JP2004258044A - ミリ波レーダ - Google Patents

Abstract

【課題】
安価で容易に、ターゲットの検知性能に悪影響を与えるバックグランドノイズを低減する。
【解決手段】
送受信アンテナの前方下部に、遮蔽部材を送受信アンテナから突出するように設ける。
【効果】
安価で容易にサイドローブによるバックグランドノイズを低減し、検知性能に優れたミリ波レーダを提供する事ができる。
【選択図】図１

Description

本発明はミリ波電波を送受信して地上の物体を検知するミリ波レーダ装置に関し、特にサイドローブによるグランドクラッタの影響を小さくしたミリ波レーダに属する。

車両の自動運転や衝突防止を目的として用いられるレーダの一つとして、ミリ波レーダが考えられている。しかし、ミリ波レーダにおいては、送信電波の特に下向きのサイドローブが引き起こすグランドクラッタによりバックグランドノイズが上昇し、必要なターゲットの受信信号がノイズに埋もれることにより、その結果、物体を検知する能力が低下するといった問題が生じる。

そのクラッタ対策としては、特開平１０−１２６１４６号公報に示されているように、図１１のようにアンテナユニットに納められる送受信アンテナ面の周囲に金属板あるいは吸収体を送受信アンテナ表面より突出させて取り付けることによりクラッタを引き起こすサイドローブを遮断している。

しかし、このアンテナユニット内で送受信アンテナの周囲に金属板を取り付ける方法は、送受信アンテナ面の構造を複雑にしたり、アンテナユニットのサイズが大きくなってしまう。本発明は、従来のアンテナユニットの形状やサイズへの影響を最小限に抑えながら、安価で容易にグランドクラッタノイズを低減し検知性能に優れたミリ波レーダを提供することにある。

本発明のミリ波レーダアンテナユニットは、送受信アンテナと、送受信アンテナを収納するケーシングと、送受信アンテナを保護するためのレドームを備えたアンテナユニットにおいて、アンテナユニットの前方下部に遮蔽部材を設けることにより課題を解決する。

本実施例によれば、サイドローブを遮断する遮蔽部材を送受信アンテナの前方下部に設置することにより、安価で容易にサイドローブによるバックグランドノイズを低減し、検知性能に優れたミリ波レーダを提供する事ができる。

（構成の説明）
ミリ波レーダは図２に示すように、電波を送受信するためのアンテナユニット１１と、ドライバに検知したターゲットを知らせる表示器１３，アンテナユニット１１及び表示器１３を制御する制御回路１２の３つで構成されており、そのアンテナユニット１１は車両進行方向に電波を送信するため、車の前面に設置される。さらに本遮蔽部材４がアンテナユニット１１の前方下部に取り付けられる。

以下、発明の実施例を図面を用いて説明する。図１は本発明の特徴を最もよく表しているアンテナユニット１１の一部断面斜視図である。図１において電波を送受信する部分の送受信アンテナ１は、送受信アンテナ１を固定するためのケーシング２の中に収められており、更に送受信アンテナ１を石はねや雨等から保護するためのレドーム３（カバー）が送受信アンテナ１の前面に取り付けられている。また、アンテナユニット１１は金属ブラケット１６により車両に設置されるが、金属ブラケット１６の下部には、アンテナユニット１１の前面から突出するような遮蔽部材４を設ける。
（動作の説明）
一般にアンテナユニットは車両前面に設置され、走行方向に存在するターゲットを検知するのに用いられる。そして、例えばミリ波レーダの一方式であるドップラレーダ方式においては、電波のメインビームをターゲットに向かって送信し、ターゲットで反射した電波のドップラ周波数及び送受信電波の位相差を観測することにより、ターゲットまでの速度と距離を求めることができる。しかし、その送信電波にはサイドローブが存在し、サイドローブの道路面からの強い反射波（グランドクラッタ）もターゲット信号と共に受信アンテナに入ってくる。

図１２は、上記実施例において、グランドクラッタを引き起こすサイドローブ６と、メインビーム５の様子を模式的に表わしたものである。ここで、電波はアンテナユニット
１１の１点から送信されているとする。また、水平面を基準として電波の放出角度を路面方向を正にθとする。始めに、サイドローブ６を遮断する遮蔽部材４を取り付けない状態における、受信信号のスペクトルを図１３に示す。この例では、アンテナユニット１１が電波送信方向に時速６０［ｋｍ／ｈ］で移動しているので、路面に対するドップラ周波数が発生する。図１３において６.７ｋＨｚ(時速６０［ｋｍ／ｈ］に相当) 以下のドップラ周波数におけるＡ領域のノイズフロアは、ほとんどがグランドクラッタによるノイズであり、このノイズがＳ／Ｎ比を下げ、その結果レーダの検知能力を低下させる。次に、遮蔽部材４をアンテナユニット１１からＸ［mm］突出するように取り付け、電波放出点と遮蔽部材４との距離をＨ［mm］とすると、式（１）により放射角度θ（０〜９０度）以上のサイドローブ６を遮断することができる。

