(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ビームの中心方向を所定角度範囲内で機械的に往復走査できるように構成された車載用アンテナと、
前記車載用アンテナのビーム中心方向が往復走査されているときに、該車載用アンテナからレーダ波を発射し、該レーダ波の反射波を受信して、車外の物体を探査するレーダ装置と、
前記ビーム中心方向方向が走査されている前記車載用アンテナを共用して前後の車の間で通信を行う車々間通信装置とからなるレーダ・車々間通信共用システムであって、
前記車載用アンテナが、前記レーダ装置に対しては車外の物体の探査に要求される幅狭のビーム特性を示し、前記車々間通信装置に対しては前後の車との間の通信に要求されるビーム幅に前記ビーム中心の走査範囲を加えた幅広のビーム特性を示すように構成されていることを特徴とするレーダ・車々間通信共用システム。
【請求項２】
車外の物体を探査するための車載用のレーダシステムと、前後の車の間で通信を行う車々間通信システムとで共用する車載用アンテナであって、
一面側に電波の送受信面を有するアンテナ本体と、
互いに独立した第１の給電端子および第２の給電端子と、
前記第１の給電端子に対する前記アンテナ本体のビーム特性が、前記レーダシステムで車外の物体の探査に要求される幅狭のビーム特性となるように前記第１の給電端子と前記アンテナ本体の間を結合する第１の給電部と、
前記第２の給電端子に対する前記アンテナ本体のビーム特性が、前記車々間通信システムで前後の車々間の通信に要求されるビーム幅に前記レーダシステムで要求されるビーム中心の走査範囲を加えた幅広のビーム特性となるように前記第２の給電端子と前記アンテナ本体との間を結合する第２の給電部と、
前記アンテナ本体のビームの中心方向が前記レーダシステムで要求されるビームの走査範囲内を往復するように、前記アンテナ本体、第１の給電部および第２の給電部の少なくとも一部を機械的に往復回転させる回転手段とによって構成されていることを特徴とする車載用アンテナ。
【請求項３】
前記アンテナ本体が一面側で電波を反射する有焦点反射型に形成され、
前記第１の給電部は、前記第１の給電端子に対する入力波を、前記アンテナ本体のほぼ焦点位置から前記一面側へ放射するように構成され、
前記第２の給電部は、前記第２の給電端子に対する入力波を分岐して、前記アンテナ本体の焦点位置をはさむ複数の位置から前記一面側へ放射するように構成されていることを特徴とする請求項２記載の車載用アンテナ。
【請求項４】
前記アンテナ本体は、ほぼ平坦な一面側に配列された複数のアンテナ素子を有し、
前記第１の給電部は、前記第１の給電端子に対する入力波を前記複数のアンテナ素子にほぼ同相で給電するように構成され、
前記第２の給電部は、前記第２の給電端子に対する入力波を前記複数のアンテナ素子に異なる位相で給電するように構成されていることを特徴とする請求項２記載の車載用アンテナ。
【請求項５】
前記各アンテナ素子は、
地板導体と、
地板導体上に配置され、地板導体との間で一端側から他端側へ電磁波を伝送する伝送路を形成する誘電体基板と、
前記誘電体基板の表面に所定間隔で装荷され、前記伝送路から電磁波を漏出させる装荷体とによって構成され、
前記第１の給電部および第２の給電部は、前記伝送路の一端側に電磁波を給電するように構成されていることを特徴とする請求項４記載の車載用アンテナ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、車に搭載するレーダシステムと車々間通信システムで車載用アンテナを共用するための技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
現在、ＩＴＳ（高度道路交通システム）構築に向けた様々な取り組みがなされているが、その一つのシステムとして、ミリ波を用いた自動車レーダの開発が進められている。このレーダシステムは、走行中にレーダによる前方あるいは後方の探査を行い、安全に走行できるように運転を支援するシステムである。
【０００３】
また、より高度なシステムとして、複数の車両を短い車間距離で自動的に隊列走行させ、輸送効率を高めるシステムの研究も進められている。このシステムでは、隊列走行を維持させるのに必要なアクセル、ブレーキ、ハンドル等の運転制御に関する情報の通信を前後の車両間で行う。
【０００４】
今後、上記のような各種システムが自動車に搭載され、安全で効率的な道路交通システムが実現される予定である。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、レーダによる探査では物体の識別精度を高くするために幅の狭いビームを比較的広い範囲走査する必要があり、車々間通信では、直前あるいは直後の車との間で常時安定した通信が行えようにレーダビームの走査範囲より狭いビームを固定させて置く必要があり、両システムでアンテナに要求される条件が大きく相違している。
【０００６】
