JP2010118778A

JP2010118778A - 平面アンテナ及びレーダ装置

Info

Publication number: JP2010118778A
Application number: JP2008289045A
Authority: JP
Inventors: Takuya Tsujita; 卓也辻田
Original assignee: Denso Ten Ltd
Current assignee: Denso Ten Ltd
Priority date: 2008-11-11
Filing date: 2008-11-11
Publication date: 2010-05-27

Abstract

【課題】隣接アンテナ間の距離が狭くなって、物理的なスペースが無くなり、隣接アンテナ間に電波吸収体を設置することができないため、アイソレーションが確保できず、アンテナパターンに歪が生じて、方位角度に応じた必用利得や位相特性が確保できないという問題が生じるおそれがあった。
【解決手段】本発明の平面アンテナは、アンテナ基板上に配置された複数のアンテナと、隣接するアンテナ間の空間に配置されたシールド板と、を有し、シールド板はアンテナ基板から離隔して配置されていることを特徴とする。
【選択図】図４

Description

本発明は、平面アンテナ及び平面アンテナを用いたレーダ装置に関し、特にアンテナ素子間にシールド板を設けた平面アンテナ及びレーダ装置に関する。

ミリ波は30GHz〜300GHz（波長10mm〜1mm）の周波数帯であり、波長が短いことから、ミリ波用レーダの小型化が可能な点や、天候に左右され難い点等の利点がある。これを利用してミリ波用レーダは、自動車用のレーダとして研究・開発が進められている。このミリ波用レーダには主に平面アンテナが用いられている。

従来の平面アンテナの構造の概略図を図１に示す（例えば、特許文献１）。この平面アンテナは、接地用導体板１０６上に誘電体１０５を貼り合わせ、その上に銅箔等を貼り合わせてアンテナ基板１０１を構成している。また平面アンテナはアンテナ基板１０１の同一平面上に受信アンテナ１０２及び送信アンテナ１０３を備えている。さらに、これらを覆うようにしてレドーム１０４が設けられている。

送信アンテナ１０２と受信アンテナ１０３との間にシールド板等の障害物がなく空間が存在する場合には、送信アンテナ１０２から放射された電波は広がりを持って空間を伝わるため受信アンテナ１０３に入射する。このようにして一のアンテナから他のアンテナに電波が伝わり、いわゆるアイソレーションが低下するという問題が生じる。

そこで、送信アンテナ１０２が送信した電波が空間を伝わり受信アンテナ１０３に入射しないように電波吸収体１０７が設けられている。送信アンテナから１０２から放射された電波のうち、電波吸収体１０７がない場合には受信アンテナ１０３に入射していた電波は電波吸収体１０７に吸収されて、その大きさが減衰されるためアイソレーション特性が向上する。

一方、従来のミリ波レーダに用いられる平面アンテナの構成概略図を図２の斜視図に示す。誘電体からなるアンテナ基板１上には複数のアンテナパッチ２が配置されている。各アンテナパッチは長方形から正方形まで徐々に形状が変化するように形成されている。図２のｙ軸方向に配置された複数のアンテナパッチ２は導体で接続されて、１つのアンテナを構成している。その結果、アンテナの長手方向が図のｙ軸方向と略同一となっている。また、図２においては３個のアンテナ３１、３２、３３がｘ軸方向に配置されている。

また、アンテナ基板１の下面には銅箔からなる地導体４が貼り付けられている。このアンテナ基板１は導波管５１、５２、５３が設けられたアルミからなる保持板６上に設置される。アンテナ基板１の保持板６への設置は、アンテナ基板１に設けたネジ穴７１〜７４と、保持板６に設けたネジ穴８１〜８３とを合せてネジ止めして固定することにより行なわれる。

特開平４−１４０９０５

ここで、従来のミリ波レーダ用平面アンテナにおいて、水平方向に広角検知が必要な場合には、モノパルス検知方式において位相の折り返しが発生しないアンテナが有効である。そのためには、受信アンテナの中心間隔を受信する波長λの１／２程度（約２ｍｍ）まで狭くする必要がある。この場合、図３に示す従来の平面アンテナの平面図に示すように、アンテナ３１と３２との間の間隔ｄ₁が約２ｍｍと狭くなる。このような構成においても、空間を介した電気的結合を回避して、アイソレーションを確保するために、隣接アンテナ間に電波吸収体を設置することが望ましい。しかしながら、隣接アンテナ間の距離が狭くなって、物理的なスペースが無いため、隣接アンテナ間に電波吸収体を設置することができない。その結果、アイソレーションが確保できず、アンテナパターンに歪が生じて、方位角度に応じた必用利得や位相特性が確保できないという問題が生じるおそれがあった。

