(57)【要約】【課題】雪や氷の付着による検知性能低下が起こりにくい車載用レーダ装置の提供。【解決手段】高周波回路等を収納するハウジング１と、送受信アンテナを保護するレドーム３を備えたレーダにおいて、送受信アンテナ面２と相対するレドームの一部に、使用周波数の波長λの１／４以下の太さで、熱伝導率が高く、金属より電波吸収特性が劣るカーボン系材料から構成した線形状の熱伝導体２３を、使用周波数の波長λより大きな網目状に配置する。熱伝導体２３の一部には発熱手段２２を密着させ、その熱を熱伝導体２３に伝えて、レドーム表面に付着した雪や氷を溶かす。【選択図】　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
高周波回路等を収納するハウジングと、送受信アンテナを保護するためのレドームを備えた車載用レーダ装置において、
送受信アンテナ面と相対する前記レドームに熱伝導体を設け、前記送受信アンテナによる電波ビームの経路外で、かつ前記熱伝導体に接触して発熱手段を配置したことを特徴とする車載用レーダ装置。
【請求項２】
送受信アンテナ前方の電波ビーム経路の車体に化粧外装板を設置した車載用レーダ装置において、
送受信アンテナ面と相対する前記化粧外装板に熱伝導体を設け、前記電波ビーム経路外で、かつ前記熱伝導体に接触して発熱手段を配置したことを特徴とする車載用レーダ装置。
【請求項３】
請求項１または２において、
前記熱伝導体は、使用周波数の波長λの１／４以下の線形状をなし、かつ全体としては使用周波数の波長λより大きな網目構造、もしくは波長λより広い間隔で配置された短冊構造であることを特徴とする車載用レーダ装置。
【請求項４】
請求項１または２において、
前記熱伝導体はカーボン系材料から構成されることを特徴とする車載用レーダ装置。
【請求項５】
請求項１または２において、
前記発熱手段と前記送受信アンテナの間に、導電性材料からなるハニカム構造の電磁波遮蔽層を設けたことを特徴とする車載用レーダ装置。
【請求項６】
請求項５において、
前記電磁波遮蔽層のハニカムは、大きさが使用周波数の波長λの１／４以下であることを特徴とする車載用レーダ装置。
【請求項７】
請求項５において、
前記電磁波遮蔽層は、金属もしくはカーボン系材料から構成されていることを特徴とする車載用レーダ装置。
【請求項８】
請求項１において、
前記レドームを構成する主な材料がポリカーボネイト、シンジオタクチックポリスチレン、ポリプロピレンまたはＡＢＳ樹脂からなることを特徴とする車載用レーダ装置。
【請求項９】
請求項２において、
前記化粧外装版を構成する主な材料がポリカーボネイト、シンジオタクチックポリスチレン、ポリプロピレンまたはＡＢＳ樹脂からなることを特徴とする車載用レーダ装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、自車両と前方車両などの物標との距離、あるいは相対速度を検出するレーダ装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
前方車との車間距離、相対速度を計測する車載用レーダとして、レーザを使用する方式とミリ波帯域の電波を使用する方式がある。後者の電波式レーダは雨、霧等が存在する悪天候下でも電波ビームの減衰量が小さく、最大検知距離が天候に左右されにくいことが知られている。
【０００３】
しかし、電波式レーダにおいても、誘電体で構成されたレドームの表面や、電波ビームの経路に設置した化粧外装板の表面に雪や氷が付着すると、電波ビームの減衰量が増大して最大検知距離が低下するという欠点がある。
【０００４】
このため、特開平２００２−２２８１号には、レドームに蒸着等によって薄い金属層からなるヒータを配置し、レドーム表面に付着した雪や氷をヒータの熱で溶かす方法が提案されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