このため、前記したようにレーダシステムと車々間通信システムとを同一車両に搭載する場合には、それぞれのシステム毎にアンテナを設けなければならず、限られた大きさの自動車でこのように２つのシステムについて別々のアンテナを搭載するための空間を確保することは非常に困難である。
【０００７】
このため、レーダシステムと車々間通信システムで共用できる車載用アンテナの実現が強く要求されている。
【０００８】
本発明は、この要求を満たすレーダ・車々間通信共用システムおよび車載アンテナ装置を提供することを目的としている。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するために、本発明の請求項１のレーダ・車々間通信共用システムは、
ビームの中心方向を所定角度範囲内で機械的に往復走査できるように構成された車載用アンテナと、
前記車載用アンテナのビーム中心方向が往復走査されているときに、該車載用アンテナからレーダ波を発射し、該レーダ波の反射波を受信して、車外の物体を探査するレーダ装置と、
前記ビーム中心方向方向が走査されている前記車載用アンテナを共用して前後の車の間で通信を行う車々間通信装置とからなるレーダ・車々間通信共用システムであって、
前記車載用アンテナが、前記レーダ装置に対しては車外の物体の探査に要求される幅狭のビーム特性を示し、前記車々間通信装置に対しては前後の車との間の通信に要求されるビーム幅に前記ビーム中心の走査範囲を加えた幅広のビーム特性を示すように構成されている。
【００１０】
また、本発明の請求項２の車載用アンテナ装置は、
車外の物体を探査するための車載用のレーダシステムと、前後の車の間で通信を行う車々間通信システムとで共用する車載用アンテナであって、
一面側に電波の送受信面を有するアンテナ本体と、
互いに独立した第１の給電端子および第２の給電端子と、
前記第１の給電端子に対する前記アンテナ本体のビーム特性が、前記レーダシステムで車外の物体の探査に要求される幅狭のビーム特性となるように前記第１の給電端子と前記アンテナ本体の間を結合する第１の給電部と、
前記第２の給電端子に対する前記アンテナ本体のビーム特性が、前記車々間通信システムで前後の車々間の通信に要求されるビーム幅に前記レーダシステムで要求されるビーム中心の走査範囲を加えた幅広のビーム特性となるように前記第２の給電端子と前記アンテナ本体との間を結合する第２の給電部と、
前記アンテナ本体のビームの中心方向が前記レーダシステムで要求されるビームの走査範囲内を往復するように、前記アンテナ本体、第１の給電部および第２の給電部の少なくとも一部を機械的に往復回転させる回転手段とによって構成されている。
【００１１】
また、本発明の請求項３の車載用アンテナ装置は、請求項２の車載用アンテナ装置において、
前記アンテナ本体が一面側で電波を反射する有焦点反射型に形成され、
前記第１の給電部は、前記第１の給電端子に対する入力波を、前記アンテナ本体のほぼ焦点位置から前記一面側へ放射するように構成され、
前記第２の給電部は、前記第２の給電端子に対する入力波を分岐して、前記アンテナ本体の焦点位置をはさむ複数の位置から前記一面側へ放射するように構成されている。
【００１２】
また、本発明の請求項４の車載用アンテナ装置は、請求項２の車載用アンテナ装置において、
前記アンテナ本体は、ほぼ平坦な一面側に配列された複数のアンテナ素子を有し、
前記第１の給電部は、前記第１の給電端子に対する入力波を前記複数のアンテナ素子にほぼ同相で給電するように構成され、
前記第２の給電部は、前記第２の給電端子に対する入力波を前記複数のアンテナ素子に異なる位相で給電するように構成されている。
【００１３】
また、本発明の請求項５の車載用アンテナ装置は、請求項４の車載用アンテナ装置において、
前記各アンテナ素子は、
地板導体と、
地板導体上に配置され、地板導体との間で一端側から他端側へ電磁波を伝送する伝送路を形成する誘電体基板と、
前記誘電体基板の表面に所定間隔で装荷され、前記伝送路から電磁波を漏出させる装荷体とによって構成され、
前記第１の給電部および第２の給電部は、前記伝送路の一端側に電磁波を給電するように構成されている。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、図面に基づいて本発明の実施の形態を説明する。なお、以下の説明では、電波を送信する場合の作用を主としているが、一般のアンテナと同様にこの実施の形態の車載用アンテナについても送受について可逆性があり、電波を受信する場合、送信時と逆の作用がある。
【００１５】
図１は、本発明の実施形態のレーダ・車々間通信共用システムの全体構成を示している。
【００１６】
このレーダ・車々間通信共用システムは、１つの車内の走行支援システムの一部を構成するものであり、車載用アンテナ２０と、車載用アンテナ２０を用いて車外の例えば前方の物体を探査するレーダ装置１００と、車載用アンテナ２０を用いて前方を走行する車との間で運転情報の通信を行う車々間通信装置１１０とによって構成されている。
【００１７】
