JP3336733B2 - 移動手段用通信モジュール - Google Patents
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Description
ール、特に移動手段(例えば、車輌や船舶等)の相互間
距離や前方(あるいは後方)を走行している他の移動手
段との相対速度等を計測したり、移動手段相互間通信に
使用される移動手段用通信モジュールに関する。
えた場合、車間距離や前方(あるいは後方)の走行車輌
との相対速度等を計測したり、車輌間通信に使用される
車載用通信モジュールは、車輌の前部(あるいは後部)
に取り付けられる。この通信モジュールは、例えば、ガ
ン発振器、サーキュレータ、方向性結合器、ミキサ、ア
ンテナにて構成される。そして、高性能の通信システム
には、システムのS/N比(single−to−no
ise ratio)又はC/N比(carrier−
to−noise ratio)及び他の通信システム
への影響を抑える目的で高い指向性と大きな利得を受け
ることができるアンテナが必要である。このため、面積
が広く、かつ、奥行き寸法の大きいアンテナが要求され
る。従って、通信モジュールが車輌の前部(あるいは後
部)を占有する面積は広くなるため、単に通信モジュー
ルを車輌に取り付けただけでは車輌の外観を著しく変更
することになり、車輌デザイン上好ましくない。
変更することなく、移動手段に装着することができる薄
型の移動手段用通信モジュールを提供することにある。
するため、本発明に係る移動手段用通信モジュールは、 (a)平行配置された2枚の導電体平板と、この2枚の
導電体平板の間に配設された誘電体ストリップ及びNR
Dガイド電気機能素子とで構成されたミリ波集積回路部
と、 (b)平行配置された2枚の導電体平板と、この2枚の
導電体平板の間に配設された誘電体ストリップと、この
2枚の導電体平板の一方に設けたスロットとで構成され
た平面アンテナ部とを備え、 (c)少なくとも前記ミリ波集積回路部を構成する2枚
の導電体平板の一方と、前記平面アンテナ部を構成する
2枚の導電体平板の一方とが同一平面内に一体化して配
置された状態で、ミリ波を低損失で透過させることがで
きる材料からなる車輌識別ナンバープレート背面又は内
部に配設され、導電体平板に段差を設けて平面アンテナ
部を厚み方向に非対称構造にし、誘電体ストリップを伝
搬するミリ波を漏洩放射すること、を特徴とする。
材料としては、PC(ポリカーボネート)、PBT(ポ
リブチレンテレフタレート)、FRPP(繊維強化ポリ
プロピレン)、ABS等の樹脂が使用される。以上の構
成において、移動手段の前部(あるいは後部)に装着さ
れた移動手段用通信モジュールをレーダとして使用する
場合、ミリ波集積回路部から伝搬してきたミリ波は、平
面アンテナ部から放射され、車輌識別ナンバープレート
を透過してその一部が前方(あるいは後方)を走行する
移動手段に達した後、この走行移動手段によって反射さ
れ再び車輌識別ナンバープレートを透過して平面アンテ
ナ部に入射する。
動手段相互間通信に使用する場合、送信時には通信情報
をミリ波集積回路部においてミリ波に変換し、このミリ
波を平面アンテナ部から放射し、車輌識別ナンバープレ
ートを透過させて前方(あるいは後方)を走行する移動
手段の通信モジュールのアンテナ部に送信する。逆に、
受信時には、前方(あるいは後方)を走行する移動手段
の通信モジュールのアンテナ部から放射されたミリ波
(通信情報)が、車輌識別ナンバープレートを透過して
平面アンテナ部に達するので、これを受信する。ここ
に、移動手段用通信モジュールは、送信及び受信の両方
可能なシステムに限るものではなく、送信あるいは受信
のいずれか一方のみが可能なシステムも含む。
成する2枚の導電体平板の一方と、平面アンテナ部を構
成する2枚の導電体平板の一方とが同一平面内に一体化
して配置されているため、移動手段用通信モジュールは
平板状の薄いものになる。しかも、この移動手段用通信
