JP2008051560A

JP2008051560A - Radar device

Info

Publication number: JP2008051560A
Application number: JP2006225796A
Authority: JP
Inventors: Yasuyuki Miyake; 康之三宅
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2006-08-22
Filing date: 2006-08-22
Publication date: 2008-03-06

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a radar device capable of suppressing cost increase, while improving resolution. <P>SOLUTION: In this radar device 100 capable of changing directivity of an antenna 110 by changing a transmission frequency, the antenna 110 is a slot array antenna 110 wherein a plurality of antenna parts 116 on which at least one slot 115 is formed respectively are formed at intervals a on the same conductor 111, and the slot array antenna 110 is wound and fixed on a rod-like support member 130 mounted on a moving body 10. <P>COPYRIGHT: (C)2008,JPO&INPIT

Description

本発明は、ミリ波帯又はマイクロ波帯のレーダ波によるレーダ装置に関するものである。 The present invention relates to a radar apparatus using millimeter wave band or microwave band radar waves.

従来、ミリ波帯又はマイクロ波帯のレーダ波によるレーダ装置として、例えば車両のバンパに、バンパの長手方向に沿って複数のレーダセンサ（アンテナを含む）が配置された構成のレーダ装置が開示されている（特許文献１参照）。
特表２００６−５０４９６３号公報 Conventionally, as a radar apparatus using millimeter wave band or microwave band radar waves, for example, a radar apparatus having a configuration in which a plurality of radar sensors (including antennas) are disposed along the longitudinal direction of a bumper of a vehicle is disclosed. (See Patent Document 1).
JP-T-2006-504963

ところで、レーダ装置においては、どの程度まで細かい対象物を判別できるかという分解能が問題となる。分解能を向上させるためには、アンテナの指向性を絞って電波を発射すれば良いが、指向性を絞るためにはアンテナの大きさ（開口面）を大きくする必要がある。 By the way, in a radar apparatus, the resolution of how fine a target can be identified becomes a problem. In order to improve the resolution, it is only necessary to reduce the directivity of the antenna and emit radio waves. However, in order to reduce the directivity, it is necessary to increase the size of the antenna (opening surface).

特許文献１に示される構成においては、複数のレーダセンサ（例えば４個）が互いに離間して車両のバンパに配置されており、分解能が低いという問題がある。また、分解能を向上するためにレーダセンサの個数を増やすことが考えられるが、これに伴ってコストが増加することとなる。 The configuration disclosed in Patent Document 1 has a problem in that a plurality of radar sensors (for example, four) are spaced apart from each other and are disposed on a vehicle bumper, resulting in low resolution. Further, it is conceivable to increase the number of radar sensors in order to improve the resolution, but this increases the cost.

本発明は上記問題点に鑑み、分解能を向上しつつ、コスト増加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。 In view of the above problems, an object of the present invention is to provide a radar apparatus capable of suppressing an increase in cost while improving resolution.

上記目的を達成するために請求項１に記載の発明は、送信周波数を変化させることにより、アンテナの指向性を変えるレーダ装置であって、アンテナは、同一の導体に、少なくとも１つのスロットを形成してなるアンテナ部が間を隔てて複数形成されたスロットアレイアンテナであり、アンテナは、移動体に取り付けられた棒状の支持部材に巻き付けられて固定されていることを特徴とする。 In order to achieve the above object, the invention according to claim 1 is a radar device that changes the directivity of an antenna by changing a transmission frequency, and the antenna forms at least one slot in the same conductor. Thus, a plurality of antenna portions are formed with a space therebetween, and the antenna is wound around and fixed to a rod-like support member attached to a moving body.

これによれば、同一の導体（１つの導体）に間を隔てて複数のアンテナ部（アンテナ素子）を構成しているので、周波数の変化による位相のズレに応じて、アンテナ全体（スロットアレイアンテナ）の指向性（の方向及び／又は形）を変えることができる。 According to this, since a plurality of antenna portions (antenna elements) are configured with the same conductor (one conductor) being spaced apart from each other, the entire antenna (slot array antenna) according to the phase shift due to the frequency change ) Directivity (direction and / or shape).

また、アンテナを、移動体に取り付けられる棒状の支持部材に巻き付けて固定しているので、アンテナを移動体の所定位置に保持しつつ、アンテナの大きさ（開口面）を大きくし、指向性を絞ることができる。すなわち、分解能を向上することができる。また、１つの導体に複数のアンテナ部を形成しており、複数のアンテナ部において発振器等を共通化することができる。すなわち、分解能を向上するに当たり、複数のレーダセンサを必要とする構成に比べて、コスト増加を抑制することができる。 In addition, since the antenna is wound around and fixed to a rod-like support member attached to the moving body, the size of the antenna (opening surface) is increased and the directivity is increased while holding the antenna at a predetermined position of the moving body. Can be squeezed. That is, the resolution can be improved. Further, a plurality of antenna portions are formed on one conductor, and an oscillator or the like can be shared by the plurality of antenna portions. That is, it is possible to suppress an increase in cost as compared with a configuration that requires a plurality of radar sensors in improving the resolution.

請求項２に記載のように、支持部材が円柱形状を有し、アンテナが、導体としての同軸ケーブルの外部導体にスロットが形成された同軸スロットアレイアンテナである構成とすると良い。これによれば、アンテナを支持部材に巻き付けやすくなる。 According to a second aspect of the present invention, the support member may have a cylindrical shape, and the antenna may be a coaxial slot array antenna in which a slot is formed in an outer conductor of a coaxial cable as a conductor. According to this, it becomes easy to wind the antenna around the support member.

