(57)【要約】【課題】導波管と基板との位置ずれによる伝播ロスを低減する。【解決手段】平面アンテナと、前記平面アンテナと電波を送受信する電波送受信部を搭載する回路基板と、前記平面アンテナと前記回路基板とを接続する電波伝送装置と、前記平面アンテナ、前記回路基板、前記電波伝送装置を収容するケースと、を備えるレーダ装置であって、前記電波伝送装置は、前記電波が流れる導波管と、前記導波管の前記回路基板側に設けられ、前記平面アンテナ側の開口部よりも前記回路基板側の開口部が大きく形成されたテーパ部とを有する。【選択図】図６
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
平面アンテナと、
前記平面アンテナと電波を送受信する電波送受信部を搭載する回路基板と、
前記平面アンテナと前記回路基板とを接続する電波伝送装置と、
前記平面アンテナ、前記回路基板、前記電波伝送装置を収容するケースと、を備えるレーダ装置であって、
前記電波伝送装置は、前記電波が流れる導波管と、前記導波管の前記回路基板側に設けられ、前記平面アンテナ側の開口部よりも前記回路基板側の開口部が大きく形成されたテーパ部とを有するレーダ装置。
【請求項２】
前記電波伝送装置は、平板状のシャーシを有し、前記導波管とテーパ部は前記シャーシに形成される請求項１に記載のレーダ装置。
【請求項３】
前記導波管の回路基板側の開口部の大きさは、前記回路基板の電波送受信部の大きさ、前記回路基板と前記電波伝送装置との接続公差、前記導波管を流れる電波の周波数帯域のうちの少なくとも何れか一つに基づいて決定される請求項１又は２に記載のレーダ装置。
【請求項４】
前記電波伝送装置は、前記導波管の前記平面アンテナ側に設けられ、該平面アンテナ側の開口部と同径である直線部を更に備える請求項１から３の何れか１項に記載のレーダ装置。
【請求項５】
前記回路基板は、前記電波送受信部を複数有し、一枚の前記平板状のシャーシには、前記電波送受信部に対応する複数の導波管が設けられ、各導波管には、前記テーパ部が設けられている請求項２に記載のレーダ装置。
【請求項６】
レーダ装置の平面アンテナと該平面アンテナと電波を送受信する電波送受信部を搭載する回路基板とを接続する電波伝送装置であって、
シャーシと、
前記シャーシに形成された前記電波が流れる導波管と、
前記導波管の前記回路基板側に設けられ、前記平面アンテナ側の開口部よりも前記回路基板側の開口部が大きく形成されたテーパ部とを備える電波伝送装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、レーダ装置、及び電波伝送装置の技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
伝送線路の一つして導波管がある。例えば、特許文献１には、変換アダプタに用いる導波管として、テーパ構造を有する導波管が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００５−１７５６１２号公報
【特許文献２】特開平８−２７１７６８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
伝送線路の一つして導波管がある。導波管は、例えばミリ波レーダにおける高周波モジュールとアンテナとの接続にも用いられている。ここで、図１は、従来のミリ波レーダの構造の一例を示す。図１に示すミリ波レーダは、アンテナ２ｘと高周波モジュールとしてのＲＦ基板５ｘを有し、アンテナ２ｘとＲＦ基板５ｘは、ＲＦシャーシ４ｘ及びアンテナシャーシ３ｘによって構成される金属シャーシに形成された貫通孔からなる導波管１０ｘによって接続されている。ＲＦ基板５ｘにはミリ波レーダのマイコンなどを搭載するベースバンド基板６ｘが接続され、アンテナシャーシ３ｘ、導波管１０ｘ、ＲＦ基板５ｘ、ベースバンド基板６ｘは、レドーム１ｘとケース７ｘによって覆われている。なお、レドーム１ｘとケース７ｘとは、Ｏリング１５ｘを介して接続され、ミリ波レーダの防水性が確保されている。また、ケース７ｘには、呼吸部８ｘが設けられており、ミリ波レーダ内の空気圧の調整が可能となっている。更に、ケース７ｘには、例えば車両のＥＣＵ（ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ  ｃｏｎｔｒｏｌ  ｕｎｉｔ）と接続するための外部コネクタ９ｘが接続されている。