Ｘ＝Ｈ／tanθ …式（１）
例えば１例として、４５度以上の放射角度θを持ったサイドローブ６を遮断するためには、Ｈ＝４３.１［mm］の時、Ｘ＝４３.１［mm］となる。また、放射角度θとドップラ周波数ｆｄ［Ｈｚ］の関係は式（２）で表わされ、θ＝４５度以上のサイドローブ６を遮断した結果、４.７[ｋＨｚ] 以下のドップラ周波数に相当するグランドクラッタを抑えることができる。この時のグランドクラッタの受信信号スペクトルを図１４に示す。図よりグランドクラッタによるノイズレベルは、アンテナユニット１１の電子回路部で発生するノイズレベルにまで減ることが示され、グランドクラッタを遮蔽部材４によりほぼ除去することができる。

ｆｄ＝２×Ｖ×cosθ／λ …式（２）
ここで、Ｖはアンテナユニット１１の移動速度(この例では６０［ｋｍ／ｈ］)であり、λは電波の波長（この例では５［mm］）である。

更に図１３において、グランドクラッタによるノイズはドップラ周波数が低くなるほど高くなっているが、これは、電波の放射角度θが大きくなるにしたがってアンテナユニットと路面の距離が短くなり、グランドクラッタノイズの受信強度が上昇するためである。つまり、式（２）からｆｄが小さくなるにつれてθが大きくなり、その結果、アンテナユニットと路面の距離が短くなってグランドクラッタノイズが高くなるのである。そのため、サイドローブ６のうちθの大きな領域だけでも遮断する事により、グランドクラッタのノイズフロアを大きく下げることができる。

以上より本発明によれば、アンテナユニット１１のサイズ増加を最小限に抑えながら、安価で容易にグランドクラッタによるノイズを低減し、ターゲットの検知能力を向上することができる。

また、図３に示すように、遮蔽部材４はアンテナユニット１１に直接取り付けても良い。

その他、遮蔽部材４の電波反射表面部に電波吸収材を貼付けすることにより、遮蔽部材４によるサイドローブ６の反射波の強度も低減することができる。
（その他の実施例）
図４は請求項２の実施の形態を示す概略図である。図のように遮蔽部材４としてケーシング２の一部を利用しても良い。

図５は請求項３の実施の形態を示す概略図である。図のように、レドーム３の前方下部に突出物１７を形成し、その表面に金属メッキ１５処理を行うことで、遮蔽部材４と同等の効果が生じる。また、金属メッキ１５処理の代わりに電波吸収材を貼付けしたり、金属メッキ処理と電波吸収材の両方を用いても良い。

図６は請求項４の実施の形態を示す概略図である。例えば車両１９の一部として、図のようにアンテナユニット１１をボンネット２０の上に置くことで、ボンネット２０等車両１９の一部を遮蔽部材４の代わりとしても良い。

図７は請求項５の実施の形態を示す概略図である。例えば車両の内部として、図のように遮蔽部材４の付いたアンテナユニット１１をバンパ２３内部等に設置しても良い。

図８は請求項６の実施の形態を示す概略図である。図において７は融雪のためのヒータであり、遮蔽部材４を温めるために貼り付けられている。

図９は請求項７の実施の形態を示す概略図である。図のように、遮蔽部材４上に塵や埃，雪を落とすためのスリット９を設ける。更に、塵や埃，雪をスリット９より排除するのを助長するための空気を集める付属構造物８を取り付けたり、レドーム３の表面の形状を傾斜させることで、レドーム３表面に空気の流れを発生させる構造としてもよい。

図１０は請求項８の実施の形態を示す概略図である。図においてアンテナユニット１１に、金属製でパラボラ形状の遮蔽部材４または付属構造物１０が取り付けられており、側方に向かって放出される電波を前方向に反射させてもよい。
（実施の効果）
本発明の実施例においては、図１のように送受信アンテナ１の前方下部方向にサイドローブ６を遮断・減衰することのできる遮蔽部材４を金属ブラケット１６に設置したので、従来のアンテナユニット１１を用いながら、安価で容易にサイドローブによるグランドクラッタの影響を減少させることができる。

また、請求項２の実施例図４のように遮蔽部材４とケーシング２を一体成型することにより、遮蔽部材４のアンテナユニット１１への取り付手間を低減できる。

また、請求項３の実施例図５のようにレドーム３の前方下部に突出物１７を設け、その表面に金属メッキ処理もしくは電波吸収材の貼付けを施すことにより、遮蔽部材４を用いた場合と同様の効果を得ることができる。さらにその突出物１７はレドーム３と一体成形されていることから、安価に製作でき、重量も軽くできる。

