(57)【要約】【課題】通信機能とレーダ機能を共用する。【解決手段】通信装置１において、レーダアンテナ２１へ伝搬または、レーダアンテナ２１から伝搬するレーダ波を透過し、１次放射器１３から放射または、外部から入力される通信波を反射する、パラボラ状の通信アンテナ１１を設け、レーダアンテナ２１は、通信アンテナ１１を介して通信波を送受信する。【選択図】　　　　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
レーダ機能と通信機能を共用する通信装置において、
レーダ波を透過し、前記レーダ波の直線偏波と直交した直線偏波の通信波を反射するパラボラ状の第１のアンテナ部と、
前記第１のアンテナ部の放射中心軸上の焦点に配置され前記第１のアンテナ部への通信波の放射または、前記第１のアンテナ部により反射される通信波の受信を行う１次放射器と、
前記レーダ波を前記第１のアンテナ部を介して送受信する第２のアンテナ部と、
を有することを特徴とする通信装置。
【請求項２】
前記第１のアンテナ部は、前記１次放射器から放射される電磁波を遮断する間隔ごとに配置された複数の平行導体板からなり、前記平行導体板は、前記１次放射器に対面する面をパラボラ状の凹面、前記第２のアンテナ部に対面する面をパラボラ状の凸面とし、前記レーダ波の伝搬方向の幅が前記レーダ波の波長の１／２の整数倍であることを特徴とする請求項１記載の通信装置。
【請求項３】
レーダ機能と通信機能を共用する通信装置において、
レーダ波を透過し、前記レーダ波の直線偏波と直交した直線偏波の通信波を反射するオフセットパラボラ状の第１のアンテナ部と、
前記第１のアンテナ部の焦点に配置され前記第１のアンテナ部への通信波の放射または、前記第１のアンテナ部により反射される通信波の受信を行う１次放射器と、
前記レーダ波を前記第１のアンテナ部を介して送受信する第２のアンテナ部と、
を有することを特徴とする通信装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、通信装置に関し、特に、車−車間の通信を行う通信装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、交通事故、渋滞などといった道路交通の諸問題の解決を目的に構築する新しい交通システムのＩＴＳ（Ｉｎｔｅｌｌｉｇｅｎｔ　Ｔｒａｎｓｐｏｒｔ　Ｓｙｓｔｅｍｓ）が注目を浴びている。
【０００３】
ＩＴＳでは、道路側のカメラ等情報収集インフラや経路誘導インフラと、車両側のカメラ、車載センサなどによる情報収集と、路−車間通信や車−車間通信による情報のやり取りにより、自車両および周辺車両の位置や挙動をリアルタイムに把握し、安全な運転を支援するシステムが提案されている。さらに自動的に速度制御、操舵制御を行う情報処理装置を実装することにより、自動走行も可能となる。
【０００４】
このシステムにおいて、車−車間通信として、例えば車間距離を測定するなどの場合に用いられるレーダ装置と、前車がブレーキ操作やアクセル操作などを行った場合、その情報を前車から受信してブレーキ操作及びアクセル操作などを行うなどの場合に用いられる通信装置とが共存する場合がある。
【０００５】
図７は、従来のレーダ装置と通信装置の配置例であり、（ａ）が上面図、（ｂ）が側面図である。
図７のように、従来では、レーダ装置３０１と通信装置３０２、３０３は、個々に車体に取り付けられていた。また、車体の前部分は、冷却効果を妨げないようラジエータを避ける必要があることから、レーダ装置３０１、通信装置３０２は、エンジンルーム付近のバンパーより下のスカート部に取り付けられることが多い。スカート部は、レーダの電波に対し透過性を持たせる必要があることから、図７（ｂ）のようにアンテナの開口面積以上の開口部３１０を作るか、部分的に反射の少ない材質、厚みを有することが必要であった。
【０００６】
ブレーキ操作及びアクセル操作などの情報を後続車へ送信するための、通信装置３０３は、図７のように車体後部に取り付けられる。この通信装置３０３は、トランクの開閉があるため、トランクの床より下に取りつけられることが多い。
【０００７】
このように車両への装置の取り付け場所は制約されており、従来のレーダ装置３０１及び通信装置３０２のように、車体に別々に取り付けられる場合、設置場所の選択が不自由であった。また、レーダ装置３０１のみ搭載していた車に新たに通信装置３０２を取り付けるような場合、スカート部を加工する必要があり、面倒であった。