レーダ装置１００は、ＦＭＣＷ方式の変調方式を用いたものである。なお、レーダ装置１００の変調方式は、ＦＭＣＷ方式だけでなく、パルス方式、スペクトラム拡散方式等であってもよい。
【００１８】
このレーダ装置１００は、三角波発生器１０１から出力される三角波によってＶＣＯ（電圧制御発振器）１０２のミリ波帯の出力信号を周波数変調し、その出力信号をカプラ１０３を介して電力増幅器１０４に入力して増幅し、サーキュレータ１０５を介して車載用アンテナ２０の第１の給電端子２０ａに入力する。
【００１９】
また、車載用アンテナ２０の第１の給電端子２０ａからサーキュレータ１０５を介して入力された信号をＬＮＡ（低雑音増幅器）１０６によって増幅し、この増幅信号をミキサ１０７に入力して、カプラ１０３からの信号との差の周波数成分のビート信号を検出し、このビート信号を信号処理部１０８に入力する。
【００２０】
信号処理部１０８は、ビート信号の周波数およびレベルから、車外の物体までの距離や物体の相対速度等の情報を求める。また、この信号処理部１０８は、車載用アンテナ２０の回転手段２９からの走査方向情報を受けて、その走査方向情報毎に求めた距離や相対速度をターゲット情報として後述する走行支援装置１２０へ出力する。
【００２１】
車々間通信装置１１０は、自車に設置された複数のセンサ１１１によって自車の速度情報、アクセル、ブレーキ、ハンドル等の操作情報等を運転情報として検出し、この運転情報を多重化装置１１２によって多重化して変調器１１３に入力し、多重化信号で変調された中間周波信号を生成し、この中間周波信号を周波数変換器１１４によってミリ波帯に変換し、電力増幅器１１５で増幅して、サーキュレータ１１６を介して車載用アンテナ２０の第２の給電端子２０ｂに出力する。なお、この車々間通信装置１１０が出力するミリ波帯の信号の周波数は、レーダ装置１００が出力する信号の周波数の近傍で且つ互いに重複しないように設定されている。
【００２２】
また、車載用アンテナ２０の第２の給電端子２０ｂからサーキュレータ１１６を介して入力された信号をＬＮＡ１１７によって増幅し、周波数変換器１１８によって中間周波信号に変換し、復調器１１９によって前の車の運転情報を復調して、走行支援装置１２０へ出力する。
【００２３】
走行支援装置１２０は、レーダ装置１００からのターゲット情報と、車々間通信装置１１０からの他車の運転情報とに基づいて、自車が安全且つ効率的に走行できるように、速度や走行軌道の修正制御を行ったり、運転者にそれらの修正を促す。
【００２４】
一方、レーダ装置１００および車々間通信装置１１０が共用する車載用アンテナ２０は、互いに独立した第１、第２の給電端子２０ａ、２０ｂと、アンテナ本体２１と、第１の給電部２３と、第２の給電部２６と、回転手段２９とによって構成されている。
【００２５】
アンテナ本体２１は、一面側で電波を送受信するものであり、例えば反射鏡アンテナやアレーアンテナ等によって構成されている。
【００２６】
第１の給電部２３は、第１の給電端子２０ａに対してアンテナ本体２１が、図２に示すように、レーダシステムで車外の物体の探査に要求される幅狭（半値幅Ｗｒ）のビーム特性Ｂｒとなるように、アンテナ本体２１と第１の給電端子２０ａの間を結合する。
【００２７】
また、第２の給電部２６は、第２の給電端子２０ｂに対してアンテナ本体２１のビーム特性が、そのビーム中心がレーダのビーム中心とほぼ一致し、ビーム幅（半値幅）Ｗｃが、車々間通信システムで前後の車々間の通信に要求されるビーム特性Ｂｃ′のビーム幅Ｗｃ′に、レーダシステムで要求されるビームの走査範囲φｒを加えた広い幅のビーム特性Ｂｃとなるようにアンテナ本体２１と第２の給電端子２０ｂとの間を結合する。
【００２８】
回転手段２９は、アンテナ本体２１、第１、第２の給電部２３、２６の少なくとも一部を機械的に往復回転させて、アンテナ本体２１の水平面のビーム中心方向を車の走行方向を中心としてレーダシステムで要求される走査範囲φｒ内で往復走査する。
【００２９】
このように、実施形態のレーダ・車々間通信共用システムでは、アンテナ本体２１のビーム特性が、第１の給電端子２０ａに対してはレーダシステムで要求される狭い幅Ｗｒのビーム特性Ｂｒを有し、第２の給電端子２０ｂに対しては車々間通信システムで要求されるビーム幅Ｗｃ′にレーダシステムの走査範囲φｒを加えた広い幅Ｗｃ′のビーム特性Ｂｃを有し、レーダシステムで要求される走査範囲φｒ内でビーム方向が走査される車載用アンテナ２０を共用している。
【００３０】
このため、たとえ、図３の（ａ）、（ｂ）のように、回転手段２９によって車載用アンテナ２０のレーダのビームＢｒの中心が走査範囲の端に移動した状態でも、車々間通信用のビームＢｃは車々間通信システムで要求される走行方向を中心とする幅Ｗｃ′の通信範囲をカバーしており、車々間通信を安定に行うことができる。
【００３１】
また、このような車載用アンテナ２０を用いることで、各システム毎にアンテナを別々に設ける必要がなくなり、走行支援システム全体を格段に小型化でき、車体が小さい車にも搭載することが可能となる。