支持部材（アンテナ）の取り付け位置は特に限定されるものではない。例えば移動体としての車両に取り付ける場合、移動方向の対象物の検出と意匠性の観点から、例えば請求項３に記載のように、支持部材が、車両のバンパにその長手方向に沿って取り付けられた構成とすることが好ましい。これによれば、路面に対して水平方向の指向性を絞る（分解能を向上する）ことができる。 The attachment position of the support member (antenna) is not particularly limited. For example, when mounting on a vehicle as a moving body, the support member is mounted on the bumper of the vehicle along its longitudinal direction as described in claim 3, for example, from the viewpoint of detection of an object in the moving direction and design. It is preferable to adopt a configuration. According to this, directivity in the horizontal direction with respect to the road surface can be reduced (resolution can be improved).

請求項４に記載のように、各アンテナ部を、路面に対する高さ方向において、異なる位置にスロットを複数形成してなる構成とすることが好ましい。これによれば、同一形状及び大きさのスロットを１つ形成してなるアンテナ部に比べて、アンテナ（開口面）を大きくすることができる。すなわち、路面に対して垂直方向の指向性を絞る（分解能を向上する）ことができる。 According to a fourth aspect of the present invention, it is preferable that each antenna unit has a configuration in which a plurality of slots are formed at different positions in the height direction with respect to the road surface. According to this, the antenna (opening surface) can be made larger than an antenna portion formed with one slot having the same shape and size. That is, directivity in the direction perpendicular to the road surface can be reduced (resolution can be improved).

なお、アンテナへの給電は、例えば請求項５に記載のように、支持部材の長手方向において、アンテナのいずれか一方の端部を給電位置として行っても良い。この場合、発振器等のアンテナ以外のレーダ装置構成要素（送信器及び受信器）をアンテナ（支持部材）の脇に配置することができるので、レーダ装置の搭載性を向上することができる。しかしながら、一方の端部から給電する場合、路面に対する水平方向の指向性は、アンテナの長手方向において中央に対し左右非対称となる。これに対し、請求項６に記載のように、複数のアンテナ部において、スロットの形状及び大きさの少なくとも一方を、給電位置からの距離に応じて異なる構成とすれば、一方の端部から給電する構成においても、路面に対する水平方向の指向性を、スロットアレイアンテナの長手方向において中央に対し左右対称とすることが可能である。 In addition, as for the electric power feeding to an antenna, you may perform any one edge part of an antenna as a electric power feeding position in the longitudinal direction of a supporting member, for example, as described in Claim 5. In this case, since the radar device components (transmitter and receiver) other than the antenna such as an oscillator can be arranged beside the antenna (support member), the mountability of the radar device can be improved. However, when power is supplied from one end, the directivity in the horizontal direction with respect to the road surface is asymmetric with respect to the center in the longitudinal direction of the antenna. On the other hand, as described in claim 6, if at least one of the shape and size of the slot is different depending on the distance from the feeding position in the plurality of antenna parts, feeding from one end is performed. Even in this configuration, the directivity in the horizontal direction with respect to the road surface can be symmetrical with respect to the center in the longitudinal direction of the slot array antenna.

また、請求項７に記載のように、支持部材の長手方向において、アンテナの中央を給電位置として給電を行っても良い。この場合、スロットの形状及び／又は大きさを調整することなく、路面に対する水平方向の指向性を、アンテナの長手方向において中央に対し左右対称とすることができる。 Further, as described in claim 7, power may be supplied with the center of the antenna as the power supply position in the longitudinal direction of the support member. In this case, the directivity in the horizontal direction with respect to the road surface can be made symmetrical with respect to the center in the longitudinal direction of the antenna without adjusting the shape and / or size of the slot.

以下、本発明の実施の形態を図に基づいて説明する。
（第１実施形態）
図１は、本発明の第１実施形態に係るレーダ装置のうち、要部の概略構成を示すブロック図である。なお、以下においては、本発明の特徴部分であるアンテナを中心に説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
(First embodiment)
FIG. 1 is a block diagram showing a schematic configuration of a main part of the radar apparatus according to the first embodiment of the present invention. In the following description, the antenna, which is a characteristic part of the present invention, will be mainly described.

図１に示すように、レーダ装置１００は、要部として、ミリ波帯又はマイクロ波帯（本実施形態においては、中心周波数２４ＧＨｚ）のレーダ波を送信するとともに、移動体（本実施形態においては車両）の移動方向に存在する対象物によって反射された反射レーダ波を受信するアンテナ１１０と、アンテナ１１０に対して所定周波数の送信信号を与えるとともに、反射レーダ波を受信したアンテナ１１０の受信信号に基づいて、対象物までの距離及び／又は対象物に対する相対速度を算出するための中間周波信号（以下ＩＦ信号と示す）を生成する送受信器１２０と、を有している。 As shown in FIG. 1, the radar apparatus 100 transmits a radar wave of a millimeter wave band or a microwave band (in this embodiment, a center frequency of 24 GHz) as a main part, and a moving body (in this embodiment). An antenna 110 that receives a reflected radar wave reflected by an object present in the moving direction of the vehicle), a transmission signal having a predetermined frequency to the antenna 110, and a received signal of the antenna 110 that has received the reflected radar wave. And a transceiver 120 that generates an intermediate frequency signal (hereinafter referred to as an IF signal) for calculating a distance to the object and / or a relative speed with respect to the object.

送受信器１２０は、アンテナ１１０に対して所定周波数の送信信号Ｓｓを与えるとともに、この送信周波数を変化させることができ、且つ、上述したＩＦ信号を生成できる構成であれば採用することができる。 The transceiver 120 can be employed as long as it can provide the transmission signal Ss having a predetermined frequency to the antenna 110, change the transmission frequency, and generate the IF signal described above.

