(57)【要約】ロードクラッタを防止することによって優れた検知性能を持ち、かつ搭載位置を選ばない小型軽量の車載用レーダを提供するために、直線偏波の電波を放射する、少なくとも１個の放射素子を備えたアンテナ１，２ａ，２ｂと、同アンテナの面前方に配置した、金属板に複数のスリットを設けたスリット板７と、アンテナとスリット板の間に設けた電波吸収体５と、アンテナに送信信号を供給して電波を放射し、同電波が障害物で反射して戻ってきた反射波をアンテナで受信して得る信号から障害物の方位を検出する送受信装置とを備える。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
直線偏波の電波を放射する、少なくとも１個の放射素子を備えたアンテナと、上記アンテナの面前方に配置した、金属板に複数のスリットを設けたスリット板と、上記アンテナと上記スリット板の間に設けた電波吸収体と、上記アンテナに送信信号を供給して電波を放射し、上記電波が障害物に当たって戻ってきた反射波を上記アンテナで受信して得る信号から障害物の方位を検出する送受信装置とを具備することを特徴とする車載用レーダ。
【請求項２】
上記スリット板に設けたスリットの長手方向が上記放射素子の主偏波方向に対して直交していることを特徴とする請求の範囲第１項に記載の車載用レーダ。
【請求項３】
上記アンテナと上記スリット板の間の距離がレーダの使用周波数の１／８実効波長から１／２実効波長の範囲にあることを特徴とする請求の範囲第１項に記載の車載用レーダ。
【請求項４】
上記電波吸収体は、移動体に搭載したときの少なくとも天地方向の不要放射を遮蔽するように上記アンテナ端部と上記スリット板端部との間に配置されることを特徴とする請求の範囲第１項に記載の車載用レーダ。
【請求項５】
上記電波吸収体は、移動体に搭載したときの少なくとも水平方向の不要放射を遮蔽するように上記アンテナ端部と上記スリット板端部との間に配置されることを特徴とする請求の範囲第１項に記載の車載用レーダ。
【請求項６】
誘電体から成るレドームを更に具備し、上記アンテナと上記スリット板とが上記レドームに覆われていることを特徴とする請求の範囲第１項に記載の車載用レーダ。
【請求項７】
上記スリット板の少なくとも一面が上記レドームに接していることを特徴とする請求の範囲第６項に記載の車載用レーダ。
【請求項８】
前記レドームと上記アンテナの間の距離が、上記スリット板と上記アンテナの間の距離よりも大きいことを特徴とする請求の範囲第６項に記載の車載用レーダ。
【請求項９】
直線偏波の電波を前方に放射するアンテナと、上記アンテナの前方に配置した、金属板に複数のスリットを設けたスリット板と、上記アンテナと上記スリット板の間に設けた、上記アンテナの前方の方向に対して直角の方向に放射される電波を吸収する電波吸収体と、上記アンテナに送信信号を供給して電波を放射し、上記電波が障害物で反射して戻ってきた反射波を上記アンテナで受信して得る信号から障害物の方位を検出する送受信装置とを具備することを特徴とする車載用レーダ。
【請求項１０】
上記電波吸収体は、移動体に搭載したときの少なくとも天地方向の不要放射を遮蔽するように上記アンテナ端部と上記スリット板端部との間に配置されることを特徴とする請求の範囲第９項に記載の車載用レーダ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】  本発明は、車両等の移動体に搭載され、障害物の方位、移動体との相対距離、相対速度等を検出する車載用レーダに関する。
【背景技術】  ミリ波を用いた車載用レーダは、超音波レーダやレーザレーダと比較して、雨、霧、雪などの気象条件や、埃、騒音の影響を受けにくいため、自動車の衝突防止や追従走行などに最適なレーダとして注目されている。
上記用途では、第１２図に示すように、ミリ波車載用レーダ２０は移動体２１の前面に設置され、アンテナからメインローブｍｂによって送信信号が検知対象の車両（以下「ターゲット」という）２２に向かって放射される。そして、ターゲット２２で反射した信号の送信信号との周波数差、位相差、時間差などを観測することにより、ターゲット２２までの速度と距離を求めることができる。