【０００５】
図２は、従来の導波管の断面図であり、図３は、従来の導波管とＲＦ基板との接続の位置関係を平面的に表すイメージ図である。図２に示すように、従来、導波管１０ｘとＲＦ基板５ｘとは、ＲＦ基板側の開口部１０ｘ２とＲＦ基板５ｘに形成された導体パターンからなるアンテナ変換部５０ｘとを重ね合わせた上で、ねじＳによって接続されていた。そして、図３に示すように、ＲＦ基板のアンテナ変換部５０ｘが、ＲＦ基板側の開口部１０ｘ２内に収まるように、導波管１０ｘがＲＦ基板５ｘに接続される。
【０００６】
上記のようにミリ波レーダは、複数の部材が積層されることで構成されているが、部材同士が正確な位置で接続されないとミリ波レーダの機能が低下する虞がある。特に、導波管１０ｘとＲＦ基板５ｘとの接続において、ＲＦ基板５ｘとアンテナ変換部５０ｘとの間で位置ずれが生じると、アンテナ変換部５０ｘが導波管壁に寄ってしまい、導波管１０ｘを通る電波の反射が大きくなり、伝播ロスが増大することが懸念される。
【０００７】
本発明では、導波管と基板との位置ずれによる伝播ロスを低減する技術を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明では、上述した課題を解決するため、導波管にテーパ部を設け、レーダ装置の回路基板とアンテナとを接続することとした。
【０００９】
より詳細には、本発明は、平面アンテナと、前記平面アンテナと電波を送受信する電波送受信部を搭載する回路基板と、前記平面アンテナと前記回路基板とを接続する電波伝送装置と、前記平面アンテナ、前記回路基板、前記電波伝送装置を収容するケースと、を備えるレーダ装置であって、前記電波伝送装置は、前記電波が流れる導波管と、前記導波管の前記回路基板側に設けられ、前記平面アンテナ側の開口部よりも前記回路基板側の開口部が大きく形成されたテーパ部とを有する。
【００１０】
本発明のレーダ装置は、導波管が平面アンテナ側の開口部よりも回路基板側の開口部が大きく形成されたテーパ部を有することで、導波管と回路基板との接続の位置ずれを許容することができる。すなわち、仮にレーダ装置を組み立てる際に位置ずれが生じても、回路基板側の開口部が平面アンテナ側の開口部よりも大きく形成されていることから、位置ずれをより多く許容することができる。その結果、導波管を流れる電波の反射を抑えることができ、電波ロスを低減することができる。
【００１１】
なお、本発明のレーダ装置において、前記電波伝送装置は、平板状のシャーシを有し、前記導波管とテーパ部は前記シャーシに形成されるようにしてもよい。平板状のシャーシを用いることでレーダ装置を薄型化することができる。
【００１２】
また、本発明のレーダ装置において、前記導波管の回路基板側の開口部の大きさは、前記回路基板の電波送受信部の大きさ、前記回路基板と前記電波伝送装置との接続公差、前記導波管を流れる電波の周波数帯域のうちの少なくとも何れか一つに基づいて決定することができる。本発明によれば、導波管の回路基板側の開口部を適切な大きさとして、電波ロスを低減することができる。回路基板側の開口部の大きさは、例えば、電波送受信部の大きさに対する比率で表すことができる。大きさとは、面積である。また、接続公差には、接続する際の公差の他、製品の寸法のばらつきを起因とするものも含まれる。
【００１３】
また、本発明のレーダ装置において、前記電波伝送装置は、前記導波管の前記平面アンテナ側に設けられ、該平面アンテナ側の開口部と同径である直線部を更に備える構成としてもよい。直線部を備えることで、導波管を流れる電波の反射を更に抑えることができる。その結果、伝播ロスがより低減される。
【００１４】
また、本発明のレーダ装置において、前記回路基板は、前記電波送受信部を複数有し、一枚の前記平板状のシャーシには、前記電波送受信部に対応する複数の導波管が設けられ、各導波管には、前記テーパ部が設けられている構成とすることができる。一枚のシャーシに、夫々がテーパ部を有する導波管を設けることで、部品点数を削減すると共に、導波管を流れる電波の反射を抑えて、電波ロスを低減することができる。
【００１５】