モジュールは、車輌識別ナンバープレートの背面または
内部に配設されるため移動手段表面には殆ど露出しな
い。
ールは、 (d)平行配置された2枚の導電体平板の間に配設され
た誘電体ストリップ及びNRDガイド電気機能素子を有
するミリ波集積回路部と、 (e)前記平行配置された2枚の導電体平板の間に配設
された誘電体ストリップと、この2枚の導電体平板の一
方に設けたスロットとを有する平面アンテナ部とを備
え、 (f)ミリ波を低損失で透過させることができる材料か
らなる車輌識別ナンバープレート背面又は内部に配設さ
れ、導電体平板に段差を設けて平面アンテナ部を厚み方
向に非対称構造にし、誘電体ストリップを伝搬するミリ
波を漏洩放射すること、を特徴とする。
くなり、そのぶん製造コストも安価になる。また、本発
明に係る移動手段用通信モジュールは、導電体平板に段
差を設けて平面アンテナ部を厚み方向に非対称構造に
し、誘電体ストリップを伝搬するミリ波を漏洩放射する
ことを特徴とする。以上の構成において、良好なインピ
ーダンス整合が行われ、より広い帯域で放射効率がアッ
プする。
ールは、平面アンテナ部が漏洩放射されたミリ波の放射
方向を所定の方向に偏向する偏向手段を有することを特
徴とする。以上の構成において、漏洩放射されたミリ波
を同一方向に偏向し、実質的に一様な電界分布で、かつ
殆ど残留電力がない状態でミリ波が放射される。
ルの一実施例について添付図面を参照して説明する。本
実施例は、移動手段用通信モジュールとして、車間距離
や前方(あるいは後方)の走行車輌との相対速度等を計
測する車載用レーダヘッドの場合について説明する。
造を示すものである。レーダヘッド1はミリ波集積回路
部2と平面アンテナ部3を備え、平板形状をしている。
ミリ波集積回路部2は、非放射性誘電体線路(Nonr
adiative Dielectric Waveg
uide、以下NRDガイドとする)20と一群のNR
Dガイド電気機能素子、すなわち、FM変調機能付ガン
発振器21、サーキュレータ22,23、方向性結合器
24a,24b,25、ミキサ26、無反射終端器27
にて構成されている。
板5、誘電体ストリップ20a,20b,20c,20
d,20e,20f,20g,20h,20i及び導電
体平板6からなる。誘電体ストリップ20a〜20iの
材料としては、低損失な材料であるフッ素樹脂、ポリエ
チレン樹脂、ポリスチレン樹脂等が使用される。導電体
ベース板5と導電体平板6には、それぞれねじ穴51、
68が設けられている。導電体ベース板5と導電体平板
6は、導電体ベース板5の外周部に配設された導電体ス
ペーサ7にて一定の間隔を確保した状態で、ねじ穴5
1,68にねじを螺着させてねじ留めすることにより平
行配置される。導電体ベース板5と導電体平板6の間に
は、誘電体ストリップ20a〜20i及び一群のNRD
ガイド電気機能素子21〜27が挿入されている。
トリップ20aを介してサーキュレータ22に連結して
いる。サーキュレータ22に連結している誘電体ストリ
ップ20bは、その終端部に無反射終端器27が連結し
ている。サーキュレータ22は誘電体ストリップ20c
を介して方向性結合器24aに連結している。この方向
性結合器24aによって信号線路は2本に分かれ、一方
は誘電体ストリップ20dを介して方向性結合器25に
連結すると共に、他方は誘電体ストリップ20gを介し
て方向性結合器24bに連結している。誘電体ストリッ
プ20gはその両終端部に無反射終端器27が連結して
いる。方向性結合器25は後述の平面アンテナ部3の誘
電体ストリップ30aに連結している。方向性結合器2
4bは誘電体ストリップ20fを介してサーキュレータ
23に連結すると共に、誘電体ストリップ20hを介し
てミキサ26に連結している。サーキュレータ23は誘
電体ストリップ20eを介して後述の平面アンテナ部3
の誘電体ストリップ30bに連結している。サーキュレ
ータ23に連結している誘電体ストリップ20iはその