その一例として、本実施形態に係る送受信器１２０は、送信器として、ミリ波帯又はマイクロ波帯の高周波信号を生成する発振器１２１と、発振器１２１に接続され、発振器１２１からの高周波信号を電力分配する分配器１２２と、分配器１２２の一方の出力端に接続され、分配された信号を変調してパルス化するパルス変調部１２３と、を有している。なお、パルス変調部１２３としては、ＰＩＮダイオードを含む公知の透過型パルス変調器や半導体スイッチ等のスイッチを採用することもできる。 As an example, the transmitter / receiver 120 according to the present embodiment has a transmitter 121 that generates a high-frequency signal in the millimeter wave band or the microwave band as a transmitter, and is connected to the oscillator 121 to distribute power from the high-frequency signal from the oscillator 121. And a pulse modulation unit 123 that is connected to one output terminal of the distributor 122 and modulates and distributes the distributed signal. As the pulse modulation unit 123, a known transmission type pulse modulator including a PIN diode or a switch such as a semiconductor switch may be employed.

また、送受信器１２０は、アンテナ１１０が送受信を兼ねるように構成されており、送信器側と受信器側とで信号を切り替える部位として、磁性体の周囲に３つの端子を有し、一端子からの入力を同一方向の隣接する他端子から出力する（信号を決まった方向にだけ伝送し、逆方向には伝送しない）サーキュレータ１２４を有している。そして、パルス変調部１２３と接続された端子から入力された送信信号Ｓｓが、アンテナ１１０と接続された端子から選択的に出力されるとともに、アンテナ１１０と接続された端子から入力されたアンテナ１１０の受信信号Ｓｒが、増幅器１２５を介してミキサ１２６と接続された端子から選択的に出力されるように、サーキュレータ１２４が配置されている。このように、送信信号Ｓｓはサーキュレータ１２４を介してアンテナ１１０に供給される。 The transmitter / receiver 120 is configured such that the antenna 110 also performs transmission / reception, and has three terminals around the magnetic body as a part for switching signals between the transmitter side and the receiver side. The circulator 124 outputs the signal from the other terminal adjacent in the same direction (transmits the signal only in a fixed direction and does not transmit it in the reverse direction). Then, the transmission signal Ss input from the terminal connected to the pulse modulation unit 123 is selectively output from the terminal connected to the antenna 110 and the antenna 110 input from the terminal connected to the antenna 110. The circulator 124 is arranged so that the reception signal Sr is selectively output from a terminal connected to the mixer 126 via the amplifier 125. As described above, the transmission signal Ss is supplied to the antenna 110 via the circulator 124.

また、送受信器１２０は、受信器として、増幅器１２５とダウンコンバータとしてのミキサ１２６を有している。ミキサ１２６は、増幅器１２５を介してサーキュレータ１２４と接続されるとともに、分配器１２２の他方の出力端とも接続されており、分配器１２２からのローカル信号Ｌｏと受信信号Ｓｒとをミキシングして、これらの信号の周波数差に相当するＩＦ信号（ビート信号とも言う）を生成する。そして、ＩＦ信号は、例えばＡ／Ｄ変換等の所定処理をされた後、図示されないマイクロコンピュータに与えられ、対象物の距離及び／又は対象物との相対速度が算出される。 The transceiver 120 includes an amplifier 125 as a receiver and a mixer 126 as a down converter. The mixer 126 is connected to the circulator 124 via the amplifier 125 and is also connected to the other output terminal of the distributor 122. The mixer 126 mixes the local signal Lo and the received signal Sr from the distributor 122 with each other. An IF signal (also referred to as a beat signal) corresponding to the frequency difference between the two signals is generated. The IF signal is subjected to predetermined processing such as A / D conversion, for example, and then applied to a microcomputer (not shown) to calculate the distance of the object and / or the relative speed with the object.

次に、アンテナ１１０について、図１、図２（ａ），（ｂ）、図３、及び図４を用いて説明する。図２は、本実施形態に係るアンテナ１１０を説明するための図であり、（ａ）は斜視図、（ｂ）は支持部材に巻き付けた状態を示す斜視図である。図３は、支持部材の長手方向において、複数のアンテナ部のスロット幅を説明するための図である。図４は、一例として、支持部材及びレーダ装置１００を、車両のバンパに取り付けた状態を示す図である。なお、図２（ａ）においては、便宜上、外部絶縁体を一部除いて図示している。また、図２（ｂ）においては、支持部材に巻き付けられたアンテナの一部のみを図示している。 Next, the antenna 110 will be described with reference to FIGS. 1, 2A, 2B, 3, and 4. FIG. 2A and 2B are diagrams for explaining the antenna 110 according to the present embodiment, in which FIG. 2A is a perspective view and FIG. 2B is a perspective view showing a state where the antenna 110 is wound around a support member. FIG. 3 is a diagram for explaining the slot widths of a plurality of antenna portions in the longitudinal direction of the support member. FIG. 4 is a diagram illustrating a state in which the support member and the radar apparatus 100 are attached to the bumper of the vehicle as an example. In FIG. 2A, for the sake of convenience, a part of the external insulator is omitted. Further, in FIG. 2B, only a part of the antenna wound around the support member is illustrated.

本実施形態においては、アンテナ１１０として、同一の導体に、少なくとも１つのスロットを形成してなるアンテナ部（アンテナ素子）が間を隔てて複数形成されたスロットアレイアンテナを採用している。そして、このスロットアレイアンテナ１１０が、移動体に取り付けられる棒状の支持部材１３０に対して、巻き付けられて固定されている。 In the present embodiment, a slot array antenna in which a plurality of antenna portions (antenna elements) formed by forming at least one slot on the same conductor are formed apart from each other is employed as the antenna 110. The slot array antenna 110 is wound around and fixed to a rod-like support member 130 attached to the moving body.

