviated from the optical axis of the dielectric lens toward the lower side, and is tilted upward with respect to the extending direction of the circuit board. Send electromagnetic waves,
The radar device according to any one of claims 1 to 9.
請求項１乃至１０のいずれか一項に記載のレーダ装置。 Mounted on the vehicle,
The radar device according to any one of claims 1 to 10.
請求項１１に記載のレーダ装置。 Mounted on the top plate of the vehicle body,
The radar device according to claim 11.
請求項１２に記載のレーダ装置。 Mounted on the bottom of the vehicle body,
The radar device according to claim 12.
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