【００３２】
なお、ここでは、車の前方に対する物体の探査と車々間通信を行う場合について説明したが、車の前後に対して物体の探査と車々間通信を行う場合には、車載用アンテナ２０、レーダ装置１００および車々間通信装置１１０をもう一組設け、そのレーダ装置１００からの後方の物体についてのターゲット情報と、車々間通信装置１１０からの後続車から運転情報を走行支援装置１２０へ出力するように構成し、走行支援装置１２０が、前後のターゲット情報や前後の車の運転情報に基づいて、自車が安全且つ効率的に走行できるように、速度や走行軌道の修正制御を行ったり、運転者にそれらの修正を促す。
【００３３】
次に、このレーダ・車々間通信共用システムで使用する車載用アンテナ２０の具体的な構成例を説明する。
【００３４】
図４、図５は車載用アンテナ２０の実施形態を示している。
この車載用アンテナ２０のアンテナ本体２１は、凹状のパラボラ反射面２１ａで電波を反射する有焦点型のものであり、後述する給電部によってパラボラ反射面２１ａからの電波の放射および入射が妨げられないように、理論的なパラボラ中心線Ｌが、パラボラ反射面２１ａの下端より所定距離だけ低い位置を通過するようにオフセットされている。
【００３５】
アンテナ本体２１のパラボラ反射面２１ａに対向する位置には、第１の給電部２３および第２の給電部２６が配置されている。これら第１、第２の給電部２３、２６は図示しない支持機構によって車体に固定支持される。
【００３６】
第１の給電部２３はホーン状の放射部２４と導波管部２５からなる電磁ホーン型に形成され、一端側の放射部２４の放射中心がパラボラ反射面２１ａの焦点位置Ｆに一致するように配置され、他端側の導波管部２５の末端を第１の給電端子２０ａとし、この第１の給電端子２０ａからの入力波（レーダ送信波）を、パラボラ反射面２１ａのほぼ全面に当たるように放射する。
【００３７】
図６に示すように、第１の給電部２３の放射部２４から放射されてアンテナ本体２１の反射面２１ａで反射された電波は、その等位相面Ｈａがパラボラ中心線Ｌに直交した状態で放射される。
【００３８】
したがって、第１の給電端子２０ａに対する入力波（レーダ送信波）は、図７のように、パラボラ中心線Ｌに沿った方向（これを水平面の０°方向とする）を中心とし、幅Ｗｒが狭い（例えば半値幅３°〜４°）ビーム特性Ｂｒで放射される。このビーム特性Ｂｒは、車載用のレーダによる障害物の探査に適した幅に設定されている。
【００３９】
また、第２の給電部２６は、第１の給電部２３の放射部２４の両側の対称な位置Ｐａ、Ｐｂ（パラボラ反射面２１ａの焦点面上の位置）に配置された複数（この例では２つ）の放射部２７ａ、２７ｂを一端側に有し、第２の給電端子２０ｂからの入力波（車々間通信用送信波）を導波管からなる分岐部２８によって同位相で分岐し、その一方の分岐波を放射部２７ａからパラボラ反射面２１ａへ放射し、他方の分岐波を放射部２７ｂからパラボラ反射面２１ａへ放射する。
【００４０】
図６に示しているように、放射部２７ａ、２７ｂから放射されてパラボラ反射面２１ａで反射される電磁波の等位相面Ｈａ、Ｈｂは、パラボラ中心線Ｌに対して対称にやや傾いた状態となる。このため、放射部２７ａ、２７ｂから放射された電磁波は、図７に示すように、それぞれやや幅の広いビーム特性Ｂｃ１、Ｂｃ２で放射されることになる。
【００４１】
各ビーム特性Ｂｃ１、Ｂｃ２の中心および幅は、パラボラ反射面２１ａに対する放射部２７ａ、２７ｂの位置、放射部２７ａ、２７ｂからパラボラ反射面２１ａへ放射される電磁波のビーム幅等によって決定されるが、ここでは、図７に示しているように、２つのビーム特性Ｂｃ１、Ｂｃ２を合成した特性Ｂｃが、第１の給電端子２０ａについてのビーム特性Ｂｒとほぼ同一の中心をもち、車載用アンテナ２０のビーム方向が走査されないと仮定したときに前後の車両で通信を行うのに必要なビーム幅Ｗｃ′（例えば半値幅５°）に、レーダシステムの探査範囲φｒ（例えば±１０°）を加えたビーム幅とほぼ等しい広がり角Ｗｃ（例えば±１５°）で利得がほぼ一様となるように予め設定されている。
【００４２】
前記アンテナ本体２１は回転手段２９に支持されている。この回転手段２９は、回転駆動部２９ａと、一端側が回転駆動部２９ａに固定され他端側がアンテナ本体２１の背面２１ｂ側に固定された支持部２９ｂからなり、アンテナ本体２１をそのパラボラ反射面２１ａの中心を垂直に通る線を回転軸とし、車の走行方向を中心として、水平面上でレーダシステムで要求されるビームの走査範囲（例えば±１０°）に対応した角度範囲（この場合、回転反射体の回転角と反射角との関係から±５°となる）で往復回転させる。
【００４３】
この回転手段２９による回転駆動によって、前記図３に示したように、車載用アンテナ２０のビーム中心がレーダの走査範囲で往復走査されるが、このビーム中心が走査範囲の端に移動した状態でも、ビーム特性Ｂｃは車々間通信システムで要求される幅Ｗｃ′の通信範囲をカバーしており、車々間通信を安定に行うことができる。
【００４４】