具体的には、図２（ａ），（ｂ）に示すように、アンテナ１１０として同軸スロットアレイアンテナ１１０を採用している。同軸スロットアレイアンテナ１１０は、例えば円筒状の外部導体１１１と、外部導体１１１の中心に配置された中心導体１１２と、外部導体１１１及び中心導体１１２との間の誘電体１１３と、外部導体１１１を被覆する外部絶縁体１１４と、を有する公知の同軸ケーブルにおいて、外部導体１１１にスロット１１５を形成してなるものである。なお、アンテナ１１０としては、同軸スロットアレイアンテナに限定されるものではなく、スロットアレイアンテナであれば良い。しかしながら、同軸スロットアレイアンテナ１１０は、導波管スロットアンテナ等に比べて、支持部材の外周形状によらず、支持部材に巻き付けやすい。また、スロット１１５を形成しやすく、同軸ケーブルは大量生産されているので、コストを低減することができる。 Specifically, as shown in FIGS. 2A and 2B, a coaxial slot array antenna 110 is employed as the antenna 110. The coaxial slot array antenna 110 includes, for example, a cylindrical outer conductor 111, a center conductor 112 disposed at the center of the outer conductor 111, a dielectric 113 between the outer conductor 111 and the center conductor 112, and the outer conductor 111. In a known coaxial cable having an outer insulator 114 to be covered, a slot 115 is formed in the outer conductor 111. The antenna 110 is not limited to the coaxial slot array antenna, and may be a slot array antenna. However, the coaxial slot array antenna 110 is easier to wrap around the support member than the waveguide slot antenna or the like, regardless of the outer peripheral shape of the support member. Further, since the slot 115 can be easily formed and the coaxial cable is mass-produced, the cost can be reduced.

本実施形態においてスロット１１５は、矩形状となっており、共振すべく送信周波数の半波長以上の長さＬを有するスロット１１５が、外部導体１１１の軸線（図２（ａ）に示す破線）に対して、傾斜角αをもって形成されている。そして、３つのスロット１１５が隣接して形成された部位が１つのアンテナ部１１６（アンテナ素子）として構成され、同一構成のアンテナ部１１６が、外部導体１１１の長手方向において、互いに間（図２（ｂ）に示す一点鎖線の遅延線ａ）を隔てて複数構成されている。なお、図２（ｂ）においては、複数のアンテナ部１１６として、アンテナ部１１６ａ，１１６ｂを例示している。 In this embodiment, the slot 115 has a rectangular shape, and the slot 115 having a length L longer than a half wavelength of the transmission frequency to resonate is on the axis of the outer conductor 111 (broken line shown in FIG. 2A). On the other hand, it is formed with an inclination angle α. A portion where the three slots 115 are formed adjacent to each other is configured as one antenna portion 116 (antenna element), and the antenna portions 116 having the same configuration are arranged between each other in the longitudinal direction of the outer conductor 111 (see FIG. A plurality of lines are formed with a one-dot chain line delay line a) shown in FIG. In FIG. 2B, the antenna units 116 a and 116 b are illustrated as the plurality of antenna units 116.

アンテナ１１０は、図２（ｂ）に示すように、支持部材１３０の長手方向において、複数のアンテナ部１１６（１１６ａ，１１６ｂ）が所定の間隔ｄ（アンテナ部１１６ａ，１１６ｂの軸線（破線）間の距離）を有するように、棒状（本実施形態においては円柱状）の支持部材１３０に巻き付けられている。なお、本実施形態においては、支持部材１３０（アンテナ１１０）の長手方向の指向性を、長手方向におけるアンテナ１１０の中央に対して左右対称とするために、図３に示すように、支持部材１３０の長手方向において、各アンテナ部１１６を構成するスロット１１５の幅Ｗ（Ｗ１〜Ｗ３）が、給電側から非給電側に向けて太く設定されている。このように、各アンテナ部１１６のスロット１１５の形状及び大きさ（例えば幅Ｗ）の少なくとも一方を、給電位置からの距離に応じて異なる構成とすることにより、回路側で複雑な処理をしなくとも、支持部材１３０（アンテナ１１０）の長手方向の指向性を中央に対し左右対称とすることができる。なお、本実施形態において、同一のアンテナ部１１６を構成するスロット１１５においては、幅Ｗが等しく設定されている。 As shown in FIG. 2B, the antenna 110 has a plurality of antenna portions 116 (116 a, 116 b) in a longitudinal direction of the support member 130 between a predetermined distance d (axis lines (broken lines) of the antenna portions 116 a, 116 b). The support member 130 is wound around a rod-like (columnar in this embodiment) so as to have a distance. In the present embodiment, the support member 130 (antenna 110) has a longitudinal directionality symmetrical with respect to the center of the antenna 110 in the longitudinal direction, as shown in FIG. In the longitudinal direction, the width W (W1 to W3) of the slot 115 constituting each antenna unit 116 is set to increase from the power feeding side to the non-power feeding side. In this way, by making at least one of the shape and size (for example, width W) of the slot 115 of each antenna unit 116 different depending on the distance from the feeding position, complicated processing is not performed on the circuit side. In both cases, the directivity in the longitudinal direction of the support member 130 (antenna 110) can be made symmetrical with respect to the center. In the present embodiment, the widths W are set equal in the slots 115 constituting the same antenna unit 116.