上記の従来技術では、電波を吸収し易い金属をヒータに使用する必要がある。このため、レーダ性能に影響が出ない極めて薄い金属層しか使用できず、ヒータとしての熱量が不足してレドーム表面に付着した雪や氷を十分に溶かすことができないという問題があった。
【０００６】
本発明の目的は、電波の減衰が少なく、雪や氷の付着による検知性能低下が起こりにくい車載用レーダ装置を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成する本発明は、高周波回路等を収納するハウジングと、送受信アンテナを保護するためのレドームを備えた車載用レーダ装置において、送受信アンテナ面と相対する前記レドームに熱伝導体を設け、前記送受信アンテナによる電波ビームの経路外で、かつ前記熱伝導体の一部に密着して発熱手段を配置したことを特徴とする。
【０００８】
あるいは、送受信アンテナ前方の電波ビーム経路の車体に化粧外装板を設置した車載用レーダ装置において、送受信アンテナ面と相対する前記化粧外装板に熱伝導体を設け、前記電波ビーム経路外で、かつ前記熱伝導体の一部に密着して発熱手段を配置したことを特徴とする。
【０００９】
前記熱伝導体は、電波ビームに使用する周波数の波長λの１／４以下の線形状で、熱伝導率が高く、金属より電波吸収特性が劣るカーボン系材料からなる。また、熱伝導体の全体構造としては、使用周波数の波長λより大きな網目状、もしくは波長λより広い間隔の短冊状に配置される。なお、前記発熱手段としては、クロームやインジウム等の金属を使用し、電流制限抵抗を介して電流源に接続して、融雪に必要な熱量を前記熱伝導体に与える。
【００１０】
これによれば、前記レドームや前記化粧外装板またはそれらの近傍の温度に応じて断続する発熱手段からの熱を前記熱伝導体に伝えることで、レドーム表面や化粧外装板表面に付着した雪や氷を確実に溶かすことが可能になる。
【００１１】
また、前記発熱手段からの不要な電波の反射は、該発熱手段と前記送受信アンテナの間に、金属もしくはカーボン系の導電性材料からなり、大きさが使用周波数の波長λの１／４以下の大きさのハニカム構造を有する電磁波遮蔽層を設けることで抑えることができる。
【００１２】
さらに、前記レドームまたは前記化粧外装板の主な材料を電波伝播ロスが少ない比誘電率３以下のポリカーボネイト、またはシンジオタクチックポリスチレン等の材料で構成し、電波の減衰を抑制する。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施例について、２つの周波数を時間的に切換えながら送信する２周波ＣＷ（Ｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓ　Ｗａｖｅ）方式のレーダ装置を例にあげて説明する。
【００１４】
図３は２周波ＣＷ方式のレーダ装置の回路ブロック図である。２周波ＣＷ方式のレーダでは、送信アンテナ５から２周波の電波を時間ごとに切り替えながらレーダ前方に放射して、先行車４等のターゲットで反射されてくる電波を２つの受信アンテナ６Ａ，６Ｂで受信する。
【００１５】
図４は送信信号と受信信号を示す。図４（ａ）は２周波ｆ１，ｆ２を周期的に切り替えながら送信する送信信号を示している。図４（ｂ）は２周波の受信信号波形、図４（ｃ）は受信信号スペクトラムを示している。
【００１６】
受信アンテナ６で受信した２つの電波信号ｆｄ１、ｆｄ２は、信号処理回路９でＡ／Ｄ変換した後に高速フーリエ変換（ＦＦＴ）する。そして、図４（ｂ）の位相差及び（ｃ）の受信信号スペクトラムから、計測演算部でターゲットの信号強度を計算する。
【００１７】
また、角速度センサ１５や外部装置１４から送信されてくる車両情報（自車両の角速度、ブレーキ状態、自車速度等）を元に、自車両の挙動と自車線、先行車４との車間距離、自車両に対する危険度等を算出する。これらの情報は、通信ライン１３を通じてエンジン制御装置等の外部装置１４に送信する。
【００１８】