本発明の平面アンテナは、アンテナ基板上に配置された複数のアンテナと、隣接する複数のアンテナ間に配置されたシールド板と、を有し、シールド板はアンテナ基板から離隔して配置されていることを特徴とする。

アンテナ基板上に直接シールド板を設置できないような狭いアンテナ間隔を有する場合でも、シールド板を設置することができ、アイソレーションを確保することができる。

以下、図面を参照して、本発明に係る平面アンテナ及びレーダ装置について説明する。ただし、本発明の技術的範囲はそれらの実施の形態には限定されず、特許請求の範囲に記載された発明とその均等物に及ぶ点に留意されたい。

図４に本発明の実施例１に係る平面アンテナの斜視図を示す。図２に示した従来の平面アンテナと同一の構成要素には同一の番号を付している。本発明の平面アンテナは、保持板６と、保持板６上に配置されたアンテナ基板１と、アンテナ基板１上に配置された複数のアンテナ３１〜３４と、隣接する複数のアンテナ間（図５ではアンテナ３２とアンテナ３３との間）の空間に配置されたシールド板９と、を有している。このシールド板９は、保持板６に設けた複数の支持部材１１〜１５によって保持され、図５の断面図に示すようにアンテナ基板１から離隔して配置されていることを特徴とする。シールド板９は、短冊状の形状を有しており、アンテナ基板１に対してほぼ垂直方向に延びている。また、シールド板９の長手方向は、アンテナ３３の長手方向である図４のｙ軸方向と略同一である。シールド板９は誘電体と金属との積層体からなりミリ波帯の電波を吸収することができる。このような構成とすることによって、アンテナ間の間隔が狭く、アンテナ基板上に直接シールド板を設置できない場合においても、シールド板を浮かせて配置することができる。その結果、隣接するアンテナ間のアイソレーションを確保することができる。

次に、本発明の平面アンテナの製造方法について詳細に説明する。まず、誘電体からなるアンテナ基板１上に銅箔等を用いて複数のアンテナパッチ２をパターニングする。アンテナパッチは長方形から正方形に徐々に変化するように配置されている。さらに、図４のｙ軸方向に配置された複数のアンテナパッチ２は導体で接続されて、１つのアンテナを構成している。図４においては４個のアンテナ３１〜３４がｘ軸方向に配置されている。

次に、アンテナ基板１の下面に銅箔からなる地導体４を貼り付ける。その後、シールド板を保持するための支持部材がアンテナ基板１を貫通するように、複数の穴２１〜２５を設ける。穴２１〜２５はアンテナパッチ２の隙間に形成され、アンテナパッチ２と接することが無いように配置することが好ましい。支持部材を貫通させるための穴をアンテナパッチ２の隙間に設けることによって、隣接するアンテナ間の間隔が狭い場合でも、シールド板を保持するための支持部材とアンテナパッチとが接することなく支持部材を配置することができる。さらに、アンテナ基板１を保持板６にネジ止めにより固定するためのネジ穴７１〜７４を設ける。

次に、導波管５１〜５４が設けられたアルミからなる保持板６を用意する。保持板６には、シールド板９を保持するための複数の支持部材１１〜１５を配置する。支持部材は保持板６の削り出し等によって保持板６と一体成形してもよいし、支持部材を保持板６に後付けしてもよい。支持部材の形状はシールド板９を保持できれば特に限定されないが、アンテナの特性に影響を与えないようにするためには極力細い方が望ましい。ここでは、ピン等の細長い円柱状の形状を採用した例を示している。

さらに、保持板６にアンテナ基板１をネジ止めにより固定するためのネジ穴８１〜８４を形成する。次に、アンテナ基板１の支持部材貫通用の穴２１〜２５に支持部材が貫通するようにアンテナ基板１を保持板６上に配置する。この際、支持部材の断面形状と穴の断面形状とをほぼ同等の形状とし、保持板６の支持部材の位置とアンテナ基板１の穴の位置とを所望の位置関係とすることによって、アンテナ基板１の保持板６への正確な位置決めを簡単に行うことができる。その結果、支持部材がない場合に行なっていた目合わせ工程を省略することができる。次に、アンテナ基板１に設けたネジ穴７１〜７４と、保持板６に設けたネジ穴８１〜８４とを合せてネジ止めを行なうことによりアンテナ基板１を保持板６に固定する。