即ち、図８の（ａ）、（ｂ）に示すように、自車１のレーダ走査により、ビーム中心が＋側（左側）に最大角度走査された状態でも、−側（右側）に最大角度走査された状態でも、第２の給電端子２０ｂについてのビーム特性Ｂｃは、先行する他車２を十分にカバーしており、レーダによるビーム走査の影響を受けずに先行する他車２との間の車々間通信を安定して行うことができる。
【００４５】
また、この車載用アンテナ２０では、アンテナ本体２１側を往復回転駆動し、第１、第２の給電部２３、２６側を固定しているので、アンテナ本体２１と第１、第２の給電部２３、２６とを一体的に回転させる方法に比べて、可動空間が小さくて済み、狭い位置に搭載することができ、しかも、第１、第２の給電端子２０ａ、２０ｂも固定されているから、前記したレーダ装置１００および車々間通信装置１１０との間を固定した伝送路で容易に接続することができる。
【００４６】
なお、上記のように、第１、第２の給電部２３、２６に対してアンテナ本体２１側を回転駆動する場合、アンテナ本体２１のパラボラ反射面２１ａに対する第１、第２の給電部２３、２６の放射中心の位置が相対的に変化するため、ビーム中心が走査範囲のセンターにある場合と端に有る場合とで、ビーム特性Ｂｒ、Ｂｃが変化するが、走査範囲が上記のように比較的狭い場合には、その特性変化は比較的少なく、車外の物体探査や車々間通信に大きな影響は与えない。
【００４７】
ただし、搭載空間に余裕がある場合には、第１、第２の給電部２３、２６をアンテナ本体２１とともに回転手段２９によって支持してもよい。この場合には、、アンテナ本体２１に対する第１、第２の給電部２３、２６の相対位置が変化しないので、ビームの中心方向が変化してもビーム特性は変化しない。
【００４８】
また、前記した車々間通信用のビーム特性Ｂｃは、２つの対称な特性を合成しているので、中心部での利得の変化がやや大きく、両サイドの特性が緩慢になるが、これは第２の給電部２６の放射部の数を増やすことで改善することができる。
【００４９】
例えば、図９のように４つの放射部２７ａ〜２７ｄを第１の給電部２３の放射部２４の両側に２つずつ配置し、第２の給電端子２０ｂへの入力波を分岐部２８で４分岐して各放射部２７ａ〜２７ｄからパラボラ反射面２１ａへ放射する。
【００５０】
この場合、図１０のように、各放射部２７ａ〜２７ｄについてのビーム特性Ｂｃ１〜Ｂｃ４の幅は狭くできるので、これらを合成したビーム特性Ｂｃの利得の変化が少なくなり、且つ両サイドの特性が急峻となり、扇型ビームにより近づき、より安定な車々間通信が行える。
【００５１】
また、少ない放射部でビーム幅を広げる手法として、放射部からパラボラ反射面２１ａへ放射されるビーム幅を絞って、パラボラ反射面２１ａに当たる面積を小さくする（利得を下げる）方法がある。この場合には、図１１のように第２の給電部２６の放射部２７ａ、２７ｂの口径を大きくすればよい。
【００５２】
ただし、第２の給電部２６の放射部２７ａ、２７ｂの口径を大きくすると、第１の給電部２３の放射部２４と接触して横並びに配置できなくなる場合もある。その場合には、図１２のように、放射部２７ａ、２７ｂを放射部２４より前（または後）にずらして配置すればよい。
【００５３】
前記した車載用アンテナ２０では、焦点を有する反射型のアンテナ本体２１として凹状のパラボラ反射面２１ａを有するものを用いていたが、図１３に示す車載用アンテナ３０のように、アンテナ本体３１を、平板状の誘電体基板３２の一面に複数のパッチアンテナ素子３３をパターン形成して構成し、これらのパッチアンテナ素子３３によって第１、第２の給電部２３、２６からの放射波を反射してもよい。
【００５４】
この場合、複数のパッチアンテナ素子３３の各パッチ寸法を、第１の給電部２３から放射される電波を誘電体基板３２の一面とほぼ平行な等位相面をもって反射するように設定し、第２の給電部２６から放射される電波を、誘電体基板３２の一面に対して左右対称に傾いた等位相面をもって反射するように設定すればよい。
【００５５】
なお、このようなパッチアンテナ素子３３からなるアンテナ本体３１も、各パッチアンテナ素子３３の寸法によって決まる焦点位置をもつ反射型のものと見なすことができ、この場合でも、回転手段３５によってアンテナ本体３１側を回転駆動すれば、可動空間が小さくて済み、狭い位置に搭載することができ、しかも、第１、第２の給電端子２０ａ、２０ｂとレーダ装置１００および車々間通信装置１１０との間を固定した伝送路で容易に接続することができる。
【００５６】
前記した車載用アンテナ２０、３０は、第１、第２の給電部２３、２６から放射された電波をアンテナ本体２１、３１によって反射するように構成されていたが、図１４〜図１７に示す車載用アンテナ４０のように、アンテナ本体４１として伝送路から電波を漏出させる漏れ波型のもので構成してもよい。
【００５７】