また、請求項４の実施例図６のようにアンテナユニット１１をボンネット２０等車両
１９の一部の上に置くことで、ボンネット２０等車両１９の一部を利用してサイドローブ６を遮断することができる。

また、請求項５の実施例図７のように遮蔽部材４の付いたアンテナユニット１１をバンパ２３等車両の内部に設置することにより、雪がアンテナユニット１１や遮蔽部材４に付着するのを軽減でき、更にアンテナユニット１１の外部への接触による破損の危険性も減少することができる。

また、請求項６の実施例図８のように遮蔽部材４をヒータ７で温めることにより、その熱でレドーム３や遮蔽部材４に付着した雪を溶かし、雪の付着によるレーダの検知能力低下を防止する。併せて、ケーシング２の内部で発生した熱は遮蔽部材４に伝えることにより、融雪に利用できる。

また、請求項７の実施例図９のように遮蔽部材４にスリット９を設けることにより、遮蔽部材４に付着する塵や埃，雪をそのスリット９より排除して、塵や埃，雪による検知性能劣化を低減する。また、空気を集める付属構造物８を設置することによりレドーム３表面に空気の流れを発生させ、塵や埃，雪をスリット９より排除する力として利用する。

また、請求項８の実施例図１０のようにアンテナユニット１１の前面にパラボラ形状の遮蔽部材４または付属構造物１０を設置することにより、グランドクラッタを抑えたり、サイドローブをメインビームと同一方向に反射させて電波の指向性を高める事により検知性能が向上する。

本発明のレーダアンテナ全体構造を示す一部断面斜視図。 ミリ波レーダの構成説明図。 遮蔽部材がケーシングに直接取り付けられたその他実施例の斜視図。 遮蔽部材とケーシングが一体成形されたその他実施例の斜視図。 遮蔽部材とレドームが一体成形されたその他実施例の斜視図。 遮蔽部材としてボンネットを利用したその他実施例の側面図。 遮蔽部材付レーダアンテナをバンパー内に設置したその他実施例の側面図。 遮蔽部材にヒータを取り付けたその他実施例の側面図。 遮蔽部材にスリットを設けたその他実施例の側面図。 反射電波を利用したその他実施例の側面図。 従来の例を表す送受信アンテナの斜視図。 グランドクラッタの説明図。 受信信号のスペクトル図。 遮蔽部材を取り付けた時の受信信号のスペクトル図。

符号の説明

１…送受信アンテナ、２…ケーシング、３…レドーム、４…遮蔽部材、５…メインビーム、６…サイドローブ、７…ヒータ、８…付属構造物、９…スリット、１０…パラボラ形状の付属構造物、１１…アンテナユニット、１２…制御回路、１３…表示器、１４…接着剤、１５…金属メッキ、１６…金属ブラケット、１７…突出物、１８…ねじ、１９…車両、２０…ボンネット、２１…車体フレーム、２２…雪、２３…バンパ、２４…金属板。

Claims (8)

1. 送受信アンテナと、
   前記送受信アンテナを収納するケーシングと、
   前記送受信アンテナを保護するためのレドームとを備え、前記送受信アンテナのサイドローブによるグランドクラッタを遮断する遮蔽部材が前記レドームの外側で前記送受信アンテナ前方下部に突出するように設けられていることを特徴とするミリ波レーダ。
2. 請求項１において、遮蔽部材が前記ケーシングと同一部材で一体に成形されていることを特徴とするミリ波レーダ。
3. 請求項１において、遮蔽部材に代えて
   前記レドーム表面の一部に金属メッキ処理または電波吸収材の貼付けを行うことを特徴とするミリ波レーダ。
4. 請求項１において、
   前記遮蔽部材を代えて、搭載される車両の一部を遮蔽部材として利用することを特徴とするミリ波レーダ。
5. 請求項１に記載のミリ波レーダを、車両の内部に設置することを特徴とするミリ波レーダ搭載車両。
6. 請求項１において、
   前記遮蔽部材を温めるための手段を設けることを特徴とするミリ波レーダ。
7. 請求項１において、
   前記遮蔽部材にスリットを設けることを特徴とするミリ波レーダ。
8. 送受信アンテナと、
   前記送受信アンテナを収納するケーシングと、
   前記送受信アンテナを保護するためのレドームとを備え、サイドローブをメインビームの送信方向と同一になるように反射させる形状を持った遮蔽部材が、レドームの外側で送受信アンテナ前方下部方向に設置されていることを特徴とするミリ波レーダ。
   

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