JP2020060483A - 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.
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。 The radar device is mounted on a vehicle, for example, and is used for multi-directional monitoring applications 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、
前記筐体内に配設され、一方の基板面を前記前方向に向ける第１の基板部と、基板面が前記前方向に沿って延在する第２の基板部と、を有する回路基板と、
前記第１の基板部の前記前方向側の基板面内において、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、前記窓部を介して前記筐体外に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,
A circuit board having a first board portion disposed in the housing and having one board surface facing the front direction, and a second board portion having the board surface extending along the front direction,
On the front-side substrate surface of the first substrate portion, the casing is constituted by a plurality of antenna elements arranged in an array along a direction intersecting the front direction, and the casing is provided via the window portion. An antenna unit that transmits the electromagnetic wave outside the body and receives the reflected wave,
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）
以下、図１乃至図５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)
Hereinafter, an example of the configuration of the radar device according to the present embodiment will be described with reference to FIGS. 1 to 5. 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、本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、本実施形態に係るレーダ装置Ｕの正面図（第１の基板部１ａの前面側の基板面を正面から見た図）である。図４は、本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 sectional view of the radar device U according to the present embodiment. FIG. 3 is a front view of the radar device U according to the present embodiment (a view of the substrate surface on the front surface side of the
図２、図３及び図４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及び図４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。
Solid arrows F in FIGS. 2, 3 and 4 represent electromagnetic waves transmitted by the transmitting antenna. A dotted arrow Fr represents a reflected wave from the target. 2, 3, and 4, 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、及び、誘電体レンズ７を備えている。
The radar device U according to the present embodiment includes a
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、基板面が上下方向（略Ｚ軸方向）に延在し、一方の基板面を前方に向けるように配設された第１の基板部１ａと、基板面が前後方向（略Ｘ軸方向）に延在するように配設された第２の基板部１ｂと、を有している。換言すると、第１の基板部１ａは、基板面がカバー部材Ｂと対向するように配設されている。一方、第２の基板部１ｂは、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（例えば、直交）するように配設されている。
The
第１の基板部１ａは、送信アンテナ２及び受信アンテナ３（ここでは、更に、ミリ波帯域用の信号処理ＩＣ４ａ、４ｂが配設されている）を配設するための基板部である（図３を参照）。一方、第２の基板部１ｂは、送信アンテナ２及び受信アンテナ３以外の回路部品（ここでは、ベースバンド帯域用の信号処理ＩＣ４ｃ、コネクタ５、及び、電解コンデンサ等のその他の部品（図示せず））を配設するための基板部である。尚、第２の基板部１ｂと第１の基板部１ａとは、配線部（図示せず）によって、互いに電気的に接続されている。
The
つまり、本実施形態に係るレーダ装置Ｕにおいては、回路基板１を第１の基板部１ａと第２の基板部１ｂとで構成することにより、当該レーダ装置ＵのＹ軸方向の占有幅を、送信アンテナ２及び受信アンテナ３を配設するために必要な領域（即ち、第１の基板部１ａの基板面の領域）のみに縮小している。これによって、横置き型のレーダ装置を実現している。
That is, in the radar device U according to the present embodiment, by configuring the
尚、第１の基板部１ａと第２の基板部１ｂの位置関係としては、より好適には、第１の基板部１ａが、第２の基板部１ｂの基板面の前後方向における中間位置よりも、前方向側となる構成とされる。これにより、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に、第２の基板部１ｂ上に実装された回路部品によって当該電磁波が遮蔽されることを防止することが可能である。
As for the positional relationship between the
回路基板１の第１の基板部１ａ及び第２の基板部１ｂの材料は、リジッドな基板材料であれば任意の材料であってよく、例えば、平板状のＰＣＢ（Printed Circuit Board）基板を用いることができる。第１の基板部１ａ及び第２の基板部１ｂ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、第２の基板部１ｂと第１の基板部１ａとは、互いに電気的に接続されていれば、一体的に形成されてもよいし、別体として形成されてもよい。
The material of the
送信アンテナ２は、第１の基板部１ａの前面側の基板面内に配設され、前方（プラスＸ方向）に向けて、電磁波を送信する。同様に、受信アンテナ３は、第１の基板部１ａの前面側の基板面内に配設され、回路基板１の前方（プラスＸ方向）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、第１の基板部１ａ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
送信アンテナ２及び受信アンテナ３は、それぞれ、第１の基板部１ａ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。
Each of 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が送信した電磁波は、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。又、送信アンテナ２が送信した電磁波が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、受信アンテナ３に送出される。尚、送信アンテナ２及び受信アンテナ３は、筐体６の壁部領域のうち電磁波を透過し得る窓部６ａよりも後方に配設されている。
The electromagnetic wave transmitted by the transmitting
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
尚、図２、図３及び図４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ＩＣ４ａ、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ＩＣ４ｂ、及び、ベースバンド帯域に係る信号処理を行う信号処理ＩＣ４ｃを各別のチップとして示している。
2, FIG. 3, and FIG. 4, as an example of the
ミリ波帯域に係る信号処理を行う信号処理ＩＣ４ａ、４ｂの配設位置は、送信アンテナ２又は受信アンテナ３と信号処理ＩＣ４ａ、４ｂとの間の配線部の距離を低減するべく、より好適には、図２、図３及び図４に示すように、第１の基板部１ａの後面側の基板面内に設定される。一方、ベースバンド周波数帯域の信号処理を行う信号処理ＩＣ４ｃの配設位置は、任意であって、図４では、第２の基板部１ｂの基板面内に設定されている。