一方、送信アンテナ５と受信アンテナ６Ａ，６Ｂはレドーム３で覆う。レドーム３は、機械的強度を有して電波を減衰することなく透過でき、比誘電率３以下の誘電体材料で構成している。表１にその材料を示す。
【００１９】
【表１】
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レドーム３を構成する誘電体材料は、使用する周波数帯域が７６±０．５ＧＨｚならば、ポリカーボネイトまたはシンジオタクチックポリスチレンで構成すれば、電波伝播ロスが少なく良好な電波特性が期待できる。
【００２０】
ハウジング１とレドーム３の接合部や外部装置との接合部には、予め設けた溝内にＥＰＤＭまたはＮＢＲ等の材料で構成したＯリング２６を弾性変形させて防水する。なお、Ｏリングの代用として、金属板の両面に発泡性ゴム部材を貼った構造の防水シールや、防水機能がある液状樹脂剤を塗布してもよい。
【００２１】
以上述べた構造により、アンテナ面を含むレーダ内部が装置外部の埃、砂利跳び、雨といった環境から保護できる。しかし、レドームや化粧外板の位置によっては雪や氷が付着する。
【００２２】
図８はレーダの車載位置を示す。（ａ）はレーダ本体２５を車体の外部に露出させて装着する例で、レドーム３の表面に雪や氷が付着する。（ｂ）はレーダ本体２５を車体の内方に配置し化粧外板２４を電波経路２６上の車体に設置した例で、化粧外装２４に雪や氷が付着する。
【００２３】
レドーム３または化粧外板２４に雪や氷が付着すると、電波障害が生じる。図５は正常及び異常な場合の電波のＳ／Ｎを示したものである。（ａ）は正常時の受信信号スペクトラムのターゲットのＳ／Ｎである。（ｂ）は雪や氷が付着した場合の受信信号のＳ／Ｎで、正常時に比べてターゲットからのピークが低下し、先行車４の検知距離が短くなる問題がある。そこで、図８（ａ）の場合はレドームに、図８（ｂ）の場合は化粧外板に雪や氷を溶かす構成を設ける。
【００２４】
図１は第１の実施例によるレドームの部分断面図及び分解図を示す。送受信アンテナ面２と相対するレドーム３の内層（内面または外面でもよい）に、金属より電波吸収特性が劣るカーボン系材料を用いた熱伝導体２３を設けている。熱伝導体２３は使用周波数の波長λの１／４以下の線状の材料で、全体構造としては使用周波数の波長λより大きな網目状に設置する。なお、図２に示すように、使用周波数の波長λより広い間隔の短冊状に配置してもよい。
【００２５】
図１（ｂ）はＡ部の拡大図とその要部の分解図で、熱伝導体２３は部分的に発熱体２２に密着して配置される。この際、熱伝導体２３の温度低下を防ぐため、熱伝導体２３と発熱体２２の距離は短くする必要があり、発熱体２２を上下方向またはアンテナ２を取り囲むように設置するとよい。
【００２６】
発熱体２２はクロームやインジウム等の金属を使用し、電流制限抵抗２０とスイッチ１９（または、温度によって高抵抗となるセンサ）を経由して電源１８から電流を与えられる。スイッチ１９は、レドーム３もしくはその近傍の温度に基づいて断続され、電流を制御して熱伝導体２３に与える熱量を調節する。
【００２７】
図７に外気温度と必要熱量との関係を示す。図示のように、レドーム３の表面に付着した雪や氷を溶かす熱量は主に積雪量によって決まるので、外気温度との間に密接な関係はない。
【００２８】
レーダ内に発熱体２２を設置すると、発熱体２２の反射によるノイズで受信障害を生じる。図６はこれによる受信スペクトラムを示し、反射によるノイズフロワの増大で、ターゲットのＳ／Ｎが低下している。
【００２９】
この対策として、図１（ｂ）に示すように、発熱体２２と送受信アンテナ面２の間、送受信アンテナ面２に相対するレドーム３の内層と発熱手段２２との間、あるいはレドーム３の内面と発熱手段２２との間に、電磁波遮蔽層２１を設けている。電磁波遮蔽層２１は金属もしくはカーボン系の導電性材料からなり、大きさが使用周波数の波長λの１／４以下であるハニカム構造となる。これによって、ノイズフロワが抑制され、発熱体によるレーダへの電波障害が回避される。
【００３０】