そして、図４に示すように、移動体としての車両１０のバンパ１１（例えばフロントバンパ）のうち、車両前面部の広範囲に渡って、アンテナ１１０が巻き付けられた支持部材１３０が固定され、アンテナ１１０（支持部材１３０）のサイド（例えばバンパ１１の車両側面部）に、アンテナ１１０の一方の端部から給電すべく送受信器１２０が配置されている。したがって、路面に対して水平方向の指向性を絞る（分解能を向上する）ことができる。 Then, as shown in FIG. 4, among the bumper 11 (for example, front bumper) of the vehicle 10 as a moving body, the support member 130 around which the antenna 110 is wound is fixed over a wide range of the front surface of the vehicle, and the antenna 110 is fixed. The transmitter / receiver 120 is disposed on the side of the (support member 130) (for example, the vehicle side surface portion of the bumper 11) so that power is supplied from one end of the antenna 110. Therefore, directivity in the horizontal direction with respect to the road surface can be reduced (resolution can be improved).

次に、このように構成されるレーダ装置１００（アンテナ１１０）の効果を、図１、図４、及び図５を用いて説明する。図５は、レーダ装置１００の効果を説明するための図である。なお、図５に示すように、アンテナ１１０を構成する複数のアンテナ部１１６のうち、隣接する２つのアンテナ部１１６ａ，１１６ｂ（図２（ｂ）参照）のみを例示して、効果を説明する。図５に示す符号ａは、図２（ｂ）に示した外部導体１１１の長手方向におけるアンテナ部１１６ａ，１１６ｂの間の遅延線ａに相当する。また、符号ｄは、図２（ｂ）に示した支持部材１３０の長手方向におけるアンテナ部１１６ａ，１１６ｂ間の間隔ｄに相当する。 Next, the effect of the radar apparatus 100 (antenna 110) configured as described above will be described with reference to FIGS. 1, 4, and 5. FIG. FIG. 5 is a diagram for explaining the effect of the radar apparatus 100. As shown in FIG. 5, the effect will be described by exemplifying only two adjacent antenna units 116 a and 116 b (see FIG. 2B) among the plurality of antenna units 116 constituting the antenna 110. 5 corresponds to the delay line a between the antenna portions 116a and 116b in the longitudinal direction of the outer conductor 111 shown in FIG. 2B. Further, the symbol d corresponds to the distance d between the antenna portions 116a and 116b in the longitudinal direction of the support member 130 shown in FIG.

図５に示すように、遅延線ａを隔てて接続された２つのアンテナ部１１６ａ，１１６ｂにおいて、アンテナ部１１６ａ側から給電される（すなわち送受信器１２０が接続されている）とする。送信信号Ｓｓの周波数をｆ_０，波長をλ_０とすると、アンテナ１１６ａを基準とするアンテナ１１６ｂの位相θ_０を数式１で示すことができる。また、周波数をΔｆ変化させてｆ_１（ｆ_０＋Δｆ），波長をλ_１とすると、アンテナ１１６ａを基準とするアンテナ１１６ｂの位相θ_１を数式２で示すことができる。
（数１）θ_０＝２πａ／λ_０
（数２）θ_１＝２πａ／λ_１
したがって、数式１，２より、送信信号Ｓｓの周波数をｆ_０からｆ_１に変化させたことによるアンテナ１１６ｂの位相差Δθを、数式３で示すことができる。
（数３）Δθ＝θ_１−θ_０＝２πａ（１／λ_１−１／λ_０）
ｃ（光速）＝ｆ×λであるから、数式３を数式４とすることができる。
（数４）Δθ＝２πａ／ｃ×Δｆ
数式４に示すように、送信信号Ｓｓの周波数を変化（Δｆ）させることにより位相差Δθを変化させることができる。すなわち、遅延線ａを隔てて、同一の導体（外部導体１１１）にｎ個（ｎ≧２の整数）の隣り合うアンテナ部１１６（アンテナ素子）を形成してなるアンテナ１１０の合成指向性を考えた場合、送信信号Ｓｓの周波数を変化（Δｆ）させることにより、支持部材１３０の長手方向におけるアンテナ１１０の合成指向性を変化させる（制御する）ことができる。したがって、本実施形態においては、図１及び図４に示すように、１つのアンテナ１１０において、ビーム（図１及び図４の破線）を走査する、すなわち指向性の方向及び／又は形を変えることができる。 As shown in FIG. 5, it is assumed that power is supplied from the antenna unit 116a side (that is, the transceiver 120 is connected) in the two antenna units 116a and 116b connected via the delay line a. Assuming that the frequency of the transmission signal Ss is f ₀ and the wavelength is λ ₀ , the phase θ ₀ of the antenna 116b with respect to the antenna 116a can be expressed by Equation 1. Further, when the frequency is changed by Δf and f ₁ (f ₀ + Δf) and the wavelength is λ ₁ , the phase θ ₁ of the antenna 116b with respect to the antenna 116a can be expressed by Equation 2.
(Equation 1) θ ₀ = 2πa / λ ₀
(Equation 2) θ ₁ = 2πa / λ ₁
Therefore, from Equations 1 and 2, the phase difference Δθ of the antenna 116b caused by changing the frequency of the transmission signal Ss from f ₀ to f ₁ can be expressed by Equation 3.
(Equation 3) Δθ = θ ₁ −θ ₀ = 2πa (1 / λ ₁ −1 / λ ₀ )
Since c (speed of light) = f × λ, Formula 3 can be set to Formula 4.
(Equation 4) Δθ = 2πa / c × Δf
As shown in Equation 4, the phase difference Δθ can be changed by changing (Δf) the frequency of the transmission signal Ss. That is, the combined directivity of the antenna 110 formed by forming n (n ≧ 2) adjacent antenna portions 116 (antenna elements) on the same conductor (outer conductor 111) across the delay line a is considered. In this case, the combined directivity of the antenna 110 in the longitudinal direction of the support member 130 can be changed (controlled) by changing (Δf) the frequency of the transmission signal Ss. Therefore, in this embodiment, as shown in FIGS. 1 and 4, a beam (broken line in FIGS. 1 and 4) is scanned with one antenna 110, that is, the direction and / or shape of directivity is changed. Can do.