このようなミリ波レーダは、移動体２１が停止しているときはノイズが小さく、良好な検知性能を持つ。ところで、アンテナには最大放射電力の方向を持つ有用なメインローブの他に、メインローブとは異なる方向へのサイドローブがある。サイドローブによる放射電力は、メインローブのそれより低いが、移動体２１が走行しているとき、このサイドローブによって検知性能が劣化する。例えば、移動体２１が矢印２４方向に移動速度Ｖｒで走行しているとき、路面２３に角度θで入射されるサイドローブｓｂからの反射波は、次の式（１）の相対速度Ｖｓを持つためクラッタノイズとして受信される（因みに、移動体２１の真正面の方向に静止している物からの反射波の速度は、θ＝０°となって、Ｖｒ＝Ｖｓとなる。また、移動体２１の真下からの反射波の速度は、θ＝９０°となって、Ｖｒ＝０となる）。
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そのため、メインローブｍｂによるターゲット２２からの信号がノイズに埋もれ、検知距離劣化や誤検知等の問題を引き起こしていた。
上記のような路面からの反射波によるクラッタ（以下「ロードクラッタ」という）の防止対策として、アンテナ前方下部に金属板を配置することでサイドローブを遮断し、クラッタノイズを低減することが特開２００１−２０１５５７号公報に開示されている。
さて、従来より、ミリ波レーダ用アンテナとして、第１３図のようなパッチアンテナが知られている（例えば、ＰｅｔｅｒＰｅｒｅｇｒｉｎｕｓ社出版、ＪＲ  Ｊａｍｅｓ著の“Ｈａｎｄｂｏｏｋ  ｏｆ  ＭＩＣＲＯＳＴＲＩＰ  ＡＮＴＥＮＮＡＳ”の第９８０頁参照）。パッチアンテナは、底面に接地導体２５を持つ誘電体基板４上に構成され、放射器である複数のパッチ素子２７を持つ。給電点２８から同軸線路等により給電されたＴＥＭモードがマイクロストリップ給電線路２６を伝搬し、パッチ素子２７に電力分配される。パッチ素子２７上の矢印９は主偏波の向きで、この向きの偏波が空間を伝搬する。パッチアンテナは、誘電体基板の化学エッチング加工によって製作することができることから、低コスト、薄型であり、ミリ波レーダとして盛んに用いられる。
次に、アンテナから放射される偏波の主偏波方向と直交する交差偏波を低減させる手法として、スリット板を用いた交差偏波低減の方法がある［例えば、米国文献のＩＥＥＥ・トランザクション、第ＡＰ−３５巻第４号（１９８７年４月発行）（ＩＥＥＥ  ＴＲＡＮＳ，ｖｏｌ．ＡＰ−３５，Ｎｏ．２，Ａｐｒｉｌ  １９８７）参照］。その具体的な手法として、給電線路がトリプレート構造のパッチアンテナについて、パッチ素子の上部にスリット付の放射窓を設けたスリット板をアンテナ前面に設置し、地導体でアンテナとスリット板を覆う方法が特開平９−５１２２５号公報に開示されている。
また、平面アンテナの前面にストリップ線路で構成されたスリット板を配置し、平面アンテナとスリット板とを、その平面アンテナの端部に設けた金属壁を介して接続する方法が特開２００１−３２６５３０号公報に開示されている。
【発明の開示】
ミリ波車載用レーダの受信信号の上記ロードクラッタによるノイズ上昇について第１４図を用いて説明する。横軸はレーダ搭載車に対するターゲットの相対速度を自車（搭載車）の絶対速度で規格化したもので、縦軸は受信信号強度である。前提になることとして、レーダ搭載車が停止している場合のノイズレベルがある。これはレーダの電子回路部で発生するノイズＮｓ（ｄＢ）で決定され、第１４図に記すとノイズ３１になる。走行しているターゲットからの受信信号２９のレベルはＳｔ（ｄＢ）であるので、レーダ搭載車が停止している場合のＳＮ比は（Ｓｔ−Ｎｓ）で表される。（第１４図では、ターゲットの速度は、レーダ搭載車が走っているときの速度の約０．６とする）。
一方、レーダ搭載車が走行している場合は、ロードクラッタによるノイズ３０は急激に上昇してＮｒ（ｄＢ）となる。これは、レーダ搭載車の走行中はサイドローブによる地面からの反射波が相対速度を持つため、レベルがＮｒ（ｄＢ）のクラッタノイズとして受信してしまうからである。したがってレーダ搭載車が走行している場合のＳＮ比は（Ｓｔ−Ｎｒ）で表され（この場合のＳｔは、速度差０．４に対する値）、停止時に比べてＳＮ比は大きく劣化し、検知距離劣化や誤検知等の問題を引き起こす。特に路面に垂直に入射するサイドローブによる低い相対速度のノイズレベルは、路面との距離が近いため、それ以外の相対速度に比べ大幅に高い。