この車載用アンテナ４０のアンテナ本体４１は、金属で略矩形平板状に形成された地板導体４２と、地板導体４２の一面側に重なり合うように配置され、地板導体４２との間で一端側から他端側へ電磁波を伝送する伝送路を形成する誘電体基板４３と、誘電体基板４３の表面に所定間隔で装荷され、伝送路から電磁波を漏出させる装荷体としての金属ストリップ４４と、波面変換部４６とによって構成されている。
【００５８】
ここで、地板導体４２と誘電体基板４３との間で形成される伝送路は、微小幅の多数の伝送路が幅方向に連続したものであって、この多数の伝送路の表面に金属ストリップ４４が装荷されることで、微小幅の多数の漏れ波型アンテナ素子が幅方向に連続しているものと見なすことができる。
【００５９】
なお、幅の狭い棒状の誘電体基板を所定間隔で複数本横に並べて複数の伝送路を所定間隔で形成し、各伝送路上に金属ストリップを形成して複数の漏れ波型アンテナ素子を形成してもよい。
【００６０】
この複数の伝送路から漏出する電磁波の強さは金属ストリップ４４の幅ｓで決まり、垂直面における漏出方向は金属ストリップ４４の間隔ｄで決まるが、ここでは、垂直面における漏出方向が誘電体基板４３の表面に直交する方向となるように設定されているものとする。
【００６１】
また、誘電体基板４３は、地板導体４２との間に空気層を設けて地板導体４２による導体損を減少させるために、スペーサ４５によって地板導体４２から僅かに浮いた状態で支持されており、その上端側には、波面変換部４６を整合をとるためのテーパ部４３ａが形成されている。
【００６２】
波面変換部４６は、後述する給電部から放射された球面波を円筒波に変換し、さらにこの円筒波を平面波に変換して誘電体基板４３の一端側に導くためのものであり、ここでは、地板導体４２の裏面側に設けられたＨ面セクトラルホーン４７によって球面波を円筒波に変換し、この円筒波を誘電体基板４３の一端側に向かって円弧状に湾曲した反射板４８によって、地板導体４２の表面側の誘電体基板４３へ折り返すように反射しながら平面波に変換する折り返し型に構成して、アンテナ全体の高さ寸法を小さくしている。
【００６３】
地板導体４２の上縁と反射板４８との隙間は、電磁波を効率よく折り返すことができるように所定寸法に設定されている。
【００６４】
なお、波面変換部４６として、Ｈ面セクトラルホーン４７をその放射面が誘電体基板４３の一端側に対向するように地板導体４２の表面側に配置するとともに、誘電体基板４３の一端側を延長して電波レンズを形成し、Ｈ面セクトラルホーン４７から放射された円筒波を電波レンズで平面波に変換して誘電体基板４３の伝送路に導くように構成してもよい。
【００６５】
波面変換部４６のカバー４９は、反射板４８の上縁から誘電体基板４３のテーパ部４３ａの上部までの間を囲み、反射板４８で反射された電磁波を外部へ漏らすことなく誘電体基板４３へ導いている。
【００６６】
波面変換部４６のＨ面セクトラルホーン４７の下端部には、第１の給電部５１および第２の給電部５４が設けられている。
【００６７】
第１の給電部５１は、図１８に示すように、ホーン型の放射部５２をＨ面セクトラルホーン４７の放射中心Ｆに位置させ、導波管部５３の末端を第１の給電端子４０ａとし、この第１の給電端子４０ａからの入力波（レーダ送信波）を放射部５１ａから球面波で放射する。
【００６８】
この球面波は、Ｈ面セクトラルホーン４７によって反射板４８の曲率に対応する円筒波に変換されて反射板４８に入射され、反射板４８よって誘電体基板４３の幅方向と平行な等位相面をもつ平面波Ｈａに変換されて誘電体基板４３の一端側に導かれる。
【００６９】
このため、アンテナ本体４１の各伝送路には幅方向に同相の電磁波が供給されることになり、第１の給電端子４０ａについては、前記図７に示したビーム特性Ｂｒが得られ、図１９に示すように、誘電体基板４３からはその表面に直交する方向に中心をもちレーダシステムに適した幅の狭い（例えば３°〜４°）ビーム特性Ｂｒで電波が放射される。
【００７０】
また、第２の給電部５４は、第１の給電部５１の放射部５２の両側の対称位置Ｐａ、Ｐｂに配置された複数（この例では２つ）の放射部５５ａ、５５ｂと、第２の給電端子４０ｂからの入力波を同位相で分岐し、その一方の分岐波（球面波）を放射部５５ａから反射板４８へ放射し、他方の分岐波（球面波）を放射部５５ｂから反射板４８へ放射させる分岐部５６を有している。
【００７１】
放射部５５ａ、５５ｂから放射された球面波は、図１８に示しているように、Ｈ面セクトラルホーンによってそれぞれ円筒波に変換されて反射板４８に入射する。
【００７２】
このため、反射板４８からはその反射板４８の中心線に対して対称に等位相面が傾いた（幅方向の位相が少しずつ異なる）平面波Ｈｂ、Ｈｃが誘電体基板４３に導かれる。
【００７３】
したがって、誘電体基板４３からは、前記図７で示したように、水平面上で幅狭のビームＢｒから所定角度傾いた方向にやや幅広のビーム特性Ｂｃ１と、これと対称なビーム特性Ｂｃ２とで電波が放射されることになり、第２の給電端子４０ｂに対しては、これらを合成した幅広のビーム特性Ｂｃとなり、図１９に示すようにほぼ扇状の幅広のビーム特性Ｂｃを得ることができる。
【００７４】