【０００８】
そこで、レーダ機能と通信機能を共用可能な通信装置の開発が求められている。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、レーダ機能と通信機能を共用可能な通信装置の開発の上で以下のような問題点があった。
【００１０】
電気的には、車載されるレーダは、一般的にアンテナビームを走査する電波を用い、通信は、一定ビーム幅の固定アンテナビームの電波を用いるのでアンテナを共用することは困難である。また、車載レーダは、７６ＧＨｚ帯が割り当てられており、通信は６０ＧＨｚ帯が割り当てられていて、７６ＧＨｚ帯においては通信の混在は許可されていない。そのため、レーダと通信を共用するアンテナを用いる場合でも、使用する周波数をあらかじめ決めて、その共用器を使用する必要があるという問題があった。
【００１１】
本発明はこのような点に鑑みてなされたものであり、レーダ機能及び通信機能を共用可能な通信装置を提供することを目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
本発明では上記課題を解決するために、図１に示す通信装置１において、レーダ波を透過し、レーダ波の直線偏波と直交した直線偏波の通信波を反射するパラボラ状の通信アンテナ１１と、通信アンテナ１１の放射中心軸上の焦点に配置され通信アンテナ１１への通信波の放射または、通信アンテナ１１により反射される通信波の受信を行う１次放射器１３と、レーダ波を通信アンテナ１１を介して送受信するレーダアンテナ２１と、を有することを特徴とする通信装置１が提供される。
【００１３】
上記構成によれば、通信アンテナ１１は通信波を反射させ１次放射器１３に入力し、レーダ波を透過させて、レーダアンテナ２１は、通信アンテナ１１を介してレーダ波を送受信する。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。
図１は、本発明の第１の実施の形態の通信装置を示す斜視図である。
【００１５】
本発明の実施の形態の通信装置１は、通信機能を有する通信機能部１０と、レーダ機能を有するレーダ機能部２０により構成される。
通信機能部１０は、レーダ波を透過し、通信波のみを反射するパラボラ状の通信アンテナ１１と、支持柱１２により通信アンテナ１１の放射中心状の焦点に配置され、通信アンテナ１１への通信波の放射または、通信アンテナ１１により反射される通信波を受信する１次放射器１３と、給電線１４を介して１次放射器１３と接続され、無線通信のために、周波数変換や変復調などの信号処理を行ない、通信波を生成再生する送受信装置１５と、から構成される。
【００１６】
レーダ機能部２０は、レーダ波を送受信するレーダアンテナ２１と、周波数変換や変調、検波などの信号処理を行ない、目標を検知するレーダ波を生成検波する送受信装置２２とから構成される。また、レーダアンテナ２１は、矢印ａ３のように水平方向に走査可能な構成となっている。
【００１７】
矢印ａ１は、通信波の直線偏波の電界方向を示し、矢印ａ２はレーダ波の直線偏波の電界方向を示す。
これらは互いに直交するようにして生成される。例えば、通信機能部１０では、通信波の直線偏波の電界方向（矢印ａ１）を、放射方向からみて右４５度の直線偏波を生成して放射し、レーダ機能部２０では、レーダ波の直線偏波の電界方向（矢印ａ２）を、放射方向からみて左４５度の直線偏波を生成して放射する。
【００１８】
図２は、本発明の第１の実施の形態の通信アンテナの構造を示す図であり、（ａ）が正面図であり、（ｂ）が図２（ａ）のＡ−Ａ線における断面図である。
通信アンテナ１１は、レーダ波の直線偏波の電界方向（矢印ａ２）と直交し、通信波の直線偏波の電界方向（矢印ａ１）と平行な、パラボリック曲面を持つ平行金属板１１ａが間隔ａで配置された構成からなり、各平行金属板１１ａの間には、各平行金属板１１ａを保持するための、誘電体１１ｂが満たされている。前述のように、通信アンテナ１１は、パラボリック曲面を持つ平行金属板１１ａにより構成されているため、断面も図２（ｂ）のように前縁と後縁がパラボリック曲面を持つ。伝搬方向の幅ｂは一定であり、前縁と後縁が平行となっている。また、パラボリック曲面の凹部は図１の１次放射器１３に対面しており、凸部はレーダアンテナ２１と対面している。
【００１９】
なお、図２（ｂ）は、１つの平行金属板１１ａの形状と、ほぼ同様である。