終端部に無反射終端器27が連結している。
ミキサ26には、それぞれ信号線が接続され、その終端
部は導電体ベース板5を貫通して導電体ベース板5の裏
側に導出し、例えば車輌本体に内蔵されたそれぞれの信
号処理部に接続される。そして、FM変調機能付ガン発
振器21を駆動する周波数制御信号及びミキサ26から
出力される中間周波数信号は、これらの信号線を利用し
て伝送される。なお、FM変調機能付ガン発振器21、
サーキュレータ22,23、方向性結合器24a,24
b,25、ミキサ26、無反射終端器27は周知のもの
であり、詳細な説明は省略する。
スロットアンテナ33にて構成され、導電体スペーサ7
に設けられた仕切り導体50によってミリ波集積回路部
2と隔てられている。NRDガイド30は、概略、導電
体ベース板5、誘電体ストリップ30a,30b、導電
体平板6からなる。すなわち、ミリ波集積回路部2のN
RDガイド20と平面アンテナ部3のNRDガイド30
は、導電体ベース板5と導電体平板6を共有している。
誘電体ストリップ30a,30bはそれぞれ導電体ベー
ス板5と導電体平板6の間に挿入されている。誘電体ス
トリップ30a,30bの材料としては、低損失な材料
であるフッ素樹脂、ポリエチレン樹脂、ポリスチレン樹
脂等が使用される。
30a,30bから所定距離だけ離れ、かつ誘電体スト
リップ30a,30bによって伝搬されるミリ波による
電界強度が比較的高い位置に、それぞれミリ波を放射す
るための段差S1,S2が設けられており、この部分に
おいて平面アンテナ部3は厚み方向に非対称構造になっ
ている。
を誘電体ストリップ30a,30bの長手方向と垂直な
方向に偏向するための誘電体プリズム34a,34bが
それぞれ設けられている(図3参照)。誘電体プリズム
34a,34bにはフッ素樹脂等の誘電体材料が使用さ
れる。誘電体プリズム34a,34bは誘電体ストリッ
プ30a,30bに対向している側の面がのこぎり波又
は三角波形状になっており、反対側の面が誘電体ストリ
ップ30a,30bに対して平行な平面になっている。
状にスロット32が形成され、このスロット32が形成
された略矩形状部分がスロットアンテナ33として機能
する。なお、スロット32を形成することによって導電
体平板6から分離した小片6aは、導電体平板6の手前
側の面に設けた保護膜(図示せず)に接合させることに
より保持される。この保護膜は、ミリ波を低損失で透過
させることができる材料からなる。
放射方向には薄型化でき、かつ、放射方向に対して垂直
な方向には広い放射面積が確保できる。次に、このレー
ダヘッド1の作用について説明する。レーダヘッド1に
おいて、ミリ波集積回路部2のNRDガイド20と平面
アンテナ部3のNRDガイド30は、電気的、機械的に
整合性がよい。従って、ミリ波集積回路部2のFM変調
機能付ガン発振器21から出射したミリ波は、誘電体ス
トリップ20a、サーキュレータ22、誘電体ストリッ
プ20c、方向性結合器24a、誘電体ストリップ20
dを順に伝搬して方向性結合器25に導かれる。この方
向性結合器25において、誘電体ストリップ30aへ導
かれるミリ波と誘電体ストリップ30bへ導かれるミリ
波に分波される。前者のミリ波と後者のミリ波との間に
は90度の位相差が生じる。
は、段差S1の存在により誘電体ストリップ30aから
漏洩放射された後、誘電体プリズム34aによって誘電
体ストリップ30aの長手方向と垂直な方向となるよう
に偏向され、導電体平板6に形成されたスロットアンテ
ナ33に入射する。一方、誘電体ストリップ30bへ導
かれたミリ波は、段差S2の存在により誘電体ストリッ
プ30bから漏洩放射された後、誘電体プリズム34b
によって誘電体ストリップ30bの長手方向と垂直な方
向となるように偏向され、導電体平板6に形成されたス
ロットアンテナ33に入射する。これらスロットアンテ
ナ33に入射した二つのミリ波は、相互間に90度の位
相差を有しているので、左旋回又は右旋回の円偏波とし
てスロットアンテナ33のスロット32から放射され