従って、低相対速度での感度が重要となるＡＣＣ（自動追従）レーダ応用では、路面に垂直に入射するサイドローブを低減する必要がある。上記したアンテナ前方下部に金属板を配置しロードクラッタを防止する手法は、金属板に反射した信号による誤検知の可能性があり、また、サイドローブの遮蔽範囲を広くするためには金属板を大きくする必要があり、レーダサイズの大型化が免れなかった。
一方、サイドローブの主要因は、パッチアンテナの給電線路からの不要放射である。ミリ波帯では給電線路や給電点からの不要放射が大きく、アンテナの放射特性を劣化させていた。特にアンテナ面に対して水平な方向に放射されるサイドローブの主成分が交差偏波であることから、交差偏波の低減がロードクラッタ防止につながる。ただし、路面に垂直入射するサイドローブに関しては、アンテナと路面との距離が最短であることや、路面の反射係数が最大になることから、交差偏波のみならず微弱な主偏波さえも低減する必要がある。
また、車載用レーダは車両によって搭載位置が様々であり、車体からの乱反射によるマルチパスの影響を最小限にするには、路面入射以外の不要サイドローブもできるだけ低減する必要がある。
本発明の目的は、上記の課題を解決し、ロードクラッタを防止することによって優れた検知性能を持ち、かつ搭載位置を選ばない小型軽量の車載用レーダを提供することにある。
上記目的を達成するために、本発明の車載用レーダは、直線偏波の電波を放射する、少なくとも１個の放射素子を備えたアンテナと、同アンテナの面前方に配置した、金属板に複数のスリットを設けたスリット板と、アンテナとスリット板の間に設けた電波吸収体と、アンテナに送信信号を供給して電波を放射し、同電波が障害物に当たって戻ってきた反射波をアンテナで受信して得る信号から障害物の方位を検出する送受信装置とを具備することを特徴とする。
上記構造の本発明の車載用レーダにおいては、スリット板によって直線偏波の内の主偏波を通過させ、サイドローブの主成分である交差偏波を遮蔽することが可能になるので、サイドローブが低減し、ロードクラッタを防止することができる。同時に、車両に搭載したときに特に路面に垂直に入射するサイドローブに関しては、電波吸収体により、主成分である交差偏波の他、微弱な主偏波も大幅に低減されるので、小相対速度でのＳＮ比が改善され、検知性能を大幅に向上させることができる。
また、アンテナとスリット板の間の距離は、後述するように、１ｍｍ前後であり、従来のクラッタノイズ低減用の金属板のような突起物をアンテナの前方に配置する必要がない。従って、本発明の車載用レーダは、小型軽量であり、電波の放射を妨げない範囲で車両の任意の位置に搭載することが可能である。即ち、搭載位置を選ばない。
【図面の簡単な説明】  第１図は、本発明に係る車載用レーダの第１の実施形態を説明するための構成図であり、第２図は、本発明の第１の実施形態を説明するための断面図とブロック図であり、第３図は、本発明の第１の実施形態の効果を説明するための曲線図であり、第４図は、比較のために用意した車載用レーダの構成図であり、第５図は、本発明の第２の実施形態を説明するための構成図であり、第６図は、本発明の第３の実施形態を説明するための構成図であり、第７図は、本発明の第４の実施形態を説明するための構成図であり、第８図は、本発明の第５の実施形態を説明するための構成図であり、第９図は、本発明の第６の実施形態を説明するための構成図であり、第１０図は、本発明の第７の実施形態を説明するための構成図であり、第１１図は、本発明の第７の実施形態を説明するための断面図であり、第１２図は、従来の車載用レーダの説明図であり、第１３図は、パッチアンテナを説明するための構成図であり、第１４図は、本発明の課題を説明するための曲線図である。
【発明を実施するための最良の形態】  以下、本発明に係る車載用レーダを図面に示した幾つかの実施形態を参照して更に詳細に説明する。