ここで、平行金属板１１ａは、例えば、銅、アルミニウムなどの良導体を用いることが好ましい。また、誘電体１１ｂは、低誘電率の、例えば、テフロン（登録商標）などを用いることが望ましい。
【００２０】
レーダ波が通信アンテナ１１を透過するための、通信アンテナ１１の設計例を説明する。
レーダ波の電界と垂直な導体間の電磁波の伝搬モードはＴＥＭ（Ｔｒａｎｓｖｅｒｓｅ　Ｅｌｅｃｔｒｏｍａｇｎｅｔｉｃ　Ｍｏｄｅ）であり、管内波長λｇは、
【００２１】
【数１】
λｇ＝λ０／（ε）１／２　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　（１）
となる。
【００２２】
上式において、λ０はレーダ波の自由空間内での波長である。また、εは誘電体１１ｂの比誘電率である。
ここで、管内波長で決まる伝搬速度が間隔ａに無関係となるよう間隔ａをλ／２以下にし、通信アンテナ１１の軸方向の幅ｂを一定にする。また、平行金属板１１ａは、レーダ波損失を少なく通過させるために厚みを薄くする。
【００２３】
また、レーダ波が平行金属板１１ａ間を通過して平行金属板１１ａの後縁の全面で位相が揃っていればビームは偏移せずに通過する。したがって伝搬方向の幅ｂと、比誘電率εが一定であれば、平行金属板１１ａはレーダ波にとって障害とならない。平行金属板１１ａの厚みによる前縁での反射の影響は、幅ｂをλ／２の整数倍とすれば前縁と後縁の反射が打ち消され改善できる。幅ｂは、例えば、７６ＧＨｚ帯で、２〜３ｍｍの間で、前述の条件を満たすように決定する。
【００２４】
通信波の電界と平行な導体の間隔ａは、通信波がレーダ側に漏れないように遮断する寸法に選ぶ。間隔ａは、狭幅寸法ａの導波管を伝搬しない遮断波長λｃは、λｃ＝２×ａであるから、間隔ａをλｃ／２以下にすればよいことになる。比誘電率＝１かつ通信波の周波数を６０ＧＨｚ（波長５ｍｍ）とすれば、間隔ａは２．５ｍｍ以下となる。
【００２５】
以下、本発明の第１の実施の形態の通信装置１の動作を説明する。
図３は、通信装置を車に搭載した例を示す図である。
本発明の第１の実施の形態の通信装置１は、図３のように、車両１００の前部分に設置される。
【００２６】
前方の車両２００と通信を行う場合、通信機能部１０では、図示しないコンピュータなどからの情報をもとに、送受信装置１５で、周波数変換や変復調などの信号処理を行ない、無線通信のための信号を生成再生し、そこで生成した信号を１次放射器１３に送信する。１次放射器１３では、通信アンテナ１１に送信波を放射する。送信波は通信アンテナ１１で反射され、車両２００の後部に設置される通信装置２０１に送信される。
【００２７】
例えば、車両１００において、アクセルを踏んだ場合、前方の車両２００に加速の情報を通知することができる。
車両２００の通信装置２０１から情報が送信される場合、その送信波の直線偏波の電界方向は矢印ａ１と同様であるので、通信装置２０１から送信された信号は、通信装置１において通信アンテナ１１で反射され、１次放射器１３に入力されて給電線１４を介して送受信装置１５に伝達され、送受信装置１５で受信処理される。
【００２８】
例えば、前方を走行中の車両２００が、ブレーキを作動させた場合、ブレーキ減速の信号が通信装置２０１から、車両１００の通信装置１に送信され、車両１００においても、その情報をもとに自動的にブレーキを作動させる処理を行なうようにすることが可能であり、安全な運転を支援することが可能となる。
【００２９】
レーダ機能を用いる場合、レーダ機能部２０では、図示しないコンピュータなどからの情報をもとに、送受信装置２２でレーダ波を生成し、レーダアンテナ２１で放射する。レーダアンテナ２１は、水平方向に走査でき放射する方向を可変できる。レーダアンテナで放射されたレーダ波は、直線偏波の電界方向が矢印ａ２であり、前述の説明のように、通信機能部１０の通信アンテナ１１を透過し、例えば、前方の車両２００の後部で反射する。反射したレーダ波の直線偏波の電界方向は、位相は１８０度反転するが角度は矢印ａ２と同じであるので、再び通信機能部１０の通信アンテナ１１を透過して、レーダ機能部２０のレーダアンテナ２１で受信する。受信したレーダ波は送受信装置２２で検波し信号処理される。これにより、前方を走行中の車両２００との車間距離、相対速度を測定することなどが可能となり、安全な運転を支援することが可能となる。
【００３０】
なお、車両１００、２００の後部に設置される通信装置１０１、２０１は、通信機能のみ有する通信装置１０１、２０１でもよいが、本発明の第１の実施の形態の通信装置１と同様の構成でもよい。