る。
て使用した場合、統一した偏波面を有する円偏波とする
ことにより、他の車輌から反射したミリ波と対向車輌の
レーダヘッドから放射されたミリ波の偏波面が逆旋とな
り、他の車輌から反射したミリ波のみを受信し、対向車
輌から放射されたミリ波の電磁干渉を防止することがで
きる。
2から平面アンテナ部3内に入射したミリ波は誘電体ス
トリップ30aと30bで受信され、ミリ波集積回路部
2の方向性結合器25、誘電体ストリップ20e、サー
キュレータ23、誘電体ストリップ20f、方向性結合
器24bに順に導かれる。方向性結合器24bには、F
M変調機能付ガン発振器21から出射したミリ波の一部
が方向性結合器24aによって誘電体ストリップ20g
を伝搬して導かれており、このミリ波と前記平面アンテ
ナ部3内に入射してミキサ26に導かれたミリ波とが混
合されて中間周波数信号とされる。
いて説明する。図5に示すように、レーダヘッド1は、
車輌80の前部バンパー81の車輌識別ナンバープレー
ト取付け部分81aに、スロットアンテナ33が車輌8
0の前方を向くように装着される。さらに、車輌識別ナ
ンバープレート70が、導電体平板6に設けた穴67及
び車輌識別ナンバープレート70に設けた穴71にビス
を挿入してビス留めすることによりレーダヘッド1の表
面に装着される。このとき、スロットアンテナ33の面
が略垂直方向になるように、かつ、レーダヘッド1が車
輌識別ナンバープレート70の外周より内側に配設され
るように設定される。従って、レーダヘッド1は車輌識
別ナンバープレート70の背面に位置し、車輌80の表
面には殆ど露出しないので、車輌80の外観は殆ど変わ
らない。
ては、ミリ波を低損失で透過させることができる材料が
使用される。具体的にはPC(ポリカーボネート)、P
BT(ポリブチレンテレフタレート)、FRPP(繊維
強化ポリプロピレン)、ABS等の樹脂が使用される。
図6は以上の構成からなるレーダヘッド1の等価電気回
路図である。図4を参照しながら、車輌80に装着され
たレーダヘッド1の作用について説明する。
ガン発振器21から出射したミリ波は、サーキュレータ
22、方向性結合器24a、方向性結合器25、誘電体
ストリップ30a,30bを介して、スロットアンテナ
33のスロット32から車輌80の前方向に放射され
る。放射されたミリ波は車輌識別ナンバープレート70
を透過して、その一部が前方を走行する車輌に達した
後、この車輌によって反射される。反射したミリ波は再
び車輌識別ナンバープレート70を透過してスロット3
2から平面アンテナ部3の内に入射し、誘電体ストリッ
プ30a,30bで受信された後、方向性結合器25、
サーキュレータ23、ミキサ26を介して中間周波数信
号として車輌80の内部に搭載された信号処理部に伝送
される。この信号処理部では、伝送された中間周波数信
号に基づいて車間距離等を算出し、その結果を車輌80
に設置した液晶画像装置等に表示する。
ールは前記実施例に限定されるものではなく、その要旨
の範囲内で種々に変形することができる。前記実施例
は、車輌用通信モジュールの場合を説明したが、必ずし
もこれに限定する必要はなく、船舶等の通信モジュール
であってもよい。ミリ波集積回路部と平面アンテナ部の
位置関係、サイズ等は任意であり、仕様に合わせて種々
のものが採用される。
と導電体平板6はそれぞれ一枚ものにて製作したが、い
ずれか一方をミリ波集積回路部と平面アンテナ部に2分
割して製作してもよい。また、移動手段用通信モジュー
ルを車輌識別ナンバープレートに内蔵したり、移動手段
用通信モジュールと車輌識別ナンバープレートを一体で
製造したり、あるいは、移動手段用通信モジュールを移
動手段後部の車輌識別ナンバープレートにも設けてもよ
い。
字やナンバー文字等を印刷またはプレス等によって形成
し、アンテナレドームに車輌識別ナンバープレートとし
ての機能も持たせるようにしてもよい。ここに、アンテ
ナレドームとは移動手段用通信モジュールを雨、雪、氷