次に本発明の第２の実施例を説明する。第２の実施例は、図８（ｂ）のようにレーダ本体２５を車体内に設置して、電波経路２６上に化粧外装２４を設置する場合の対策例である。
【００３１】
図９は化粧外板に融雪対策を施した説明図である。送受信アンテナ面２と相対する化粧外装２４の内層（内壁でもよい）に、金属より電波吸収特性が劣るカーボン系で、熱伝導率が高い材料で構成し、使用周波数の波長λの１／４以下の線形状の熱伝導体２３を設ける。熱伝統体２３の形状は図１（ａ）または図２と同等の形状で、使用周波数の波長λより大きな網目状、もしくは使用周波数の波長λより広い間隔の短冊状に配置する。
【００３２】
また、化粧外装２４の表面に付着した雪や氷を溶かすに必要な熱量を熱伝導体２３に与えられるように、熱伝導体２３は発熱体２２に密着して配置する。なお、使用する材料、発熱体２２の制御方法等は、上述の実施例の場合と同様である。
【００３３】
また、発熱体２２による受信障害についても、発熱体２２と送受信アンテナ方向との間に、金属もしくはカーボン系の導電性材料で、ハニカム構造の大きさが使用周波数の波長λの１／４以下となる電磁波遮蔽層２１を設けることで抑制できる。
【００３４】
むろん、化粧外装板２４を構成する熱伝導体２３、電磁波遮蔽層２１、発熱体２２を除く主な材料は、先に述べたポリカーボネイト、またはシンジオタクチックポリスチレン等で構成することも重要である。
【００３５】
付け加えるならば、路面からの不要な電波を遮断するには、図９に示す位置にクラッタープレート２８を設置もしくは、これに相当する金属メッキ等を実施することが有効である。
【００３６】
上記した第１または第２の実施例によれば、レドーム表面や、エンブレムまたは車体外装等の化粧外装表面に付着した雪や氷を溶かす能力を向上でき、雪や氷の付着による検知性能低下が起こりにくい車載用レーダ装置が実現できる。また、簡単な構造なので、車載時の実装場所の制約を緩和できる。
【００３７】
【発明の効果】
本発明によれば、レドームの内層または内面に電波障害の少ない熱伝導体を設け、これに密着する発熱体から雪や氷を溶かすのに必要な熱量を供給するので、雪や氷の付着からレーダの検出性能を確保できる効果がある。
【００３８】
また、電波の経路である車体外面に化粧外板を設ける場合にも、レドームの場合と同様な構成をとることで、雪や氷の付着からレーダの検出性能を確保できる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施例による本体内に熱伝導体を配置したレーダの構造図。
【図２】第１の実施例の変形で、レーダ本体内に短冊構造の熱伝導体を配置したレーダの構造図。
【図３】２周波ＣＷ方式のレーダ装置の回路ブロック図。
【図４】送信信号と受信信号のイメージ図。
【図５】正常時と雪付着時の受信信号スペクトラム図。
【図６】発熱体に電波反射対策を実施しない場合の受信信号スペクトラム図。
【図７】外気温度と必要熱量の関係を示す説明図。
【図８】実車に対し、電波式レーダを設置する方法の説明図。
【図９】第２の実施例による化粧外装に熱伝導体を配置したレーダ構造の構成図。
【符号の説明】
１…ハウジング、２…送受信アンテナ面、３…レドーム、４…先行車、５…送信アンテナ、６Ａ，６Ｂ…受信アンテナ、７…高周波回路、８…インターフェース回路、９…信号処理回路、１０…電源回路、１１…外部装置ハーネス、１２…車両電源、１３…通信ライン、１４…外部装置、１５…角速度センサ、１６…ＦＩＬＴＡ、１７…コネクタ、１８…電流源、１９…スイッチ、２０…電流制限抵抗、２１…電磁波遮蔽層、２２…発熱体、２３…熱伝導体、２４…化粧外板（エンブレム）、２５…レーダ本体、２６…Ｏリング、２７…レーダ軸調整ボルト、２８…クラッタープレート。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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