その後、支持部材１１〜１５が挿入される穴を設けたシールド板９を支持部材１１〜１５が挿入されるように設置する。シールド板９を設置した状態における、ｘ軸の正の方向から見た、シールド板９の長手方向の中心線（図４のＩ−Ｉ）での断面図を図５に示す。保持板６上には、地導体４、アンテナ基板１、アンテナ３３が配置されている。また、図５に示すように、保持板６には支持部材１１〜１５が設けられており、この支持部材１１〜１５とシールド板９に設けられた複数の穴とが嵌合してシールド板９が保持される。このとき、シールド板９は、アンテナ基板１上のアンテナ２の表面から所定の間隔ｄ₂だけ離隔するようにして保持される。ここで、アンテナ３３とシールド板９とが接すると受信特性が低下するが、シールド板９とアンテナ３３の上面から離しすぎるとシールドとしての機能を十分に果たせなくなる。そこで、アンテナ間のシールドとしての機能を最大限発揮するためには、間隔ｄ₂をアンテナが受信する波長に応じた所定の距離とすることが好ましい。例えば、間隔ｄ₂をアンテナが受信する波長λの最小値の１／４以下とすることが好ましい。

このように、シールド板９をアンテナ基板１から離隔して配置することにより、アンテナ間隔が狭くシールド板をアンテナ基板上に直接設置できない場合でも、隣接するアンテナ間にシールド板を設置することができ、アイソレーション特性を向上することができる。

次に本発明の第２の実施例に係る平面アンテナについて説明する。図６は図５と同様にシールド板の中心を通る面での断面図を示す。第１の実施例と異なっている点は、シールド板９を保持するための支持部材をシールド板９の両端部の２箇所にのみ設けている点である。このような構成とすることによって、支持部材をアルミ等の導体で形成しても、アンテナパッチと支持部材との間の距離を離すことができるため、アンテナパッチ３３との干渉を最小限に抑えることができる。

次に、実施例１で説明した平面アンテナを利用したレーダ装置について説明する。図７はレーダ装置の構成を示す斜視図である。図７に示すようにアンテナ基板１が保持板６にネジ止めされ、シールド板９を設置した後、これらを覆うようにして樹脂製のレドーム１０を配置する。レドーム１０は４角に設けたネジ穴９１〜９３を用いてアンテナ基板１及び保持板６にネジ止めされる。

レドーム１０をアンテナ基板１及び保持板６にネジ止めした際の、シールド板９の中心線（II−II）を通る面での断面図を図８に示す。図８に示すように、レドーム１０はアンテナ基板１に設けられたシールド板９と接するように配置されることが好ましい。このような構成とすることによって隣接アンテナ間の電波の遮蔽効率を高めることができ、さらにレーダ装置が車載された場合等に受ける振動によってシールド板が位置ずれを起こすことを防止することができる。

最後に、図７に示すように回路基板２０を、保持板６を介してアンテナ基板１と接続した後、全体を筐体３０に装着してレーダ装置が完成する。

以上、上述した実施例においてはシールド板９を隣接するアンテナ間に１つのみ配置した例を示したが、複数のシールド板を配置してもよい。

従来の平面アンテナの内部構造を説明する斜視図である。従来の平面アンテナの斜視図である。従来の平面アンテナの平面図である。本発明の実施例１の平面アンテナの斜視図である。本発明の実施例１の平面アンテナの断面図である。本発明の実施例２の平面アンテナの断面図である。本発明のレーダ装置の斜視図である。本発明の平面アンテナの断面図である。

符号の説明

１アンテナ基板
２アンテナパッチ
３１〜３４アンテナ
４地導体
５１〜５４導波管
６保持板
９シールド板
１０レドーム
１１〜１５支持部材

Claims

アンテナ基板上に配置された複数のアンテナと、
隣接する前記複数のアンテナ間に配置されたシールド板と、を有し、
前記シールド板は前記アンテナ基板から離隔して配置されていることを特徴とする平面アンテナ。
前記シールド板は、前記アンテナ基板から、前記複数のアンテナが受信する電波の最小の波長に応じた所定の距離だけ離隔している、請求項１に記載の平面アンテナ。
前記平面アンテナは、前記アンテナ基板を保持する保持板をさらに有し、
前記シールド板は前記保持板に設けられた複数の支持部材によって保持されている、請求項１または２に記載の平面アンテナ。
前記アンテナ基板は前記支持部材を貫通させるための穴を有し、
前記支持部材は前記保持板と前記アンテナ基板との位置関係を決める、請求項１乃至３に記載の平面アンテナ。
保持板と、
前記保持板上に配置されたアンテナ基板と、
前記アンテナ基板上に配置された複数のアンテナと、
隣接する前記複数のアンテナ間の空間に配置されたシールド板と、
前記シールド板と接するように配置したレドームと、を有し、
前記シールド板は前記アンテナ基板から離隔して配置されていることを特徴とするレーダ装置。