JP5628964B1

JP5628964B1 - レーダ装置

Info

Publication number: JP5628964B1
Application number: JP2013096777A
Authority: JP
Inventors: 祐太小松
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2013-05-02
Filing date: 2013-05-02
Publication date: 2014-11-19
Anticipated expiration: 2033-05-02
Also published as: DE102013220801A1; DE102013220801B4; JP2014219227A

Abstract

【課題】電磁波ノイズシールドをより強化したレーダ装置等を提供する。【解決手段】一面が開放面である導電性の筐体１０３と、前記開放面と対向するように前記筐体内に収納されグランドプレーン３０２の層を有するプリント基板１０４と、を備え、前記プリント基板１０４は、基板周囲に沿って延び、基板接地部により前記グランドプレーンに電気的に接続されている導電性の基板周囲部材３０３を有し、前記筐体１０３は、側面部材１０３ｂの内周に沿って延びる段差の付けられた導電性の棚部２０１と、前記棚部の一部に設けられ前記プリント基板の外周を支持する支持面２０３ａを有する導電性の複数の台座部２０３とを有し、前記筐体１０３は、筐体接地部により前記グランドプレーンに電気的に接続され、前記プリント基板１０４が、前記基板周囲部材３０３を前記棚部２０１および前記側面部材１０３ｂの内側に近接させて配置されるレーダ装置にある。【選択図】図３

Description

この発明は、レーダ装置に係り、特に電磁波ノイズのシールドに関するものである。

近年、車両運転時の事故抑制を目的として、車両の周辺に位置する自動車等の障害物との距離や相対速度等を計測するレーダ装置が知られている。

このようなレーダ装置では、装置内から装置外への電磁波ノイズの漏洩や、装置外から装置内への電磁波ノイズ侵入、さらには装置を構成するコンポーネント間での電磁波ノイズの回り込みを抑制することを目的の一つとして、プリント基板等のコンポーネントを金属性のカバーでシールドする構造となっている。

例えば、下記特許文献１には、制御回路基板のネジ穴に対向するハウジングに台座を設け、そこに該基板がネジ留めされ、基板の下側は金属性のリアカバーに覆われ、基板の上側はアンテナモジュールを収納するための穴が開いた金属性のフロントカバーに覆われ、該穴部にアンテナモジュールが収納され、アンテナモジュールをレドームが覆う構造を持つレーダ装置について記載されている。

特許第４２８６８５５号公報

しかしながら、上記特許文献１に記載されたレーダ装置では、制御回路基板とハウジングとの隙間部分がシールド構造となっておらず、該隙間を介して、装置内から装置外へ電磁波ノイズが漏洩し、周囲の他の電子機器が誤動作したり、最悪の場合、故障させる恐れがある。また、前記隙間を介して、装置外から装置内へ電磁波ノイズが侵入したり、制御回路基板の上側から下側、または下側から上側へ電磁波ノイズが回り込み、レーダ装置自身が誤動作したり、最悪の場合、故障する恐れがあった。

この発明は、前記のような課題を解決するためになされたものであり、プリント基板と筐体との隙間を介して、装置内から装置外への電磁波ノイズの漏洩、および装置外から装置内への電磁波ノイズの侵入、さらにはプリント基板の上下間の電磁波ノイズの回り込みを抑制することができるレーダ装置を提供することを目的とする。

この発明は、一面が開放面である導電性の筐体と、前記開放面と対向するように前記筐体内に収納されグランドプレーンの層を有するプリント基板と、を備え、前記プリント基板は、基板周囲に沿って延び、基板接地部により前記グランドプレーンに電気的に接続されている導電性の基板周囲部材を有し、前記筐体は、側面部材の内周に沿って延びる段差の付けられた導電性の棚部と、前記棚部の一部に設けられ前記プリント基板の外周を支持する支持面を有する導電性の複数の台座部とを有し、前記筐体は、筐体接地部により前記グランドプレーンに電気的に接続され、前記プリント基板が、前記基板周囲部材を前記棚部および前記側面部材の内側との間に隙間を有するように近接させて配置され、前記プリント基板の基板周囲部材は、前記台座部に対向する位置に導電性のランド部を有し、前記筐体接地部が、前記台座部と、前記ランド部と、前記ランド部および前記グランドプレーンを貫通して前記台座部に挿入される導電性の固定部材と、からなり、前記基板接地部が、前記基板周囲部材と前記グランドプレーンとを電気的に接続させる離散的に設けられた複数のスルーホールからなる、ことを特徴とするレーダ装置にある。