ここで、本発明は、上述したレーダ装置における電波伝送装置として特定することもできる。すなわち、本発明は、レーダ装置の平面アンテナと該平面アンテナと電波を送受信する電波送受信部を搭載する回路基板とを接続する電波伝送装置であって、シャーシと、前記シャーシに形成された前記電波が流れる導波管と、前記導波管の前記回路基板側に設けられ、前記平面アンテナ側の開口部よりも前記回路基板側の開口部が大きく形成されたテーパ部とを備える電波伝送装置である。本発明によれば、導波管と回路基板との位置ずれをより多く許容することができる。その結果、導波管を流れる電波の反射を抑えることができ、電波ロスを低減することができる。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、導波管と基板との位置ずれによる伝播ロスを低減する技術を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】従来のミリ波レーダの構造の一例を示す。
【図２】従来の導波管の断面図を示す。
【図３】従来の導波管とＲＦ基板との接続の位置関係を平面的に表すイメージ図を示す。
【図４】実施形態に係るミリ波レーダの構造を示す。
【図５】実施形態に係るミリ波レーダの機能ブロック図を示す。
【図６】実施形態に係る導波管の断面図を示す。
【図７】導波管とＲＦ基板との接続の位置関係を平面的に表すイメージ図を示す。
【図８】変形例に係る導波管の断面図を示す。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
次に、本発明のレーダ装置の実施形態について図面に基づいて説明する。
【００１９】
＜構成＞
図４は、実施形態に係るミリ波レーダの構造を示す。図５は、実施形態に係るミリ波レーダの機能ブロック図を示す。実施形態に係るミリ波レーダ１００は、前面視四角形であり（以下、レドーム側を前面とする）、全体として箱型形状である。ミリ波とは、一般的に３０ＧＨｚ〜３００ＧＨｚ（波長１０ｍｍ〜１ｍｍ）の周波数帯である。本実施形態のミリ波レーダ１００は、７６ＧＨｚのミリ波帯を採用する。変調方式は、ＦＭ−ＣＷ（Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ−Ｍｏｄｕｌａｔｅｄ  Ｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓ  Ｗａｖｅｓ）レーダ方式である。そして、図４に示すように、実施形態に係るミリ波レーダ１００は、レドーム１、Ｏリング１５、アンテナ２、アンテナシャーシ３、ＲＦシャーシ４、導波管１０、ＲＦ基板５、ベースバンド基板６、ケース７、呼吸部８、外部コネクタ９を備える。以下、更に詳細に説明するが、本発明のレーダ装置は以下に説明するミリ波レーダに限定されない。
【００２０】
レドーム１は、アンテナ２を保護する。実施形態に係るレドーム１は、樹脂によって構成され、四角形状である。レドーム１の四隅には、ケース７と接続する際に用いるねじ孔１１が設けられている。
【００２１】
Ｏリング１５は、シール部材であり、レドーム１とケース７との間に設けられ、レドーム１とケース７との接続部分からの水の浸入を防止する。
【００２２】
アンテナ２は、ミリ波帯の送信波を送信し、また、送信波がターゲットで反射された反射波を含む受信波を受信する。実施形態に係るアンテナ２は、マイクロストリップラインを有するプリント基板からなる平面アンテナによって構成されている。なお、アンテナ２は、送信ポートと受信ポートを少なくとも各１つ以上有していればよく、ポート数は特に限定されない。また、送信ポートと受信ポートは切替自在な共有ポートでもよい。
【００２３】
アンテナシャーシ３は、アンテナ２と面接続され、アンテナ２を支持する。ＲＦシャーシ４は、ＲＦ基板５と面接続され、ＲＦ基板５を支持する。アンテナシャーシ３とＲＦシャーシ４は、ＲＦ基板５とアンテナ２との間のノイズの伝播を遮断する機能も有する。本実施形態では、アンテナシャーシ３とＲＦシャーシ４は何れも金属シャーシからなる。アンテナシャーシ３とＲＦシャーシ４は、凡そ四角形であり、両側に突起部が設けられている。そして、この突起部には、ＲＦ基板５と接続する際に用いるねじ孔３１が形成されている。アンテナシャーシ３とＲＦシャーシ４は、本発明のシャーシに相当する。
【００２４】
導波管１０は、ＲＦ基板５のアンテナ変換部のパッチ５０から送信される電波（本実施