なお、本発明者は、周波数差Δｆを１００ＭＨｚ、アンテナ間隔ｄを０．５λ_０、遅延線ａを３０ｃｍ、アンテナ１１０の開口長さ（支持部材１３０の長手方向におけるアンテナ部１１６の端部から端部までの長さ）を１．２ｍ、誘電体１１３の誘電率を３．０として、周波数変化による指向性の変化をシミュレーションした。その結果を図６に示す。図６に示すように、送信信号Ｓｓの周波数をΔｆ変化させることにより、ビームの角度（指向性の方向）を約２０°変化させることができた。 The inventor has shown that the frequency difference Δf is 100 MHz, the antenna interval d is 0.5λ ₀ , the delay line a is 30 cm, the opening length of the antenna 110 (from the end of the antenna portion 116 in the longitudinal direction of the support member 130 to the end). The change in directivity due to the frequency change was simulated assuming that the length to the portion was 1.2 m and the dielectric constant of the dielectric 113 was 3.0. The result is shown in FIG. As shown in FIG. 6, by changing the frequency of the transmission signal Ss by Δf, the beam angle (directivity direction) could be changed by about 20 °.

このように本実施形態に係るレーダ装置１００によれば、アンテナ１１０が、同一の導体（外部導体１１１）に間を隔てて複数のアンテナ部１１６が形成されてなり、送受信器１２０によって、アンテナ１１０に供給される送信信号Ｓｓの周波数を変化させることができる。したがって、支持部材１３０の長手方向においてアンテナ１１０の共振点を、周波数の変化による位相差に応じて変えることができる。すなわち、アンテナの指向性（の方向及び／又は形）を変えることができる。 As described above, according to the radar apparatus 100 according to the present embodiment, the antenna 110 includes the same conductor (the outer conductor 111) and the plurality of antenna portions 116 are formed with the antenna 110 being separated. The frequency of the transmission signal Ss supplied to can be changed. Therefore, the resonance point of the antenna 110 in the longitudinal direction of the support member 130 can be changed according to the phase difference due to the change in frequency. That is, the directivity (direction and / or shape) of the antenna can be changed.

また、アンテナ１１０を、棒状の支持部材１３０に巻き付けて固定しているので、支持部材１３０に対して、その長手方向に有効にアンテナ１１０（アンテナ部１１６）を配置し、アンテナ１１０の大きさ（開口面）を大きくすることができる。すなわち、指向性を絞ることができるので、分解能を向上することができる。特に本実施形態においては、支持部材１３０にアンテナ１１０を巻き付けて固定しているので、車両１０のバンパ１１に支持部材１３０を取り付け、支持部材１３０にレーダ装置を固定する構成において、従来よりも開口面を大きくすることができる。すなわち、路面に対して水平方向の指向性を絞る（分解能を向上する）ことができる。また、アンテナ１１０を移動体（車両１０）の所定位置（バンパ１１）に保持することができる。 Since the antenna 110 is wound around and fixed to the rod-shaped support member 130, the antenna 110 (antenna portion 116) is effectively arranged in the longitudinal direction with respect to the support member 130, and the size of the antenna 110 ( (Opening surface) can be increased. That is, since directivity can be narrowed, resolution can be improved. In particular, in the present embodiment, the antenna 110 is wound around and fixed to the support member 130. Therefore, in the configuration in which the support member 130 is attached to the bumper 11 of the vehicle 10 and the radar device is fixed to the support member 130, the opening is larger than the conventional one. The surface can be enlarged. That is, the directivity in the horizontal direction with respect to the road surface can be reduced (resolution can be improved). Further, the antenna 110 can be held at a predetermined position (bumper 11) of the moving body (vehicle 10).

また、１つの導体（外部導体１１１）に複数のアンテナ部１１６を形成し、複数のアンテナ部１１６において送受信器１２０を共通化している。したがって、分解能を向上するに当たり、複数の送受信器を必要とする構成に比べて、コスト増加を抑制することができる。なお、本実施形態においては、アンテナ１１０を送受信共用としているので、コスト増加をさらに抑制することができる。 Further, a plurality of antenna portions 116 are formed on one conductor (outer conductor 111), and the transceiver 120 is shared by the plurality of antenna portions 116. Therefore, an increase in cost can be suppressed as compared with a configuration that requires a plurality of transceivers when improving the resolution. In the present embodiment, since the antenna 110 is used for both transmission and reception, an increase in cost can be further suppressed.

また、支持部材１３０を円柱形状とし、アンテナ１１０として同軸スロットアレイアンテナを採用している。したがって、アンテナ１１０を支持部材１３０に巻き付け易く、移移動体（車両１０）の所定位置に保持しやすい。 Further, the support member 130 has a cylindrical shape, and a coaxial slot array antenna is employed as the antenna 110. Therefore, the antenna 110 can be easily wound around the support member 130 and can be easily held at a predetermined position of the moving body (vehicle 10).