この発明では、電磁波ノイズシールドをより強化したレーダ装置等を提供できる。

この発明によるレーダ装置の構成の一例を示すブロック図である。この発明の実施の形態１に係るレーダ装置の筐体の一例を示す平面図である。図２の筐体の部分ａでのＡ−Ａ線に沿った拡大された側面断面図である。図２の筐体の部分ｂでのＢ−Ｂ線に沿った拡大された側面断面図である。この発明の実施の形態１に係るレーダ装置の一例における基板周囲部材、ネジ穴ランド部、スルーホールの関係を示すプリント基板の下方から見た部分平面図である。この発明の実施の形態１に係るレーダ装置の別の例における基板周囲部材、ネジ穴ランド部、スルーホールの関係を示すプリント基板の下方から見た部分平面図である。この発明の実施の形態１に係るレーダ装置の別の例における図２の筐体の部分ａでのＡ−Ａ線に沿った拡大された側面断面図である。この発明の実施の形態２に係るレーダ装置のネジ穴ランド部の半田の配置の一例を示した図である。この発明の実施の形態２に係るレーダ装置のネジ穴ランド部の半田の配置の別の例を示した図である。この発明の実施の形態３に係るレーダ装置の基板周囲部材の半田の配置の一例を示した図である。

以下、この発明によるレーダ装置を各実施の形態に従って図面を用いて説明する。なお、各実施の形態において、同一もしくは相当部分は同一符号で示し、重複する説明は省略する。

実施の形態１．
図１はこの発明によるレーダ装置の構成の一例を示すブロック図である。図示の通り、レーダ装置１０１は概略、一面を開放面または開口(以下開放面とする)１０３ａとする筐体１０３に、プリント基板１０４と、プリント基板１０４に接続された送信アンテナ１０５、受信アンテナ１０６、コネクタ１０８が収納されている。開放面１０３ａはレドーム１０７で覆われている。プリント基板１０４には、送信アンテナ１０５が接続された送信デバイス１０９、受信アンテナ１０６が接続された受信デバイス１１０、受信デバイス１１０に順に接続されたフィルタ１１１とＩＦアンプ(中間周波数増幅器)１１２、そして送信デバイス１０９およびＩＦアンプ(中間周波数増幅器)１１２に接続されたマイクロコンピュータ１１３が実装されている。コネクタ１０８はプリント基板１０４の外部との電気的接続等を行う。

レーダ装置１０１は、送信デバイス１０９で生成した信号を、送信アンテナ１０５により電波に変換し、ターゲット１０２に向けて送信電波を送信する。そして、ターゲット１０２から反射した電波を、受信アンテナ１０６により受信し、その受信電波を受信デバイス１１０により受信信号に変換する。受信信号はフィルタ１１１、ＩＦアンプ１１２を介してマイクロコンピュータ１１３に入力されて信号処理され、所定の範囲内に存在するターゲット１０２までの距離と相対速度と方位とが検出される。マイクロコンピュータ１１３はまた、レーダ装置の各構成部の制御を行う。

なお、レーダ装置の動作の詳細につきてはこの発明には特に関係しないので、説明は省略する。また、図１は構成要素を説明するためのものであり、以下に説明するレーダ装置の筐体の構造とは直接対応していなし。

図２はこの発明の実施の形態１に係るレーダ装置の筐体の一例を示す平面図である。導電性の筐体１０３は、例えば一面が開放面である中が空洞の立方体からなり、周囲の側面部材と開放面と対向する底面部材からなる。開放面には、例えば図１のレドーム１０７が設けられたり、または開放面がレドーム１０７と対向するように筐体１０３が配置される。図２は開放面側から見た図である。

