JP6499116B2 - アンテナ装置 - Google Patents
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Description
(第1実施形態)
<1.構成>
アンテナ装置1は、車両の周辺に存在する各種物標を検出するためのミリ波レーダに使用されるものであり、車両のバンパー内に搭載される。車両のパンパ―は、電波を透過する素材、例えば樹脂により構成されている。
本実施形態では、反射部5の各導体パッチPのインダクタンス成分、及び各ギャップのキャパシタンス成分がすべて等しいため、導体パッチP間の位相差が0degとなる。よって、図4に示すように、導体パッチPのない通常基板と同様に、z軸方向から反射部5に入射した入射光は、放射面2aのどの部分でも同じ位相で跳ね返る。その結果、反射光は入射光の到来方向に向かう。よって、図5に示すように、放射面2aから放射された放射波がバンパーで反射し、放射面2aに到来して再反射した場合、再反射波は、放射面2aから放射された放射波と同じ方向に向かう。
以上説明した第1実施形態によれば、以下の効果を有する。
(1)反射部5において反射された反射波の偏波方向Dpは、アンテナ部4において送受信される電波の偏波方向Danとは異なる方向となる。その結果、アンテナ装置1が車両のバンパー内に設置されたとしても、放射面2aからの放射波に対して、バンパーからの反射波に基づく再反射波の干渉を抑制することができる。
図6を参照して、導体パッチPのないアンテナ部4のみの通常基板を用いた比較例1と、本実施形態に係る誘電体基板2を用いた実施例1について、シミュレーションを行った結果について説明する。図6は、放射方位に対する通常基板を基準とした反射強度のx成分を示す。全放射方位にわたって、実施例1の反射強度のx成分、すなわち偏波方向Danと同方向の成分が比較例1よりも低減していることがわかる。
<1.第1実施形態との相違点>
第2実施形態は、基本的な構成は第1実施形態と同様であるため、共通する構成については説明を省略し、相違点を中心に説明する。なお、第1実施形態と同じ符号は、同一の構成を示すものであって、先行する説明を参照する。
図7及び図8に、第2実施形態に係る反射部5aの第1例及び第2例のx−y平面図をそれぞれ示す。第1例及び第2例において、反射部5aは、矩形状の導体パッチPaのすべてを、偏波方向Danに対して、導体パッチPaの隣接する2辺を45°傾けた状態で配置することで構成されている。
導体パッチPaは、正方形状又は長方形状である。図7に示すように、導体パッチPaは、β軸方向に沿って同サイズのものが一列に配置されており、この一列に配置された同サイズの導体パッチPaがブロックBαを形成する。また、ブロックBαは、α軸方向に沿って配列され、各ブロックBαを構成する導体パッチPaのサイズは、それぞれ異なっている。つまり、ブロック配列方向がα軸方向と一致している。ただし、ブロックBα内での導体パッチPa間のギャップ、及びブロックBαを跨ぐ導体パッチPa間のギャップは、いずれも一定のサイズに設定されている。
導体パッチPaは、正方形状又は長方形状である。図8に示すように、導体パッチPaは、β軸方向に沿って一列に配置されているとともに、α軸方向に沿っても一列に配置されている。β軸方向に一列に配置された導体パッチPaがブロックBαを形成し、α軸方向に一列に配置された導体パッチPaがブロックBβを形成する。すなわち、一つの導体パッチPaは、ブロックBα及びブロックBβの両方に属する。ブロックBαは、α軸方向に沿って配列され、ブロックBβは、β軸方向に沿って配列されている。
第3例は、第1例においてα軸とβ軸とを入れ替えた構造となる。すなわち、第3例では、導体パッチPaは、α軸方向に沿って同サイズのものが一列に配置されており、この一列に配置された同サイズの導体パッチPaがブロックBβを形成する。そして、反射部5aは、ブロックBβ0を境界とする二つの部位51β,52βで構成されており、ブロックBβ0に対して線対称な構造を有する。反射部5aを構成する各ブロックBβiは、上記第1例の(1.1)〜(1.4)の条件において、αをβにした条件を満たすような構造に設計される。
以下、第1〜第3例の位相特性を実現する設計について説明する。導体パッチPaの反射波の位相特性(以下、反射特性)は、アンテナ部4のみが設置された基板である通常基板での反射波の位相を基準として、具体的には、図9に示すような特性となる。ただし、導体パッチPa間のギャップを1mmに固定し、位相差が生じる方向における導体パッチPaの一辺のサイズを、2.5mm〜3.3mmの間で変化させている。
[4−1.等位相差]
位相差Δθα,Δθβを等位相差とした場合、図12に示すように、z軸方向からの入射波は、放射面2aにて反射し、その反射波はブロックBα0,Bβ0から離れるほど位相が遅れたものとなる。ただし、その位相遅れは、ブロックBα0,Bβ0からの距離に比例したものとなる。その結果、反射波は入射波の到来方向に対して、ある角度を持った一定方向に反射する。つまり、山形に屈曲させた平面屈折基板での反射に相当する反射特性が得られる。