第１図に本発明の第１の実施形態を示す。矢印１０は車載用レーダを車両に取り付けた際の路面方向を表している。本実施形態のレーダは、放射素子としてパッチ素子を使った直線偏波を放射するパッチアンテナが用いられる。レーダは、送信パッチアンテナ１から送信信号を送信し、ターゲットで反射した信号を受信パッチアンテナ２ａ及び受信パッチアンテナ２ｂで受信して、その受信信号からターゲットの速度、距離、方位を検出する。
誘電体基板４上に構成された送信パッチアンテナ１、受信パッチアンテナ２ａ、２ｂは金属から成るアンテナプレート３に配置され、誘電体から成るレドーム１１に覆われている。アンテナプレート３の天地方向の両端辺には、整合用金属板６が裏打ちされている電波吸収シート５が配置される。電波吸収シート５は、整合用金属板６によって空間においてインピーダンス整合が行なわれることにより、電波吸収シート５に入射する電波が反射されることなく効率よく吸収される。
アンテナ前面に設けられたスリット板７は、波長に対して十分薄い金属から成り、幅Ｌのスリット８が周期Ｐで構成され、アンテナプレート３とで電波吸収シート５と整合用金属板６を挟む構造となっている。スリット８の長さ対しては、スリットでの共振によるアンテナ放射パターンの劣化を防止することができるように波長に比較して十分に長い長さが設定される。
パッチアンテナ１，２ａ，２ｂ（以下、これらを総称して単に「アンテナ」ということとする）の直線偏波の内の主偏波の方向は矢印９で表され、スリット８の長手方向が主偏波方向９と直交するように構成することにより、スリット板７は主偏波のみを通過させ、交差偏波を反射させる特性を持つ。次の式（２）にスリット８の長手方向と平行な偏波のスリット板７の反射係数を示す。
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スリット８の長手方向と垂直な偏波のスリット板７の反射係数は次の式（３）で表される。
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なお、λは使用周波数における自由空間波長を表す。上記２式により、交差偏波のみ反射させる本目的においてはＰ／λ＝０．１〜０．３、Ｌ／Ｐ＝０．４〜０．７程度が妥当である。電波吸収シート５と整合用金属板６は、パッチアンテナ１とスリット板７とのすき間から電波が漏れることによって発生するサイドローブの低減と、路面への入射波及び路面からの反射波のマルチパスを防止する役割を担う。また、アンテナの主偏波方向を路面と水平にすることで、パッチ素子単体の指向性最小になる角度が路面方向となることから、路面からの反射波を低減することができる。
第２図は第１図に対応する断面図とブロック図を示す。本実施形態ではターゲットの方位検出にモノパルス方式が用いられる。送受信装置１７は、送信パッチアンテナ１を介して送信信号を送信し、障害物で反射された信号を受信パッチアンテナ２ａ及び受信パッチアンテナ２ｂで受信し、続いて、ハイブリッド回路１２にてモノパルス信号である和信号Σ及び差信号Δを生成する。
以下に送受信装置１７について説明する。発振器１４が生成するミリ波信号は、電力増幅器１３を経て送信パッチアンテナ１に供給される。ハイブリッド回路１２で生成された和信号Σ及び差信号Δは、それぞれミキサ１５ａ及び１５ｂに供給され、発振器１４の出力信号と混合される。和信号Σ及び差信号Δは、混合によってそれぞれ中間周波信号に変換され、信号処理回路１６に入力される。
信号処理回路１６は、和信号Σ及び差信号Δの周波数変換された信号を用いて被検出体の方位検出（ＤＩＲ−ＤＥＴ）を行い、和信号Σを用いて被検出体の速度検出（ＶＥＬ−ＤＥＴ）、距離検出（ＤＩＳ−ＤＥＴ）などを行なう。これらの検出結果は必要に応じて、表示装置（ＤＩＳＰ）１８などの出力装置に適した信号に変換され、出力装置に出力される。
本レーダでは、アンテナやスリット板７を保護する誘電体から成るレドーム１１を有しており、レーダの検知性能の経時劣化を防いでいる。また、固定を容易にするため、スリット板７はレドーム１１に接して、アンテナ面からの距離Ｄｐに配置される。スリット板７とアンテナ面の間の距離Ｄｐは、使用周波数の１／８実効波長より小さくすると、アンテナ主偏波の放射パターンやインピーダンス特性を劣化させ、１／２実効波長以上にするとアンテナ面とスリット板７の間に伝搬モードがたち、スリット板７の交差偏波低減特性が劣化する。従って、距離Ｄｐは１／８実効波長から１／２実効波長の間に設定することが望ましい。