図２おいて、筐体１０３の周囲の側面部材である壁部２０２は、壁部２０２の内周に沿って段差がつけられている所定の幅の棚部２０１と、棚部２０１の例えば四隅の部分に設けられた台座部２０３を有している(図３，４参照)。輪郭を破線で示したプリント基板１０４は、四隅を台座部２０３の上面である支持面で支持され、台座部２０３にて、ネジ等からなる導電性の固定部材により固定される。また、棚部２０１と壁部２０２とで図３に破線で示すＬ字構造部３０１を構成する。

図３は図２の筐体１０３の部分ａでのＡ−Ａ線に沿った拡大された側面断面図である。１０３ｂで示す部分が筐体１０３の側面部材、１０３ｃが底面部材であり、図３の上側がレドーム(図示省略)に面した開放面となる。プリント基板１０４は、内層に導電性を有するグランドプレーン３０２を有する。さらにプリント基板１０４は、棚部２０１と対向する位置、すなわち基板の周囲に沿って、プリント基板１０４の下側の第１基板周囲部材３０３ａと、上側の第２基板周囲部材３０３ｂを含む導電性の基板周囲部材を有する。そして、グランドプレーン３０２と第１基板周囲部材３０３ａと第２基板周囲部材３０３ｂとは、第１スルーホール３０４により複数の接続点で電気的に接続されている(図５、６参照)。
スルーホール３０４の間隔は、抑制したいノイズ周波数の波長より、例えば、１／４波長以下とする。ここで、波長に関しては、プリント基板１０４の材質に合わせて波長短縮率を考慮する必要がある。

すなわち、プリント基板１０４の図２に示す棚部２０１に沿った基板周囲部材(３０３ａ，３０３ｂ)には複数の第１スルーホール３０４が設けられ、それぞれが図３に示すようにグランドプレーン３０２と第１基板周囲部材３０３ａと第２基板周囲部材３０３ｂとを電気的に接続している。

また、筐体１０３は、棚部２０１と壁部２０２とでＬ字構造部３０１を形成する。そして、第１基板周囲部材３０３ａがＬ字構造部３０１に近接配置される。
ここで、棚部２０１は、台座部２０３よりも低く設けられており、棚部２０１はプリント基板１０４と接触しない。

図４は図２の筐体１０３の部分ｂでのＢ−Ｂ線に沿った拡大された側面断面図である。プリント基板１０４は、台座部２０３の支持面２０３ａに対向する位置に導電性を有する第１ネジ穴ランド部４０２ａを有する。プリント基板１０４は、導電性の固定部材であるネジ４０１により台座部２０３に固定され、台座部２０３はプリント基板１０４の下面側に設けられた第１ネジ穴ランド部４０２ａに電気的に接続されている。そして、プリント基板１０４の第１ネジ穴ランド部４０２ａは、第２スルーホール４０３により、グランドプレーン３０２およびプリント基板１０４の上面側に設けられた導電性を有する第２ネジ穴ランド部４０２ｂと電気的に接続されている。

図５は、第１および第２基板周囲部材３０３ａ，３０３ｂと第１および第２ネジ穴ランド部４０２ａ，４０２ｂと第１および第２スルーホール３０４，４０３との関係を示すプリント基板１０４の下方から見た部分平面図である。プリント基板１０４の周囲部は上面(おもて面)と下面(裏面)で同様の構造を有する。

プリント基板１０４の下面と上面のそれぞれ表層に配置された第１および第２基板周囲部材３０３ａ，３０３ｂは、プリント基板１０４の周囲に沿って設けられた複数の第１スルーホール３０４により、グランドプレーン３０２に電気的に接続されている。また、プリント基板１０４の下面と上面のそれぞれ表層に配置された第１および第２ネジ穴ランド部４０２ａ，４０２ｂに形成されたネジ穴は、第２スルーホール４０３として構成され、グランドプレーン３０２に電気的に接続されている。