前記したように、このビーム特性Ｂｃの広がり角Ｗｃは、第２の給電部５４の放射部５５ａ、５５ｂの位置、放射ビーム幅等によって決まるが、車々間通信に要求されるビーム幅Ｗｃ′（例えば半値幅５°）にレーダの走査範囲φｒ（例えば±１０°）を加えたビーム幅（例えば±１５°）となるように予め設定されている。
【００７５】
回転手段６０は、地板導体４２を水平面上でレーダの走査範囲（例えば±１０°）に対応した角度範囲内で往復回転させる。なお、この車載用アンテナ４０ではアンテナ本体４１と第１、第２の給電部５１、５４とを一体的に回転させるので、その回転角度範囲はレーダの走査範囲と等しい。
【００７６】
このように構成された車載用アンテナ４０の場合も、前記図３の（ａ）、（ｂ）で示したように、ビーム中心が走査範囲の端に移動した状態でも、ビーム特性Ｂｃは車々間通信システムで要求される幅Ｗｃ′の通信範囲をカバーしており、車々間通信を安定に行うことができる。
【００７７】
したがって、図８で示したように、第２の給電端子４０ｂについてのビーム特性Ｂｃが車々間通信の他車２を常にカバーしており、レーダのビーム走査による影響を受けることなく、他車との間で車々間通信を安定に行うことができる。
【００７８】
なお、この車載用アンテナ４０ではアンテナ全体を回転駆動していたが、図２０に示す車載用アンテナ４０′のように、地板導体４２、誘電体基板４３、Ｈ面セクトラルホーン４７および第１、第２の給電部５１、５４を固定し、波面変換部４６′のみを回転手段６０によって反射板４８の反射面の中心を水平に通過する軸を中心に回転させて、ビームの中心方向を往復走査してもよい。
【００７９】
ただし、この場合、Ｈ面セクトラルホーン４７のカバー部４７ａ（グランド）と波面変換部４６′の反射板４８の下縁との間にギャップＧが生じて電気的な導通を保つことが困難になるので、反射板４８の背面側にこの反射板４８と平行ななチョーク６６を形成して、ギャップＧの入口からギャップＧ内部をみたときのインピーダンスをほぼ零にしている。
【００８０】
また、このように波面変換部４６′を回転した場合、前記した車載用アンテナ２０と同様に、反射板４８に対する第１、第２の給電部５１、５４の相対位置が変化するが、電界の強い中心部での距離変化は小さいので、ビーム特性の変化は少なくて済む。
【００８１】
なお、前記車載用アンテナ４０、４０′では、第１の給電部５１および第２の給電部５４の放射部をホーン型にしているが、図２１に示すように、放射部５２、５５ａ、５５ｂを誘電体ロッドアンテナ型に形成することもできる。
【００８２】
また、前記した車載用アンテナ４０、４０′では、アンテナ本体４１部分に漏れ波型のアンテナ素子を用いていたが、図２２に示す車載用アンテナ７０のように、基板７１の表面にマイクロストリップ型のアンテナ素子７３を縦横にＭ×Ｎ個（Ｎは複数、Ｍは１以上）並べたアレーアンテナでアンテナ本体７１が形成されている場合でも、図２３に示すように第１、第２の給電部７５、７７を構成することで、レーダシステムと車々間通信システムとで共用が可能となる。
【００８３】
図２３は、アンテナ素子７３が８個で１段の場合における第１、第２の給電部７５、７７の構成例を示したものであり、第１の給電部７５は、第１の給電端子７０ａからの入力波を全てのアンテナ素子７３に対して同相で分岐給電して、レーダに適した幅狭のビームを得ている。
【００８４】
また、第２の給電部７７は、第２の給電端子７０ｂからの入力波を、複数の遅延器７９を用いて、例えば左側の４個のアンテナ素子７３については左端から順に位相が所定量φずつ遅れ、右側の４個のアンテナ素子７３については右端から順に位相が所定量φずつ遅れるように分岐給電することで、レーダ用のビームとほぼ同一の中心をもち、車々間通信に要求されるビーム幅Ｗｃ′に回転手段８０によるビームの走査範囲φｒを加えた広がり角を有する幅広のビーム特性を得ている。
【００８５】
なお、上記した車載用アンテナ２０、３０、４０、４０′、７０では、第１、第２の給電端子に対する入力波をそのままアンテナ本体へ供給していたが、第１の給電端子と第１の給電部の間および第２の給電端子と第２の給電部の間に、双方向に周波数変換を行う周波数変換回路をそれぞれ設け、各給電端子側ではアンテナが発射する電波の周波数帯より低い中間周波帯の信号を扱うようにしてもよい。このようにすれば、たとえ前記した車載用アンテナ４０、７０のようにアンテナ全体を回転させる場合であっても可撓性を有するケーブルで各システムの装置に接続することができる。
【００８６】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明のレーダ・車々間通信共用システムは、
ビームの中心方向を所定角度範囲内で機械的に往復走査できるように構成された車載用アンテナと、
前記車載用アンテナのビーム中心方向が往復走査されているときに、該車載用アンテナからレーダ波を発射し、該レーダ波の反射波を受信して、車外の物体を探査するレーダ装置と、