The arrangement positions of the
図５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. 5 is a block diagram showing the configuration of the
本実施形態に係る信号処理ＩＣ４は、例えば、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の前後方向（Ｘ軸方向）の長さは第２の基板部１ｂの前後方向の長さに所定のマージン幅を合計した長さに設定され、筐体６の上下方向（Ｚ軸方向）の長さは第１の基板部１ａの上下方向の長さに所定のマージン幅を合算した長さに設定される。即ち、筐体６の上下方向の長さは、前後方向の長さよりも短くなっている。
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。窓部６ａの径は、例えば、電磁波を送受信の際に所定の利得が得られる開口長（即ち、送信アンテナ２から電磁波を送信する際のビーム幅）に設定されている。
A
誘電体レンズ７は、回路基板１の前方に支持され、送信アンテナ２が送信した電磁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受信アンテナ３に集光する。換言すると、送信アンテナ２及び受信アンテナ３は、それぞれ、誘電体レンズ７の焦点となる位置に配設されている。尚、誘電体レンズ７は、より好適には、送信アンテナ２が送信した電磁波を平面波に変換する程度まで、電磁波のビームを絞る構成とする。
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４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、回路基板１の第１の基板部１ａの前方向側の基板面内において、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、窓部６ａを介して筐体６外に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 is arranged in an array along the direction intersecting the front direction on the front surface side of the
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
又、本実施形態に係るレーダ装置Ｕによれば、第１の基板部１ａの後面側に、送信アンテナ２及び受信アンテナ３と電気的に接続された信号処理ＩＣ４ａ、４ｂを実装する。これによって、送信アンテナ２及び受信アンテナ３と信号処理ＩＣ４ａ、４ｂとの間の配線部の距離を低減することができる。従って、配線部におけるアナログ信号の波形の歪みを抑制することが可能であり、Ｓ／Ｎ比の向上に資する。又、配線部における電力損失を低減することもできる。
Further, according to the radar device U according to the present embodiment, the
（第２の実施形態）
次に、図６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６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. 6 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８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 is different from the radar device U according to the first embodiment in that it has a
ブラケット８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８は、例えば、レーダ装置Ｕを収納する収容部８ａと、カバー部材Ｂに固定される固定部８ｂと、を有している。
The
収容部８ａ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８ａ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８ｂ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８ｂ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８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８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７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. 7.
図７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. 7 is a side cross-sectional view of the radar device 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 a radar device according to the first embodiment in that the
図７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Ｔは、回路基板１からの熱流を表している。
In FIG. 7, 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６ａ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
本開示に係るレーダ装置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確保することができる。従って、接続部６ｂを用いて筐体６から放熱する構成は、回路基板１からの放熱特性を高める上で、本開示に係るレーダ装置Ｕにおいて、特に効果的である。
In the radar device U according to the present disclosure, the entire area other than the front surface of the
以上、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, the radar device U according to the present embodiment can improve the heat dissipation characteristics of the
（第４の実施形態）
次に、図８、図９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. 8 and 9.
図８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９は、第４の実施形態に係るレーダ装置Ｕの正面図（第１の基板部１ａの前面側の基板面を正面から見た図）である。
FIG. 8 is a side sectional view of the radar apparatus U according to the fourth embodiment. FIG. 9 is a front view of the radar device U according to the fourth embodiment (a view of the substrate surface on the front surface side of the
本実施形態に係るレーダ装置Ｕは、第１の基板部１ａにおいて送信アンテナ２の背面（即ち、後面側）側に反射部９が配設されている点で、第１の実施形態に係るレーダ装置Ｕと相違する。
The radar device U according to the present embodiment is the radar according to the first embodiment in that the reflecting
反射部９は、送信アンテナ２の背面側にて、送信アンテナ２が送信する電磁波のバックローブを反射する。これにより、送信アンテナ２が送信する電磁波のバックローブは、進行方向が前方側に変換され、送信アンテナ２が送信する電磁波のメインローブＦと合成される（図８の二点鎖線矢印Ｆｔを参照）。
The
尚、反射部９は、第１の基板部１ａの後面側の基板面内に金属板を貼付して構成されてもよいし、第１の基板部１ａとして多層回路基板が用いられている場合には、多層回路基板の中間層の導電体層又は裏面側の導電体層として構成されてもよい。
The reflecting
反射部９の配設位置は、より好適には、第１の基板部１ａの送信アンテナ２及び受信アンテナ３の背面側の全領域を覆う位置に設定される（図９を参照）。尚、受信アンテナ３の背面側に設けた反射部９は、受信効率を高める効果を有する。
The arrangement position of the
又、反射部９の配設位置は、より好適には、当該反射部９で反射して前方に向かうバックローブＦｔの位相がメインローブＦの位相と略同一となるように、送信アンテナ２の位置から略λｇ／４（但し、λｇは、回路基板１を通過する際の電磁波の実効波長を表す。λｇは、送信アンテナ２が送信する電磁波の自由空間波長をλ０、回路基板１の比誘電率をｅｒとした場合、λｇ ＝ λ０／ｓｑｒｔ（ｅｒ）により求まる値である）の位置に設定される。
Further, the arrangement position of the reflecting
以上、本実施形態に係るレーダ装置Ｕによれば、利得をより向上させることが可能である。 As described above, the radar device U according to the present embodiment can further improve the gain.