このように、筐体１０３とプリント基板１０４との隙間３０５を、同じグランド電位である、Ｌ字構造部３０１(棚部２０１と壁部２０２で構成される)と、Ｌ字構造部３０１と同じグランド電位であり、Ｌ字構造部３０１に対向して近接配置される、第１基板周囲部材３０３ａと、第１スルーホール３０４と、第２基板周囲部材３０３ｂ、とで囲うようにしている。
これにより、プリント基板１０４の上側から隙間３０５を見た場合は、該隙間３０５が台座部２０３と棚部２０１で塞がれる構造となっているためプリント基板１０４の上側からのインピーダンスが高くなる。同様に、プリント基板１０４の下側から隙間３０５を見た場合は、該隙間３０５が壁部２０２で塞がれる構造となっているためプリント基板１０４の下側からのインピーダンスが高くなる。
プリント基板１０４の上側または下側から隙間３０５に到来したノイズが、該隙間３０５で反射され、該隙間３０５を伝搬するノイズが抑制される。すなわち、該隙間３０５に電磁シールド効果をもたらす。
ここで、第１スルーホール３０４は、前述の通り、抑制したいノイズ周波数の波長から算出される間隔毎に設けられるため、該スルーホール３０４間には隙間が開いている。しかしながら、該隙間は、ノイズの波長に対して十分小さいため、ノイズに対しては、該スルーホール３０４は隙間のない遮蔽面として作用する。したがって、該スルーホール３０４により、プリント基板１０４側面を介して、基板上側から下側あるいは基板下側から上側に通過するノイズを抑制することができる。

なお、図５では第１スルーホール３０４を直線的に並べて配置したが、図６のように、千鳥格子状に配置しても構わない。

また、図３では、棚部２０１の縦の長さをプリント基板１０４の下面の少し下当たりから筐体１０３の底面部材１０３ｃまで確保しているが、図７に示したようにプリント基板１０４の下面の少し下当たりから所定の長さとし、短くしても構わない。
また、図３、図４では、棚部２０１を台座部２０３よりも低く設けたが、棚部２０１を台座部２０３と同じ高さとしても構わない。

以上のようにして、実施の形態１に係るレーダ装置では、プリント基板１０４が、基板表面に、複数の第１のスルーホール３０４によりグランドプレーン３０２に電気的に接続された基板周囲に沿って配置される基板周囲部材３０３ａ，３０３ｂを有し、さらに、プリント基板１０４が、基板表面に、第２のスルーホール４０３によりグランドプレーン３０２に電気的に接続されたネジ穴ランド部４０２ａ，４０２ｂを有する。そして、筐体１０３は、プリント基板１０４がネジ４０１により台座部２０３に固定されることによってグランドプレーン３０２に接続される。さらに、筐体１０３は、基板周囲部材３０３ａに対向する棚部２０１を有し、棚部２０１と壁部２０２とで形成されるＬ字構造部３０１が、基板周囲部材３０３ａに近接配置されるため、プリント基板１０４と筐体１０３との隙間３０５を狭くすることが可能となり、Ｌ字構造部３０１と基板周囲部材３０３ａとスルーホール３０４とにより電磁シールドを形成することで、図７のＮで示すような、隙間３０５を介して、装置内から装置外への電磁波ノイズ漏洩、および装置外から装置内への電磁波ノイズ侵入、さらにはプリント基板上側から下側または下側から上側への電磁波ノイズの回り込みを抑制することができる。

すなわちこの発明では、一方が開放面の筐体１０３は、底面部材１０３ｃと底面部材１０３ｃの周囲に沿った側面部材１０３ｂからなり、側面部材１０３ｂである壁部２０２には、内周に沿って段差を付けた棚部２０１と台座部２０３が形成されている。プリント基板１０４は外周が台座部２０３の支持面２０３ａで支持されて筐体１０３内に格納される。筐体１０３は、壁部２０２と棚部２０１、さらに四隅の台座部２０３が一般的には同じ材料で一体形成されたもので、導電性を有する。

プリント基板１０４は、少なくとも１つの層にグランドプレーン３０２を設け、また基板のおもて面と裏面に基板周囲に沿って延びる導電性の基板周囲部材３０３ａ，３０３ｂを有する。基板周囲部材３０３ａ，３０３ｂは、基板接地部によりグランドプレーン３０２に電気的に接続されている。筐体１０３は、筐体接地部によりグランドプレーン３０２に電気的に接続されている。