形態では、７６ＧＨｚ）を流す。導波管１０は、アンテナシャーシ３とＲＦシャーシ４に形成された貫通孔によって形成されている。本実施形態では、導波管１０は、アンテナシャーシ３及びＲＦシャーシ４の横方向に６つ形成されている。また、本実施形態の導波管１０には、アンテナ側の開口部１０ａよりもＲＦ基板側の開口部１０ｂが大きく形成されたテーパ部１０ｃが設けられている。なお、テーパ部１０ｃを含む導波管１０の詳細については、導波管１０とＲＦ基板５との接続態様を含め後述する。
【００２５】
ＲＦ基板５は、ミリ波送受信部５０１、送信制御回路５０４、受信回路５０３を含むアナログ回路部５０２が設けられている。ミリ波送受信部５０１は、アンテナ２との間でミリ波帯域の送信波の送信及び受信波の受信を行う。具体的には、アンテナ変換部のパッチ５０により、送受信波の送受信を行う。送信制御回路５０４は、デジタル信号処理部（ＤＳＰ：Ｄｉｇｉｔａｌ  Ｓｉｇｎａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓｏｒ）５０５の制御の下、周波数変調を行い送信波を生成する。受信回路５０３は、ミリ波送受信部５０１で受信した受信波からビート信号を検出する。実施形態に係るＲＦ基板５は、プリント基板によって構成されている。ＲＦ基板５の両側であってアンテナシャーシのねじ孔３１とＲＦシャーシのねじ孔４１に対応する位置に、ＲＦ基板のねじ孔５１が形成されている。また、ＲＦ基板５には、ＲＦ基板５からのノイズを遮蔽するグラウンド層が内層されている（図示せず）。
【００２６】
ベースバンド基板６には、デジタル信号処理部５０５やマイコン５０６等が設けられている。デジタル信号処理部５０５は、送信制御回路５０４による周波数変調を制御して送信波を生成する。また、デジタル信号処理部５０５は、受信回路５０３から受信したビート信号のＦＦＴ周波数解析等を行う。マイコン５０６は、外部コネクタ９を介して与えられる命令に基づいてミリ波レーダ全体の制御を行う。また、ベースバンド基板６には、更に、ＲＦ基板との接続コネクタ６１と、外部との接続コネクタ６２が設けられている。
【００２７】
ケース７は、アンテナ２、アンテナシャーシ３、ＲＦシャーシ４、ＲＦ基板５、ベースバンド基板６を収容する。ケース７は、四角形の前面が開放された箱型形状であり、四隅にはレドームのねじ孔１１に対応するねじ孔７１が形成されている。ケース７とレドーム１がＯリング１５を介してねじによって接続されることで、ケース７内の気密性が確保される。ケース７の背面には、呼吸部８が設けられており、空気の出し入れが可能となっている。これにより、温度変化に伴うケース７内の空気の収縮・膨張に起因したレドーム１の破損を防止することができる。
【００２８】
外部コネクタ９は、外部との接続コネクタ６２と接続され、外部装置（例えば、車両のＥＣＵ）とミリ波レーダ１００とを電気的に接続する。
【００２９】
電源５０８は、ミリ波レーダ１００内部の各デバイスが使用する電源を供給する。
【００３０】
＜導波管の詳細＞
ここで、図６は、実施形態に係る導波管の断面図を示す。また、図７は、導波管とＲＦ基板との接続の位置関係を平面的に表すイメージ図を示す。実施形態に係る導波管１０は、アンテナシャーシ３に設けられ、アンテナ側の開口部１０ａと同径を有する直線部１０ｄと、ＲＦシャーシ４に設けられ、ＲＦ基板５側の開口部１０ｂがアンテナ側の開口部１０ａよりも大きく形成されているテーパ部１０ｃとによって構成されている。アンテナシャーシ３とＲＦシャーシ４は、アンテナシャーシのねじ孔３１、ＲＦシャーシのねじ孔４１、及びＲＦ基板のねじ孔５１にねじが挿入されることで面接続される。テーパ部１０ｃを設けない場合には、ねじや各ねじ孔の寸法のばらつきや、接続時の位置ずれにより、アンテナ変換部のパッチ５０が導波管１０のＲＦ基板側の開口部１０ｂ内に収まらなくなることが想定される。しかし、本実施形態では、テーパ部１０ｃを有することで、仮にねじ
や各ねじ孔の寸法のばらつきがある場合や、接続時の位置ずれが生じた場合にも、アンテナ変換部のパッチ５０が導波管１０のＲＦ基板側の開口部１０ｂ内に収まる（図７参照）。図７における符号Ｐは、テーパ部を設けない場合の開口部の仮想線を示す。テーパ部を設けない場合ではアンテナ変換部のパッチ５０が導波管１０のＲＦ基板側の開口部１０ｂ内に収まらない場合でも、テーパ部１０ｃを設けることで、アンテナ変換部のパッチ５０を導波管１０ｂのＲＦ基板側の開口部１０ｂ内に収めることができる。なお、ＲＦ基板側の開口部１０の径は、ＲＦ基板５のアンテナ変換部のパッチ５０の大きさと、ＲＦ基板５とアンテナシャーシ３とＲＦシャーシ４との接続公差と、のうちの少なくとも何れか一方に基づいて決定することができる。なお、アンテナ変化部のパッチ５０は、導波管１０のＲＦ基板側の開口部１０ｂの中心に位置することが好ましいが、開口部１０ｂ内に収まっていればよい。