また、導体（外部導体１１１）の長手方向に複数のスロット１１５を形成する（例えば、車両１０のバンパ１１に取り付ける場合、路面に対する高さ方向において、異なる位置にスロット１１５を複数形成する）ことで、それぞれのアンテナ部１１６を構成している。したがって、同一形状及び大きさのスロット１１５を１つ形成してなるアンテナ部１１６に比べて、上記方向の開口面を大きくすることができる。これにより、例えば路面に対して垂直方向の指向性を絞る（分解能を向上する）ことができる。 Further, by forming a plurality of slots 115 in the longitudinal direction of the conductor (outer conductor 111) (for example, when attaching to the bumper 11 of the vehicle 10, a plurality of slots 115 are formed at different positions in the height direction with respect to the road surface). Each antenna unit 116 is configured. Therefore, the opening surface in the above direction can be made larger than the antenna portion 116 formed with one slot 115 having the same shape and size. Thereby, for example, directivity in the direction perpendicular to the road surface can be reduced (resolution can be improved).

以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明は上述した実施形態になんら制限されることなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲において、種々変形して実施することが可能である。 The preferred embodiments of the present invention have been described above. However, the present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications can be made without departing from the spirit of the present invention.

アンテナ１１０に対して所定周波数の送信信号を与えるとともに、反射レーダ波を受信したアンテナ１１０の受信信号に基づいて、対象物までの距離及び／又は対象物に対する相対速度を算出するための中間周波信号（以下ＩＦ信号と示す）を生成する送受信器の構成は、本実施形態に示した例に限定されるものではない。上述した機能を有しつつ、送信信号Ｓｓの周波数を変化させることができる構成であれば採用することができる。本実施形態においては、パルス変調方式を示したが、パルス変調方式以外の変調方式（例えばパルスドップラー方式）を採用することもできる。例えば、図１に示す発振器１２１とパルス変調器１２３に換えて、送信信号Ｓｓとしてミリ波帯又はマイクロ波帯の高周波信号を生成するとともに、送信信号Ｓｓの周波数を調整可能な周波数可変発振器としての電圧制御発振器を採用した構成としても良い。 An intermediate frequency signal for giving a transmission signal of a predetermined frequency to the antenna 110 and calculating a distance to the object and / or a relative speed with respect to the object based on the reception signal of the antenna 110 that has received the reflected radar wave. The configuration of the transmitter / receiver that generates (hereinafter referred to as IF signal) is not limited to the example shown in the present embodiment. Any configuration that can change the frequency of the transmission signal Ss while having the above-described function can be adopted. In the present embodiment, the pulse modulation method is shown, but a modulation method other than the pulse modulation method (for example, a pulse Doppler method) may be employed. For example, instead of the oscillator 121 and the pulse modulator 123 shown in FIG. 1, a high-frequency signal in the millimeter wave band or the microwave band is generated as the transmission signal Ss, and the frequency variable oscillator capable of adjusting the frequency of the transmission signal Ss is used. A configuration employing a voltage controlled oscillator may be adopted.

本実施形態においては、アンテナ１１０として、同軸スロットアレイアンテナを例示しした。しかしながら、アンテナ１１０としては、導体に少なくとも１つのスロットを形成してなるアンテナ部を、同一の導体に間を隔てて複数形成してなるスロットアレイアンテナであれば採用することができる。同軸スロットアレイアンテナ以外にも、例えば導波管スロットアレイアンテナを採用することができる。なお、例えば導波管スロットアレイアンテナのように、同軸スロットアレイアンテナよりも、アンテナ１１０自身の巻き付け性が乏しいものについては、支持部材１３０の外周形状を、アンテナ１１０の形状（例えば導波管の内周形状）に応じた形状とすることで、支持部材１３０に対してアンテナ１１０を巻き付け易くなるとともに、移動体に支持部材１３０を固定した状態で、安定的に支持部材１３０に保持することができる。 In the present embodiment, a coaxial slot array antenna is exemplified as the antenna 110. However, the antenna 110 may be any slot array antenna in which a plurality of antenna portions each having at least one slot formed on a conductor are formed on the same conductor with a space therebetween. In addition to the coaxial slot array antenna, for example, a waveguide slot array antenna can be adopted. For example, in the case where the antenna 110 itself is less wound than the coaxial slot array antenna, such as a waveguide slot array antenna, the outer peripheral shape of the support member 130 is the shape of the antenna 110 (for example, the waveguide With the shape corresponding to the inner peripheral shape, the antenna 110 can be easily wound around the support member 130 and can be stably held on the support member 130 in a state where the support member 130 is fixed to the moving body. it can.

また、本実施形態においては、支持部材１３０が円柱状である例を示した。しかしながら、支持部材１３０としては、棒状であれば特に限定されるものではない。なお、棒状としては、中空状（筒状）のものも含まれる。 In the present embodiment, an example in which the support member 130 has a columnar shape is shown. However, the support member 130 is not particularly limited as long as it is rod-shaped. The rod shape includes a hollow shape (tubular shape).

また、本実施形態においては、移動体としての車両１０のバンパ１１に支持部材１３０及びレーダ装置１００が配置される例を示した。しかしながら、支持部材１３０及びレーダ装置１００の配置は上記例に限定されるものではない。例えば、車両１０であっても、バンパ１１以外の箇所に配置することも可能である。また、車両１０以外の移動体（例えば船舶）に配置することもできる。 Moreover, in this embodiment, the example in which the support member 130 and the radar apparatus 100 are arrange | positioned at the bumper 11 of the vehicle 10 as a moving body was shown. However, the arrangement of the support member 130 and the radar apparatus 100 is not limited to the above example. For example, even the vehicle 10 can be arranged at a place other than the bumper 11. Moreover, it can also arrange | position in mobile bodies (for example, ship) other than the vehicle 10. FIG.

また、本実施形態においては、アンテナ１１０が送受信を兼ねるように構成される例を示した。しかしながら、送信用アンテナと対応する送信器、受信用アンテナと対応する受信器とが別個に構成されても良い。 Further, in the present embodiment, an example is shown in which the antenna 110 is configured to perform both transmission and reception. However, the transmitter corresponding to the transmitting antenna and the receiver corresponding to the receiving antenna may be configured separately.