等から守るための誘電体保護部材であり、その材料とし
ては薄くて耐候性の優れたものが要求される。具体的に
は、PC,PBT,FRPP,ABS等の樹脂が使用さ
れる。
実施例のレーダとしての機能の他に移動手段相互間の通
信機能も有している。
よれば、ミリ波集積回路部と平面アンテナ部が、平行配
置された2枚の導電体平板とこの2枚の導電体平板の間
に配設された誘電体ストリップにて構成された非放射性
誘電体線路をそれぞれ有するので、ミリ波集積回路部と
平面アンテナ部の整合性がよい移動手段用通信モジュー
ルが得られる。そして、少なくともミリ波集積回路部を
構成する2枚の導電体平板の一方と、平面アンテナ部を
構成する2枚の導電体平板の一方とが同一平面内に一体
化して配置されているので、平板状の薄い移動手段用通
信モジュールになる。しかも、この移動手段用通信モジ
ュールは、車輌識別ナンバープレートの背面または内部
に配設されるので移動手段表面には殆ど露出せず、移動
手段の外観は殆ど変わらない。この結果、移動手段の外
観を殆ど変更することなく、移動手段に装着することが
できる。
素であるので、生産性が良く、製造コストも安価なもの
ができる。また、本発明によれば、導電体平板に段差を
設けて平面アンテナ部を厚み方向に非対称構造にし、誘
電体ストリップを伝搬するミリ波を漏洩放射することに
よって、インピーダンス整合を改善し、より広い帯域で
放射効率をアップさせることができる。
漏洩放射されたミリ波の放射方向を所定の方向に偏向す
る偏向手段を有することによって、漏洩放射されたミリ
波を同一方向に偏向し、実質的に一様な電界分布で、か
つ殆ど残留電力がない状態でミリ波を放射することがで
きる。特に、ミリ波の放射方向には薄型化でき、かつ、
放射方向に対して垂直な方向には広い放射面積を確保で
きるので、この移動手段用通信モジュールを車輌識別ナ
ンバープレートの背面又は内部に配設された車載用レー
ダヘッドとして使用する場合は最適である。
施例を示す組立て斜視図。
平面図。
される導電体平板の拡大平面図。
に装着した状態を示す斜視図。
電気回路図。
Claims (3)
- 【請求項1】 平行配置された2枚の導電体平板と、こ
の2枚の導電体平板の間に配設された誘電体ストリップ
及びNRDガイド電気機能素子とで構成されたミリ波集
積回路部と、 平行配置された2枚の導電体平板と、この2枚の導電体
平板の間に配設された誘電体ストリップと、この2枚の
導電体平板の一方に設けたスロットとで構成された平面
アンテナ部とを備え、 少なくとも前記ミリ波集積回路部を構成する2枚の導電
体平板の一方と、前記平面アンテナ部を構成する2枚の
導電体平板の一方とが同一平面内に一体化して配置され
た状態で、ミリ波を低損失で透過させることができる材
料からなる車輌識別ナンバープレート背面又は内部に配
設され、導電体平板に段差を設けて平面アンテナ部を厚
み方向に非対称構造にし、誘電体ストリップを伝搬する
ミリ波を漏洩放射すること、 を特徴とする移動手段用通信モジュール。 - 【請求項2】 平行配置された2枚の導電体平板の間に
配設された誘電体ストリップ及びNRDガイド電気機能
素子を有するミリ波集積回路部と、 前記平行配置された2枚の導電体平板の間に配設された
誘電体ストリップと、この2枚の導電体平板の一方に設
けたスロットとを有する平面アンテナ部とを備え、 ミリ波を低損失で透過させることができる材料からなる
車輌識別ナンバープレート背面又は内部に配設され、導
電体平板に段差を設けて平面アンテナ部を厚み方向に非
対称構造にし、誘電体ストリップを伝搬するミリ波を漏
洩放射すること、 を特徴とする移動手段用通信モジュール。 - 【請求項3】 平面アンテナ部が、漏洩放射されたミリ
波の放射方向を所定の方向に偏向する偏向手段を有する
ことを特徴とする請求項1または請求項2に記載の移動
手段用通信モジュール。
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