第３図は本実施形態における効果を表す図である。本実施形態の車載用レーダにおいて、スリット板７は厚さ０．０５ｍｍの金属板で、スリット幅Ｌ＝０．４ｍｍ、周期Ｐ＝０．８ｍｍ、アンテナとの間隔Ｄｐ＝１．０ｍｍに設定される。また、電波吸収シート５には、六方晶フェライトが材料として用いられ、整合用金属板６によってインピーダンス整合が行なわれ、かつ、垂直に入射する平面波に対して最も吸収するようにした厚さ０．３５ｍｍのシートが用いられる。
このように構成した車載用レーダを自動車に搭載し、自動車を時速６４ｋｍ／ｈでアスファルト道路を走行させたときの受信信号強度の実測値が第３図に示される。前方にターゲット車両が無い状態での測定なので、路面に角度θで入射されるサイドローブが原因のクラッタノイズが受信信号（縦軸）として、式（１）の自動車から見た相対速度Ｖｓ（横軸）に対して観測されている。本実施形態は実測値３２で表される。
ここで、比較のために、第４図に示すスリット板等を用いないレドーム１１のみのレーダの場合の実測値３３を第３図に合わせて示す。
第３図において、相対速度６４ｋｍ／ｈに現れているピークはレーダ搭載車の正面方向に存在する路面以外の静止物からの反射微小信号の総和である。相対速度０〜６０ｋｍ／ｈのクラッタノイズの比較では、レドームのみは相対速度の依存性が５８ｄＢ〜９７ｄＢと大きいのに対し、本実施形態では９１ｄＢ〜１００ｄＢと非常に良好であり、本実施形態におけるクラッタノイズ低減効果は明らかである。
特に相対速度０ｋｍ／ｈのノイズの比較では、レドームのみは５８ｄＢに対し、本実施形態は９１ｄＢと大幅に改善されている。従って、低相対速度でのＳＮ比が重要なＡＣＣ（自動追従）レーダ応用には非常に有効である。
なお、上記ではレーダ搭載車を時速６４ｋｍ／ｈで走行させたが、レーダ搭載車の車速で規格化すれば、第３図は、どの速度にも適用できることは明らかである。そのため、規格化した速度を第３図の上の横軸に規格化相対速度として示した。
本実施形態において、パッチアンテナ１，２ａ，２ｂは、誘電体基板の化学エッチング加工等によって製作することができることから、製造コストを低減することができる。
また、スリット板７はレドーム１１と接して配置してあるが、レドーム１１にスリット板７と同様な金属パターンをメッキや印刷等により形成する手法や、スリット板７をレドーム１１に内蔵する手法により組立工数やコストを低減することが可能である。
第５図に本発明の第２の実施形態を示す。矢印１０は車載用レーダを車両に取り付けた際の路面方向を表している。誘電体基板４上に構成された送信パッチアンテナ１、受信パッチアンテナ２ａ、２ｂは金属から成るアンテナプレート３に配置され、誘電体から成るレドーム１１に覆われている。また、送受信装置には第１の実施形態で用いたのと同様の装置が用いられる。
アンテナプレート３の天地方向の両端辺には、六方晶フェライトから成る電波吸収ブロック１９が配置される。アンテナ前面に設けられたスリット板７は、波長に対して十分薄い金属から成り、スリット８が周期的に構成され、アンテナプレート３とで電波吸収ブロック１９を挟む構造となっている。スリット８の長さについては、アンテナ放射パターンの劣化を招くスリットでの共振が起きないように波長に比較して十分に長い長さが設定される。
アンテナの主偏波方向は矢印９で表され、スリット８の長手方向が主偏波方向９と直交するように構成することにより、スリット板７は主偏波のみを通過させ、交差偏波を反射させる特性を持つ。
本実施形態により、パッチアンテナの給電線路からの交差偏波が主成分であるサイドローブを低減し、ロードクラッタを防止することができる。それにより、優れた検知性能を得ることができる。特に、路面に垂直に入射するサイドローブに関しては、電波吸収体により、主成分の交差偏波の他、微弱な主偏波も大幅に低減されるので、低相対速度でのＳＮ比を改善することができる。そのため、本発明の車載用レーダは、ＡＣＣ（自動追従）レーダ応用に非常に有効である。