（第５の実施形態）
次に、図１０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１０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. 10 is a side sectional view 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、第１の基板部１ａと第２の基板部１ｂとが、分離して配設され、フレキシブル配線基板１ｃを介して電気的に接続されている点で、第１の実施形態に係るレーダ装置Ｕと相違する。
In the radar device U according to the present embodiment, the
フレキシブル配線基板１ｃは、配線部がパターン形成されたフレキシブル基板であり、第１の基板部１ａの配線部と第２の基板部１ｂの配線部とを電気的に接続する。
The
換言すると、第１の基板部１ａの裏面側に配設された信号処理ＩＣ４ａ、４ｂは、フレキシブル配線基板１ｃを介して、信号処理ＩＣ４ｃと電気信号の授受を行う。
In other words, the
以上、本実施形態に係るレーダ装置Ｕにおいては、フレキシブル配線基板１ｃを用いることにより、第１の基板部１ａと第２の基板部１ｂの配設位置をより柔軟に調整することができる。
As described above, in the radar device U according to the present embodiment, by using the
（第６の実施形態）
図１１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。
(Sixth Embodiment)
FIG. 11 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１１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. In addition, in FIG. 11, 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７の実施形態）
図１２、図１３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。
(Seventh embodiment)
12 and 13 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１３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. 12 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６の実施形態（図１１）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１２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１３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 sixth embodiment (FIG. 11). 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 downward as shown in FIG. 12, 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。
(Other embodiments)
The present invention is not limited to the above-described embodiment, and various modifications can be considered.
上記実施形態では、回路基板１の構成の一例として、第１の基板部１ａの基板面が上下方向に延在し、第２の基板部１ｂの基板面が前後方向に延在する態様を示した。しかしながら、本発明においては、第１の基板部１ａの基板面は、上下方向からプラスＸ方向側又はマイナスＸ方向側に傾いた方向に延在してもよい。又、同様に、第２の基板部１ｂの基板面は、前後方向からプラスＺ方向側又はマイナスＺ方向側に傾いた方向に延在してもよい。
In the above embodiment, as an example of the configuration of the
又、上記実施形態では、レーダ装置Ｕの適用対象の一例として、車両を示した。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。 Further, in the above embodiment, the vehicle is shown as an example of the application target of the radar device U. 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
１ａ 第１の基板部
１ｂ 第２の基板部
１ｃ フレキシブル配線基板
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 ブラケット
９ 反射部
Ｕ レーダ装置
Ｂ カバー部材
Ｃ 車両
1
5
B cover member C vehicle
Claims (16)
前記筐体内に配設され、一方の基板面を前記前方向に向ける第１の基板部と、基板面が前記前方向に沿って延在する第２の基板部と、を有する回路基板と、
前記第１の基板部の前記前方向側の基板面内において、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、前記窓部を介して前記筐体外に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,
A circuit board having a first board portion disposed in the housing and having one board surface facing the front direction, and a second board portion having the board surface extending along the front direction,
On the front-side substrate surface of the first substrate portion, the casing is configured by a plurality of antenna elements arranged in an array along a direction intersecting the front direction, and the casing is provided via the window portion. An antenna unit that transmits the electromagnetic wave outside the body and receives the reflected wave,
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 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.
請求項４に記載のレーダ装置。 The signal processing unit is mounted on the rear surface side of the first substrate unit and electrically connected to the antenna unit,
The radar device according to claim 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 first board unit further includes a reflector disposed on the back side of the antenna unit and configured to reflect a back lobe of the electromagnetic wave transmitted by the antenna unit.
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 first board portion is arranged on the front side with respect to an intermediate position in the front-rear direction of the board surface of the second board portion.
The radar device according to any one of claims 1 to 6.
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７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 7.
請求項１乃至８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 8.
請求項１乃至９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 9.
請求項１乃至１０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 10.
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１１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 11.
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１２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 12.
請求項１乃至１３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 13.
請求項１４に記載のレーダ装置。 Mounted on the top plate of the vehicle body,
The radar device according to claim 14.
請求項１５に記載のレーダ装置。 Mounted on the bottom of the vehicle body,
The radar device according to claim 15.
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