また、本実施形態においては、アンテナ１１０の一端側から給電される構成において、支持部材１３０（アンテナ１１０）の長手方向の指向性を、長手方向におけるアンテナ１１０の中央に対して左右対称とするために、各アンテナ部１１６を構成するスロット１１５の幅Ｗが給電側から非給電側に向けて太く設定される例を示した。しかしながら、スロット１１５の形状を、給電位置からの距離に応じて異なる構成とすることによっても、左右対称とすることができる。また、スロット１１５の長さＬを、共振すべく半波長以上を確保しつつ、給電位置からの距離に応じて異なる構成とすることによっても、左右対称とすることができる。また、形状、長さＬ、幅Ｗのうちの２つ以上を給電位置からの距離に応じて異なる構成とすることによっても、左右対称とすることができる。なお、長さＬ及び／又は幅Ｗは、特許請求の範囲に記載の大きさに相当する。 In the present embodiment, in the configuration in which power is supplied from one end of the antenna 110, the directivity in the longitudinal direction of the support member 130 (antenna 110) is symmetrical with respect to the center of the antenna 110 in the longitudinal direction. In the above example, the width W of the slot 115 configuring each antenna unit 116 is set to increase from the power feeding side to the non-power feeding side. However, the shape of the slot 115 can also be made symmetrical by making the configuration different depending on the distance from the feeding position. Further, the length L of the slot 115 can also be made symmetrical by making the length L different from the feeding position while ensuring a half wavelength or more to resonate. In addition, two or more of the shape, the length L, and the width W can be made symmetrical by using different configurations depending on the distance from the power feeding position. The length L and / or the width W corresponds to the size described in the claims.

また、複数のアンテナ部１１６において、全てのスロット１１５を同一の形状及び大きさとしても、回路側で処理することも可能である。 Further, in the plurality of antenna portions 116, even if all the slots 115 have the same shape and size, they can be processed on the circuit side.

さらには、図７に示すように、支持部材１３０の長手方向において、アンテナ１１０の中央を給電位置として給電を行っても良い。この場合、スロット１１５の形状及び／又は大きさを調整することなく、支持部材１３０の長手方向（車両１０に取り付けの場合、路面に対する水平方向）の指向性を、アンテナ１１０の長手方向において中央に対し左右対称とすることができる。図７は、変形例を示すブロック図である。 Furthermore, as shown in FIG. 7, in the longitudinal direction of the support member 130, power may be supplied with the center of the antenna 110 as the power supply position. In this case, without adjusting the shape and / or size of the slot 115, the directivity in the longitudinal direction of the support member 130 (in the horizontal direction with respect to the road surface when attached to the vehicle 10) is centered in the longitudinal direction of the antenna 110. On the other hand, it can be symmetrical. FIG. 7 is a block diagram showing a modification.

第１実施形態に係るレーダ装置のうち、要部の概略構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows schematic structure of the principal part among the radar apparatuses which concern on 1st Embodiment. アンテナを説明するための図であり、（ａ）は斜視図、（ｂ）は支持部材に巻き付けた状態を示す斜視図である。It is a figure for demonstrating an antenna, (a) is a perspective view, (b) is a perspective view which shows the state wound around the support member. 支持部材の長手方向において、複数のアンテナ部のスロット幅を説明するための図であるIt is a figure for demonstrating the slot width of several antenna parts in the longitudinal direction of a supporting member. 一例として、支持部材及びレーダ装置を、車両のバンパに取り付けた状態を示す図である。It is a figure which shows the state which attached the support member and the radar apparatus to the bumper of a vehicle as an example. レーダ装置の効果を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the effect of a radar apparatus. 周波数変化による指向性の変化のシミュレーション結果を示す図である。It is a figure which shows the simulation result of the directivity change by a frequency change. 変形例を示すブロック図である。It is a block diagram which shows a modification.

Explanation of symbols

１００・・・レーダ装置
１１０・・・アンテナ
１１１・・・外部導体
１１５・・・スロット
１１６・・・アンテナ部
１２０・・・送受信器
１３０・・・支持部材 DESCRIPTION OF SYMBOLS 100 ... Radar apparatus 110 ... Antenna 111 ... Outer conductor 115 ... Slot 116 ... Antenna part 120 ... Transmitter / receiver 130 ... Support member

Claims

A radar device that changes the directivity of an antenna by changing a transmission frequency,
The antenna is a slot array antenna in which a plurality of antenna parts formed with at least one slot are formed on the same conductor with a gap therebetween,
The radar apparatus according to claim 1, wherein the antenna is fixed by being wound around a rod-like support member attached to a moving body.

The support member has a cylindrical shape,
The radar apparatus according to claim 1, wherein the antenna is a coaxial slot array antenna in which the slot is formed in an outer conductor of a coaxial cable as the conductor.

The radar apparatus according to claim 1, wherein the support member is attached to a bumper of a vehicle as the moving body along a longitudinal direction thereof.

The radar apparatus according to claim 3, wherein the antenna unit is formed with a plurality of the slots at different positions in a height direction with respect to a road surface.

The radar apparatus according to any one of claims 1 to 4, wherein a power feeding position to the antenna is set to one end of the antenna in a longitudinal direction of the support member.

The radar apparatus according to claim 5, wherein in the plurality of antenna units, at least one of a shape and a size of the slot differs according to a distance from the feeding position.

The radar apparatus according to any one of claims 1 to 4, wherein a power feeding position to the antenna is a center of the antenna in a longitudinal direction of the support member.