そしてプリント基板１０４が、基板周囲部材３０３ａ，３０３ｂを、棚部２０１の上面２０１ａおよび側面部材１０３ｂの内側からなるＬ字構造部３０１に近接させて配置される。なお、棚部２０１の上面２０１ａと側面部材１０３ｂの内側にプリント基板１０４の基板周囲部材３０３ａ，３０３ｂを近接させるために、プリント基板１０４が直方体をしていることから、棚部２０１の上面２０１ａと側面部材１０３ｂ(壁部２０２)の内側はＬ字構造部としているが、プリント基板１０４の端部の形状に合わせた形状の構造にすればよい。

また筐体１０３の棚部２０１は、プリント基板１０４を固定するための導電性の台座部２０３を一部に有する。またプリント基板１０４の基板周囲部材３０３は、台座部２０３に対向する位置に導電性のランド部(４０２ａ，４０２ｂ)を有する。そして台座部２０３と、ランド部４０２ａ，４０２ｂとグランドプレーン３０２を貫通して台座部２０３に挿入されるネジ等からなる導電性の固定部材４０１と、により前記筐体接地部を構成する。なお、台座部２０３も支持面２０３ａでプリント基板１０４を支持する。

またプリント基板１０４において、基板周囲部材３０３ａ，３０３ｂとグランドプレーン３０２とを電気的に接続させる離散的に設けられた複数のスルーホール３０４により前記基板接地部を構成する。

実施の形態２．
図８は、この発明の実施の形態２に係るレーダ装置のネジ穴ランド部の半田の配置例を示した図である。ネジ穴ランド部以外の構成は、実施の形態１と同様である。図８に示したように、半田８０１がプリント基板１０４の下面側のネジ穴ランド部４０２ａの四方に設けられている。半田８０１を介して、プリント基板１０４に設けたネジ穴ランド部４０２ａと筐体１０３に設けた台座部２０３の支持面２０３ａとを電気的に導通させることによって、筐体１０３とプリント基板１０４を確実に電気的に導通させる。

なお、図９はネジ穴ランド部４０２ａの半田８０１の他の配置例を示した図である。このように、ネジ穴ランド部４０２ａの斜め方向に、半田８０１を配置しても構わない。

また、図８、図９の例では、台座部２０３とネジ穴ランド部４０２ａとの電気的導通を確保するために半田８０１を用いたが、他の導電体、例えば、導電性ペースト等(これらを全て含めて第１の導電体とする)を用いることができることは言うまでもない。
さらに、半田８０１を離散的に配置する例を示したが、スルーホール４０３を囲うように連続的に配置することも可能である。
なお、半田８０１を下面側のネジ穴ランド部４０２ａ側に設ける例を示したが、半田８０１を上面側のネジ穴ランド部４０２ｂ側にも配置して、ネジ４０１との電気的導通をより確実に確保するようにしてもよい。

以上のようにして、実施の形態２に係るレーダ装置では、半田８０１を介して筐体１０３に設けた台座部２０３とプリント基板１０４に設けたネジ穴ランド部４０２ａとを電気的に導通させることによって、実施の形態１に記載のレーダ装置よりも筐体１０３とプリント基板１０４とを確実に電気的に導通させることができ、プリント基板１０４と筐体１０３との隙間を介しての電磁波ノイズ漏洩、侵入、回り込み抑制の効果を高めることができる。

すなわち、筐体接地部は、台座部２０３とランド部(４０２ａ，４０２ｂ)とを電気的に接続させる第１の導電体(８０１)をさらに含む。第１の導電体は半田または導電性ペーストからなる。

実施の形態３．
図１０は、この発明の実施の形態３に係るレーダ装置の基板周囲部材の半田の配置例を示した図である。基板周囲部材以外の構成は、実施の形態１と同様である。多数の半田１００１が、基板周囲部材３０３ａに離散的に配置される。半田１００１を介して、プリント基板１０４の下面に設けた基板周囲部材３０３ａと筐体１０３に設けたＬ字構造部３０１の棚部２０１の上面２０１ａとを多数の接続点で電気的に導通させることによって、筐体１０３とプリント基板１０４とを低インピーダンスに、なおかつ確実に電気的に導通させる。
半田１００１の間隔は、抑制したいノイズ周波数の波長より、例えば、１／４波長以下とする。