【００３１】
次に、本発明の第２の実施の形態を説明する。
図４は、本発明の第２の実施の形態の通信装置の構成を示す斜視図である。
なお、図４の通信装置２において、本発明の第１の実施の形態の通信装置１と同じ部分は同じ符号で示し、説明を省略する。
【００３２】
本発明の第２の実施の形態の通信装置２は、第１の実施の形態の通信装置１と同様に、通信機能を有する通信機能部１０ａと、レーダ機能を有するレーダ機能部２０により構成される。
【００３３】
通信機能部１０ａは、レーダ波を透過し、通信のための通信波のみを反射する通信アンテナ１６が、第１の実施の形態のパラボラ状の通信アンテナ１１と異なり、オフセットパラボラ状であることを特徴としている。
【００３４】
図５は、本発明の第２の実施の形態の通信アンテナの構造を示す図であり、（ａ）が正面図であり、（ｂ）が図５（ａ）のＢ−Ｂ線における断面図である。
通信アンテナ１６は、レーダ波の直線偏波の電界方向（矢印ａ２）と直交し、通信波の直線偏波の電界方向（矢印ａ１）と平行な、オフセットパラボリック曲面を持つ平行金属板１６ａが間隔ｃで配置された構成からなり、各平行金属板１６ａの間には、各平行金属板１６ａを保持するための、誘電体１６ｂが満たされている。さらに通信アンテナ１６は、オフセットパラボリック曲面を持つ平行金属板１６ａにより構成されるので、断面も図５（ｂ）のように、前縁と後縁がオフセットパラボリック曲面を持つ。伝搬方向の幅ｄは一定であり、前縁と後縁が平行となっている。また、オフセットパラボリック曲面の凹部は図３の１次放射器１３に対面しており、凸部はレーダアンテナ２１と対面している。
【００３５】
なお、図５（ｂ）は、１つの平行金属板１６ａの形状と、ほぼ同様である。
通信アンテナ１６において、レーダ波が平行金属板１６ａ間を通過して平行金属板１６ａの後縁の全面で位相が揃っていればレーダ波のビームは偏移せずに通過する。したがって伝搬方向の幅ｄと、比誘電率εが一定であれば、平行金属板１６ａはレーダ波にとって障害とならない。平行金属板１６ａの厚みによる前縁での反射の影響は、幅ｄをλ／２の整数倍とすれば前縁と後縁の反射が打ち消され改善できる。幅ｄは、例えば、７６ＧＨｚ帯では、２〜３ｍｍ程度であり前述の条件を満たすように決定する。
【００３６】
動作については本発明の第１の実施の形態の通信装置１と同様であるので説明を省略する。
上記のように、本発明の第２の実施の形態の通信装置２では、オフセットパラボラ状の通信アンテナ１６を用いて、１次放射器１３を下方に配置するようにしたため、１次放射器１３やその支持柱１２の反射による放射特性を改善することができる。
【００３７】
図６は、通信機能部の一部をレドームで一体化した構造を示す図である。
なお、図６では、本発明の第１の実施の形態の通信装置１における通信機能部１０の、送受信装置１５以外をレドーム１７で一体化した構造の通信機能部１０ｂを示し、図１の通信装置１と同じ部分は同じ符号とした。
【００３８】
通信機能部１０ｂにおいて、レドーム１７は、例えば、テフロンなどが用いられ、電波は透過する。図６のように、通信アンテナ１１、１次放射器及び給電線１４をレドーム１７に装着し、支持することにより雨などによる水分の浸入を防止でき、環境特性を高めることができる。
【００３９】
なお、図６では、第１の実施の形態の通信装置１の通信機能部１０の一部をレドーム１７で一体化するとして説明したが、第２の実施の形態の通信装置２の通信機能部１０ａの一部（オフセットパラボラ状の通信アンテナ１６、１次放射器１３、給電線１４）をレドーム１７で一体化することも同様に可能である。
【００４０】
なお、前述した第１及び第２の実施の形態の通信装置１、２において、通信アンテナ１１、１６は、レーダ波を透過し、通信のための通信波を反射するとして説明したが、逆に、レーダ波を反射し、通信波を透過するようにしてもよい。その場合、送受信装置１５が直線偏波の電界方向が矢印ａ１であるレーダ波を生成し、送受信装置２２が直線偏波の電界方向が矢印ａ２である通信波を生成する。このとき矢印ａ１が、通信アンテナ１１、１６の平行金属板１１ａ、１６ａと平行になるようにする。また、通信アンテナ１１、１６は、透過する通信波の波長を考慮して、前述の式（１）を用いて、損失なく透過できるように設計すればよい。
【００４１】
また、図６で示した通信機能部１０ｂの一部をレドーム１７で一体化した構造において、レーダ波を生成するようにした場合、通信機能部１０ｂ全体を機械走査することにより、レーダとして高機能な装置を構成できる。