前記ビーム中心方向方向が走査されている前記車載用アンテナを共用して前後の車の間で通信を行う車々間通信装置とからなるレーダ・車々間通信共用システムであって、
前記車載用アンテナが、前記レーダ装置に対しては車外の物体の探査に要求される幅狭のビーム特性を示し、前記車々間通信装置に対しては前後の車との間の通信に要求されるビーム幅に前記ビーム中心の走査範囲を加えた幅広のビーム特性を示すように構成されている。
【００８７】
このため、車外の物体探査のために車載用アンテナのビームの中心方向が走査されているときでもその車載用アンテナを用いて車々間通信が安定に行え、１つの車載用アンテナをレーダシステムと車々間通信とで共用でき、走行支援のためのシステムを車の限られた空間に搭載することが可能となる。
【００８８】
また、本発明の車載用アンテナは、
車外の物体を探査するための車載用のレーダシステムと、前後の車の間で通信を行う車々間通信システムとで共用する車載用アンテナであって、
一面側に電波の送受信面を有するアンテナ本体と、
互いに独立した第１の給電端子および第２の給電端子と、
前記第１の給電端子に対する前記アンテナ本体のビーム特性が、前記レーダシステムで車外の物体の探査に要求される幅狭のビーム特性となるように前記第１の給電端子と前記アンテナ本体の間を結合する第１の給電部と、
前記第２の給電端子に対する前記アンテナ本体のビーム特性が、前記車々間通信システムで前後の車々間の通信に要求されるビーム幅に前記レーダシステムで要求されるビーム中心の走査範囲を加えた幅広のビーム特性となるように前記第２の給電端子と前記アンテナ本体との間を結合する第２の給電部と、
前記アンテナ本体のビームの中心方向が前記レーダシステムで要求されるビームの走査範囲内を往復するように、前記アンテナ本体、第１の給電部および第２の給電部の少なくとも一部を機械的に往復回転させる回転手段とによって構成されている。
【００８９】
このため、第１の給電端子をレーダシステムに接続し、第２の給電端子を車々間通信システムに接続することで、回転手段によってレーダ用の幅狭のビームが走査されているときでも車々間通信を安定に行うことができ、レーダシステムと車々間通信システムでの共用が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のレーダ・車々間通信共用システムの全体構成図
【図２】本発明のレーダ・車々間通信共用システムに用いる車載用アンテナのビーム特性図
【図３】本発明のレーダ・車々間通信共用システムに用いる車載用アンテナの走査時のビーム特性図
【図４】本発明の実施形態の車載用アンテナの概略側面図
【図５】本発明の実施形態の車載用アンテナの概略平面図
【図６】本発明の実施形態の車載用アンテナのビーム形成過程を説明するための図
【図７】本発明の実施の形態の車載アンテナのビーム特性を示す図
【図８】本発明の実施の形態の車載アンテナの走行時のビーム特性を示す図
【図９】要部の変形例を示す図
【図１０】図９の変形例のビーム特性を示す図
【図１１】要部の変形例を示す図
【図１２】要部の変形例を示す図
【図１３】車載用アンテナの他の実施形態の概略斜視図
【図１４】車載用アンテナの他の実施形態の正面図
【図１５】他の実施形態の側面図
【図１６】他の実施形態の背面図
【図１７】図１４のＡ−Ａ線断面図
【図１８】他の実施形態のレーダ用ビームの形成過程を説明するための図
【図１９】他の実施形態のビーム特性を示す図
【図２０】他の実施形態の変形例を示す図
【図２１】他の実施形態の要部の変形例を示す図
【図２２】他の実施形態の構成を示す図
【図２３】他の実施形態の要部の構成例を示す図
【符号の説明】
１  自車
２  他車
２０  車載用アンテナ
２０ａ  第１の給電端子
２０ｂ  第２の給電端子
２１  アンテナ本体
２１ａ  パラボラ反射面
２３  第１の給電部
２６  第２の給電部
２９  回転手段
３０  車載用アンテナ
３１  アンテナ本体
３２  誘電体基板
３３  パッチアンテナ素子
４０、４０′  車載用アンテナ
４０ａ  第１の給電端子
４０ｂ  第２の給電端子
４１  アンテナ本体
４２  地板導体
４３  誘電体基板
４４  金属ストリップ
４５  スペーサ
４６、４６′  波面変換部
４７  Ｈ面セクトラルホーン
４８  反射板
４９  カバー
５１  第１の給電部
５４  第２の給電部
６０  回転手段
６６  チョーク
７０  車載用アンテナ
７０ａ  第１の給電端子
７０ｂ  第２の給電端子
７１  アンテナ本体
７２  アンテナ素子
７５  第１の給電部
７７  第２の給電部
７９  遅延器
８０  回転手段
１００  レーダ装置
１１０  車々間通信装置
１２０  走行支援装置
【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】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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