第６図に本発明の第３の実施形態を示す。矢印１０は車載用レーダを車両に取り付けた際の路面方向を表している。誘電体基板４上に構成された送信パッチアンテナ１、受信パッチアンテナ２ａ、２ｂは金属から成るアンテナプレート３に配置され、誘電体から成るレドーム１１に覆われている。また、送受信装置には第１の実施形態で用いたのと同様の装置が用いられる。
アンテナプレート３の水平方向の両端辺には、六方晶フェライトから成る電波吸収ブロック１９が配置される。アンテナ前面に設けられたスリット板７は、波長に対して十分薄い金属から成り、スリット８が周期的に構成され、アンテナプレート３とで電波吸収ブロック１９を挟む構造となっている。スリット８の長さについては、アンテナ放射パターンの劣化を招くスリットでの共振が起きないように波長に比較して十分に長い長さが設定される。
アンテナの主偏波方向は矢印９で表され、スリット８の長手方向が主偏波方向９と直交するように構成することにより、スリット板７は主偏波のみを通過させ、交差偏波を反射させる特性を持つ。
本実施形態により、パッチアンテナの給電線路からの交差偏波が主成分であるサイドローブを低減し、更に、水平方向からのマルチパスの影響を最小限に抑えることができる。それにより、優れた検知性能を得ることができる。
第７図に本発明の第４の実施形態を示す。矢印１０は車載用レーダを車両に取り付けた際の路面方向を表している。誘電体基板４上に構成された送信パッチアンテナ１、受信パッチアンテナ２ａ、２ｂは金属から成るアンテナプレート３に配置され、誘電体から成るレドーム１１に覆われている。また、送受信装置には第１の実施形態で用いたのと同様の装置が用いられる。
アンテナプレート３の四辺には、六方晶フェライトから成る電波吸収ブロック１９がアンテナを囲うように配置される。アンテナ前面に設けられたスリット板７は、波長に対して十分薄い金属から成り、スリット８が周期的に構成され、アンテナプレート３とで電波吸収ブロック１９を挟む構造となっている。スリット８の長さについては、スリットでの共振によってアンテナ放射パターンが劣化しないように波長に比較して十分に長い長さが設定される。
アンテナの主偏波方向は矢印９で表され、スリット８の長手方向が主偏波方向９と直交するように構成することでスリット板７は、主偏波のみを通過させ、交差偏波を反射させる特性を持つ。
本実施形態により、パッチアンテナの給電線路からの交差偏波が主成分であるサイドローブを低減し、ロードクラッタを防止することができる他、水平、垂直の両方向からのマルチパスの影響を最小限に抑えることができる。それにより、優れた検知性能を得ることができる。特に、路面に垂直に入射するサイドローブに関しては、電波吸収体により、主成分の交差偏波ばかりでなく微弱な主偏波も大幅に低減され、低相対速度でのＳＮ比を改善できるので、本発明の車載用レーダは、ＡＣＣ（自動追従）レーダ応用に非常に有効である。
第８図に本発明の第５の実施形態を示す。矢印１０は車載用レーダを車両に取り付けた際の路面方向を表している。誘電体基板４上に構成された送信パッチアンテナ１、受信パッチアンテナ２ａ、２ｂは金属から成るアンテナプレート３に配置され、誘電体から成るレドーム１１に覆われている。また、送受信装置には第１の実施形態で用いたのと同様の装置が用いられる。
アンテナプレート３の天地方向の両端辺には、六方晶フェライトから成る電波吸収ブロック１９が配置される。電波吸収ブロック１９はアンテナ側の面に山と谷が繰り返される周期的な構造を有している。アンテナ前面に設けられたスリット板７は、波長に対して十分薄い金属から成り、スリット８が周期的に構成され、アンテナプレート３とで電波吸収ブロック１９を挟む構造となっている。スリット８の長さについては、アンテナ放射パターンの劣化を招くスリットでの共振が起きないように波長に比較して十分に長い長さが設定される。
アンテナの主偏波方向は矢印９で表され、スリット８の長手方向が主偏波方向９と直交するように構成することにより、スリット板７は主偏波のみを通過させ、交差偏波を反射させる特性を持つ。電波吸収ブロック１９は、自由空間とのマッチングが得られるように、山と谷のギャップは１自由空間波長以上、山と山の周期は、山と谷のギャップの１／３以下にすることが望ましい。