一方、位相差Δθα,Δθβを傾斜位相差とした場合、図13に示すように、z軸方向からの入射波は、放射面2aにて反射し、その反射波はブロックBα0,Bβ0から離れるほど位相が遅れたものとなる。ただし、その位相遅れは、ブロックBα0,Bβ0からの距離が遠くなるほど加速的に大きなものとなる。その結果、反射波は入射波の到来方向に対してある角度を持った方向に反射し、その反射角度は、ブロックBα0,Bβ0から離れるほど大きくなる。つまり、曲面基板での反射に相当する反射特性が得られ、反射波は、一定方向に向かうのではなく、散乱され様々な方向に向かう。
以上詳述した第2実施形態によれば、前述した第1実施形態の効果(1)に加え、以下の効果が得られる。
(3)隣接するブロックBα,Bβ間での反射波の位相差Δθα,Δθβを一定とすることにより、反射部5aに入射して再反射した再反射波の波面は、誘電体基板2の中心から外側に向かって、誘電体基板2の方へ傾斜した波面となる。よって、アンテナ部4から放射された放射波と同じ方向に向かう反射波の反射強度を抑制することができる。
上記比較例1及び実施例2,3について、シミュレーションを行った結果について、図14を参照して説明する。図14では、x軸方向を反射方位0degとし、α軸方向を反射方位−45deg、β軸方向を反射方位45degとしている。図14に示すように、反射方位−30deg〜30degの範囲では、実施例2と実施例3のどちらも、比較例1と比べて、反射強度が大きく抑制されていることがわかる。ただし、実施例2及び実施例3では、反射方位約−50deg及び約50degにおいて、大きなサイドローブが形成されている。
以上、本発明を実施するための形態について説明したが、本発明は上述の実施形態に限定されることなく、種々変形して実施することができる。
Claims (14)
- 車両のバンパー内に搭載されるアンテナ装置(1,1A,1B)であって、
誘電体基板(2)と、
前記誘電体基板の一方の面(2b)に形成され、アンテナ接地面として作用する地板(3)と、
前記誘電体基板の他方の面(2a)に形成され、アレーアンテナとして作用するアンテナパターンを有するアンテナ部(4)と、
前記アンテナ部の周囲に配置され、反射板として作用する複数の導体パターンを有する反射部(5,5a,5b)と、を備え、
前記反射部を構成する複数の導体パターン(P,Pa,Pb)は、予め設定された前記アンテナ部の動作周波数において、実効波長よりも小さい寸法を有し、前記アンテナ部において送受信される電波の偏波方向と異なる共振方向で共振する構造を有する、アンテナ装置。 - 前記反射部(5a,5b)を構成する複数の導体パターン(Pa,Pb)は、前記アンテナ部の中心から前記共振方向に、前記アンテナ部の中心から離れるほど反射波の位相が位相遅れとなる構造を有する、請求項1に記載のアンテナ装置。
- 前記導体パターンは、矩形の形状を有する導体パッチ(Pa)であり、
前記反射部を構成する複数の導体パッチは、前記矩形の辺が前記偏波方向に対してすべて同じ傾斜角度で傾くように配置されており、前記動作周波数において、前記矩形の少なくとも1辺に沿った方向を前記共振方向とする構造を有する、請求項2に記載のアンテナ装置。 - 前記反射部を構成する複数の導体パッチ(Pa)は、前記動作周波数において、前記矩形の隣接する2辺に沿った2方向を前記共振方向とする構造を有する、請求項3に記載のアンテナ装置。
- 前記導体パッチは、前記共振方向に沿って並ぶ複数のブロックを形成するとともに、前記ブロック毎に前記動作周波数での前記反射波の位相が異なり、かつ隣接するブロック毎に前記隣接するブロック間での前記反射波の位相差が一定である構造を有する、請求項3又は4に記載のアンテナ装置。
- 前記導体パッチは、前記共振方向に沿って並ぶ複数のブロックを形成するとともに、前記ブロック毎に前記動作周波数での前記反射波の位相が異なり、かつ前記アンテナ部の中心から離れるほど、隣接するブロック間での前記反射波の位相差が大きくなる構造を有する、請求項3又は4に記載のアンテナ装置。
- 前記導体パターン(Pb)は、矩形の少なくとも1つの角が切り欠けた形状の導体パッチである、請求項2に記載のアンテナ装置。
- 前記反射部を構成する複数の導体パターンは、前記切り欠けた形状により円偏波特性を有する、請求項7に記載のアンテナ装置。
- 前記反射部は、複数の領域に形成されており、前記領域毎に、前記導体パターンは、前記切り欠けた形状が形成されている箇所及び切り欠けている量の少なくとも一方が異なる構造を有する、請求項7又は8に記載のアンテナ装置。
- 前記反射部を構成する複数の導体パッチは、前記共振方向において、前記寸法を変化させることで前記反射波の位相が調整されている、請求項3〜9のいずれか1項に記載のアンテナ装置。
- 前記反射部を構成する複数の導体パッチは、前記矩形の隣接する2辺の長さを変化させることで、前記アンテナ部の中心を中心とした4方向において、前記反射波の位相が調整されている、請求項10に記載のアンテナ装置。
- 前記反射部を構成する複数の導体パッチは、前記共振方向において、前記導体パッチ間の間隔を変化させることで前記反射波の位相が調整されている、請求項3〜11のいずれか1項に記載のアンテナ装置。
- 前記電波の偏波方向と前記共振方向とがなす角度は45度である、請求項1〜12のいずれか1項に記載のアンテナ装置。
- 前記導体パターンは、前記動作周波数において、前記実効波長の4分の3以下の寸法を有する、請求項1〜13のいずれか1項に記載のアンテナ装置。
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