【００３１】
＜導波管の設計例＞
導波管の径は、導波管の規格に基づいて設計することができる。実施形態に係るミリ波レーダは、７６ＧＨｚのミリ波帯を採用することから、Ｅ−ｂａｎｄ帯（６０〜９０ＧＨｚ）とＶ−ｂａｎｄ帯（５０〜７５ＧＨｚ）が対応する。Ｅ−ｂａｎｄ帯（６０〜９０ＧＨｚ）では、矩形の導波管の寸法は、１．５５ｍｍ×３．１ｍｍ以下にする必要がある。また、Ｖ−ｂａｎｄ帯（５０〜７５ＧＨｚ）では、矩形の導波管の寸法は、１．８８ｍｍ×３．７６ｍｍ以下にする必要がある。そこで、本実施形態では、導波管１０のアンテナ側の開口部１０ａの寸法を１．５５ｍｍ×３．１ｍｍとし、導波管１０のＲＦ基板側の開口部１０ｂの寸法をＶ−ｂａｎｄ帯の寸法１．８８ｍｍ×３．７６ｍｍよりも小さい、１．８４ｍｍ×３．４９ｍｍに設計した。これにより、導波管１０とアンテナ変換部のパッチ５０との位置あわせを±０．２ｍｍまで緩和することができる。
【００３２】
＜動作＞
上述したミリ波レーダの動作の概略は以下の通りである。デジタル信号処理部５０５により、送信制御回路５０４による周波数変調を制御して送信波が生成される。生成された送信波は、ミリ波送受信部５０１に送信され、ミリ波送受信部５０１のアンテナ変換部のパッチ５０からミリ波帯の送信波が導波管１０を通ってアンテナ２に送信される。アンテナ２からミリ波帯の送信波が送信され、また、ターゲットで反射された反射波を含む受信波がアンテナ２で受信される。受信波は、ミリ波送受信部５０１、導波管１０を介して受信回路５０３に入力され、受信回路５０３では、受信した受信波からビート信号が検出される。デジタル信号処理部５０５では、ビート信号のＦＦＴ周波数解析等を行い、距離、相対速度、角度情報を演算することでターゲットの位置が検出される。
【００３３】
＜効果＞
以上説明した実施形態に係るミリ波レーダ１００によれば、導波管１０のアンテナ側の開口部１０ａよりもＲＦ基板側の開口部１０ｂが大きく形成されたテーパ部１０ｃを有することで、導波管１０とＲＦ基板５との接続の位置ずれを許容することができる。すなわち、ミリ波レーダ１００を組み立てる際に仮に位置ずれが生じても、ＲＦ基板側の開口部１０ｂがアンテナ側の開口部１０よりも大きく形成されていることから、位置ずれをより多く許容することができる。その結果、位置ずれが発生してもアンテナ変換部と導波管壁との距離を確保することができ、その結果導波管１０を流れるミリ波の反射を抑えることができ、電波ロスを低減することができる。また、直線部１０ｄを備えることで、導波管１０を流れるミリ波の反射を更に抑えることができる。その結果、伝播ロスがより低減される。
【００３４】
また、導波管１０は、金型に溶融した金属を圧入して鋳物を生産する鋳造方式であるダイカストによって製造することができるが、テーパ部１０ｃを設けることで、金型の抜けが向上し、その結果、作業効率が向上される。また、従来、導波管１０の開口部内にアン
テナ変換部のパッチ５０が収容されているかの検査が必要とされた。本実施形態では、そのような検査を省略若しくは簡略化をすることができる。
【００３５】
＜変形例＞
上述した実施形態では、導波管１０の断面形状を四角形としたが、導波管１０の断面形状は円形としてもよい。また、テーパ部１０ｃの表面は、曲面によって構成してもよい。また、アンテナ２をＲＦシャーシ４に面接続するようにしてもよい。これにより、部品点数を削減することができる。この場合、導波管１０は、直線部を有さない形状とすることができる（図８参照）。
【００３６】
以上、本発明の好適な実施形態を説明したが、本発明に係るレーダ装置はこれらに限らず、可能な限りこれらの組合せを含むことができる。
【符号の説明】
【００３７】
１・・・レドーム
２・・・アンテナ
３・・・アンテナシャーシ
４・・・ＲＦシャーシ
５・・・ＲＦ基板
６・・・ベースバンド基板
７・・・ケース
８・・・呼吸部
９・・・外部コネクタ
１０・・・導波管
１５・・・Ｏリング
１０ｃ・・・テーパ部
【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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