なお、図１０では、半田１００１をスルーホール３０４よりも基板の内側に配置したが、スルーホール３０４よりも外側に配置することも可能である。
また、Ｌ字構造部３０１と基板周囲部材３０３ａとの電気的導通を確保するために半田を用いたが、他の導電体、例えば、導電性ペースト等(これらを全て含めて第２の導電体とする)を用いることができることは言うまでもない。
また、基板周囲部材３０３ａに半田１００１を離散的に配置する例を示したが、半田をはじめとする導電体を連続的に配置してもよい。

以上のようにして、実施の形態３に係るレーダ装置では、半田１００１を介して筐体１０３に設けたＬ字構造部３０１とプリント基板１０４に設けた基板周囲部材３０３とを電気的に導通させることによって、実施の形態１または２に記載のレーダ装置よりも、筐体とプリント基板とを低インピーダンスに、なおかつ確実に電気的に導通させることができ、プリント基板と筐体との隙間を介しての電磁波ノイズ漏洩、侵入、回り込み抑制の効果を高めることができる。

すなわち、筐体接地部は、棚部２０１の上面２０１ａとプリント基板１０４の基板周囲部材３０３ａとを電気的に接続させる第２の導電体(１００１)をさらに含む。第２の導電体は複数の導電部が離散的に配置されており、第２の導電体は半田または導電性ペーストからなる。
またこの場合上述のように、棚部２０１の上面２０１ａの高さを台座部２０３の支持面２０３ａと同じ高さとしてもよい。

なお、この発明は上記各実施の形態に限定されるものではなく、これらの実施の形態の可能な組み合わせを全て含むことは云うまでもない。

１０１レーダ装置、１０２ターゲット、１０３筐体、１０３ａ開放面、１０３ｂ側面部材、１０３ｃ底面部材、１０４プリント基板、１０５送信アンテナ、１０６受信アンテナ、１０７レドーム、１０８コネクタ、１０９送信デバイス、１１０受信デバイス、１１１フィルタ、１１２ＩＦアンプ、１１３マイクロコンピュータ、２０１棚部、２０１ａ上面、２０２壁部(側面部材)、２０３台座部、２０３ａ支持面、３０１Ｌ字構造部、３０２グランドプレーン、３０３ａ第１基板周囲部材、３０３ｂ第２基板周囲部材、３０４，４０３スルーホール、３０５隙間、４０１固定部材(ネジ)、４０２ａ第１ネジ穴ランド部、４０２ｂ第２ネジ穴ランド部、８０１，１００１半田。

Claims

一面が開放面である導電性の筐体と、
前記開放面と対向するように前記筐体内に収納されグランドプレーンの層を有するプリント基板と、
を備え、
前記プリント基板は、基板周囲に沿って延び、基板接地部により前記グランドプレーンに電気的に接続されている導電性の基板周囲部材を有し、
前記筐体は、側面部材の内周に沿って延びる段差の付けられた導電性の棚部と、前記棚部の一部に設けられ前記プリント基板の外周を支持する支持面を有する導電性の複数の台座部とを有し、
前記筐体は、筐体接地部により前記グランドプレーンに電気的に接続され、
前記プリント基板が、前記基板周囲部材を前記棚部および前記側面部材の内側との間に隙間を有するように近接させて配置され、
前記プリント基板の基板周囲部材は、前記台座部に対向する位置に導電性のランド部を有し、
前記筐体接地部が、前記台座部と、前記ランド部と、前記ランド部および前記グランドプレーンを貫通して前記台座部に挿入される導電性の固定部材と、からなり、
前記基板接地部が、前記基板周囲部材と前記グランドプレーンとを電気的に接続させる離散的に設けられた複数のスルーホールからなる、
ことを特徴とするレーダ装置。
前記筐体接地部が、前記棚部の上面と前記基板周囲部材とを電気的に接続させる導電体を含むことを特徴とする請求項１に記載のレーダ装置。
前記導電体は複数の導電部が離散的に配置されていることを特徴とする請求項２に記載のレーダ装置。
前記導電体が半田または導電性ペーストであることを特徴とする請求項１または２に記載のレーダ装置。