【００４２】
（付記１）　レーダ機能と通信機能を共用する通信装置において、
レーダ波を透過し、前記レーダ波の直線偏波と直交した直線偏波の通信波を反射するパラボラ状の第１のアンテナ部と、
前記第１のアンテナ部の放射中心軸上の焦点に配置され前記第１のアンテナ部への通信波の放射または、前記第１のアンテナ部により反射される通信波の受信を行う１次放射器と、
前記レーダ波を前記第１のアンテナ部を介して送受信する第２のアンテナ部と、
を有することを特徴とする通信装置。
【００４３】
（付記２）　前記第１のアンテナ部は、前記１次放射器から放射される電磁波を遮断する間隔ごとに配置された複数の平行導体板からなり、前記平行導体板は、前記１次放射器に対面する面をパラボラ状の凹面、前記第２のアンテナ部に対面する面をパラボラ状の凸面とし、前記レーダ波の伝搬方向の幅が前記レーダ波の波長の１／２の整数倍であることを特徴とする付記１記載の通信装置。
【００４４】
（付記３）　複数の前記平行導体板は、前記所定の間隔で、誘電体にて保持することを特徴とする付記１記載の通信装置。
（付記４）　前記通信アンテナ及び前記１次放射器を、レドーム材で支持することを特徴とする付記１記載の通信装置。
【００４５】
（付記５）　レーダ機能と通信機能を共用する通信装置において、
通信波を透過し、前記通信波の直線偏波と直交した直線偏波のレーダ波を反射するパラボラ状の第１のアンテナ部と、
前記第１のアンテナ部の放射中心上の焦点に配置され前記第１のアンテナ部へのレーダ波の放射または、前記第１のアンテナ部により反射されるレーダ波の受信を行う１次放射器と、
前記第１のアンテナ部の後段に配置され、前記通信波を前記第１のアンテナ部を介して送受信する第２のアンテナ部と、
を有することを特徴とする通信装置。
【００４６】
（付記６）　レーダ機能と通信機能を共用する通信装置において、
レーダ波を透過し、前記レーダ波の直線偏波と直交した直線偏波の通信波を反射するオフセットパラボラ状の第１のアンテナ部と、
前記第１のアンテナ部の焦点に配置され前記第１のアンテナ部への通信波の放射または、前記第１のアンテナ部により反射される通信波の受信を行う１次放射器と、
前記第１のアンテナ部の後段に配置され、前記レーダ波を前記第１のアンテナ部を介して送受信する第２のアンテナ部と、
を有することを特徴とする通信装置。
【００４７】
（付記７）　前記第１のアンテナ部は、前記１次放射器から放射される電磁波を遮断する間隔ごとに配置された複数の平行導体板からなり、前記平行導体板は、前記１次放射器に対面する面をオフセットパラボラ状の凹面、前記第２のアンテナ部に対面する面をオフセットパラボラ状の凸面とし、前記レーダ波の伝搬方向の幅が前記レーダ波の波長の１／２の整数倍であることを特徴とする付記６記載の通信装置。
【００４８】
【発明の効果】
以上説明したように本発明では、通信アンテナをレーダ波は透過し、通信波は反射するようにしたので、１つの装置で２方式のアンテナが設置でき、通信機能と、レーダ機能とを共有することができる。これにより、車体に搭載する場合のスペースを少なくでき、車の外観を損なうことがない。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態の通信装置を示す斜視図である。
【図２】本発明の第１の実施の形態の通信アンテナの構造を示す図であり、（ａ）が正面図であり、（ｂ）が図２（ａ）のＡ−Ａ線における断面図である。
【図３】通信装置を車に搭載した例を示す図である。
【図４】本発明の第２の実施の形態の通信装置の構成を示す斜視図である。
【図５】本発明の第２の実施の形態の通信アンテナの構造を示す図であり、（ａ）が正面図であり、（ｂ）が図２（ａ）のＢ−Ｂ線における断面図である。
【図６】通信機能部の一部をレドームで一体化した構造を示す図である。
【図７】従来のレーダ装置と通信装置の配置例であり、（ａ）が上面図、（ｂ）が側面図である。
【符号の説明】
１　通信装置
１０　通信機能部
１１　通信アンテナ
１２　支持柱
１３　１次放射器
１４　給電線
１５　送受信装置
２０　レーダ機能部
２１　レーダアンテナ
２２　送受信装置
【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】
2004072177.tif 000008
【図７】
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