本実施形態により、パッチアンテナの給電線路からの交差偏波が主成分であるサイドローブを低減し、ロードクラッタを防止することができる。それにより、優れた検知性能を得ることができる。特に、路面に垂直に入射するサイドローブに関しては、電波吸収体により、主成分の交差偏波ばかりでなく微弱な主偏波も大幅に低減され、低相対速度でのＳＮ比を改善できるので、本発明の車載用レーダは、ＡＣＣ（自動追従）レーダ応用に非常に有効である。
第９図に本発明の第６の実施形態を示す。矢印１０は車載用レーダを車両に取り付けた際の路面方向を表している。誘電体基板４上に構成された送信パッチアンテナ１、受信パッチアンテナ２ａ、２ｂは金属から成るアンテナプレート３に配置され、誘電体から成るレドーム１１に覆われている。また、送受信装置には第１の実施形態で用いたのと同様の装置が用いられる。
アンテナプレート３の天地方向の両端辺には、六方晶フェライトから成る電波吸収ブロック１９が配置される。電波吸収ブロック１９は薄い直方体形状を成しており、その長手方向がアンテナの主偏波方向と直交するように配置され、アンテナプレート端辺に周期的に並べられている。アンテナ前面に設けられたスリット板７は、波長に対して十分薄い金属から成り、スリット８が周期的に構成され、アンテナプレート３とで電波吸収ブロック１９を挟む形態となっている。スリット８の長さについては、アンテナ放射パターンの劣化を招くスリットでの共振が起きないように波長に比較して十分に長い長さが設定される。
アンテナの主偏波方向は矢印９で表され、スリット８の長手方向が主偏波方向９と直交するように構成することにより、スリット板７は主偏波のみを通過させ、交差偏波を反射させる特性を持つ。電波吸収ブロック１９は効果的に電波を吸収させる為、アンテナ主偏波方向の厚みを１／４自由空間波長以下、１／２自由空間波長以下の周期で並べることが望ましい。
本実施形態により、パッチアンテナの給電線路からの交差偏波が主成分であるサイドローブを低減し、ロードクラッタを防止することができる。それにより、優れた検知性能を得ることができる。特に、路面に垂直に入射するサイドローブに関しては、電波吸収体により、主成分の交差偏波ばかりでなく微弱な主偏波も大幅に低減され、低相対速度でのＳＮ比を改善できるので、本発明の車載用レーダは、ＡＣＣ（自動追従）レーダ応用に非常に有効である。
第１０図に本発明の第７の実施形態を示す。矢印１０は車載用レーダを車両に取り付けた際の路面方向を表している。本実施形態では、送信パッチアンテナ１から送信信号を送信し、ターゲットで反射された信号を受信パッチアンテナ２ａ及び受信パッチアンテナ２ｂで受信して、これらの受信信号からターゲットの速度、距離、方位を検出する。そのための送受信装置には、第１の実施形態で用いたのと同様の装置が用いられる。
誘電体基板４上に構成された送信パッチアンテナ１、受信パッチアンテナ２ａ、２ｂは金属から成るアンテナプレート３に配置され、誘電体から成るレドーム１１に覆われている。アンテナプレート３の天地方向の両端辺には、整合用金属板６が裏打ちされている電波吸収シート５が配置される。アンテナ前面に設けられたスリット板７は、波長に対して十分薄い金属から成り、幅Ｌのスリット８が周期Ｐで構成され、アンテナプレート３とで電波吸収シート５と整合用金属板６を挟む構造となっている。スリット８の長さについては、アンテナ放射パターンの劣化を招くスリットでの共振が起きないように波長に比較して十分に長い長さが設定される。
アンテナの主偏波方向は矢印９で表され、スリット８の長手方向が主偏波方向９と直交するように構成することにより、スリット板７は主偏波のみを通過させ、交差偏波を反射させる特性を持つ。
第１１図に本実施形態の断面を示す。本実施形態では、アンテナやスリット板７を保護する誘電体から成るレドーム１１を有しており、レーダの検知性能の経時劣化を防いでいる。スリット板７とアンテナ面の間の距離Ｄｐは、１／８実効波長より小さくすると、アンテナ主偏波の放射パターンやインピーダンス特性を劣化させ、１／２実効波長以上にするとアンテナ面とスリット板７の間に伝搬モードがたち、スリット板７の交差偏波低減特性が劣化する。従って、距離Ｄｐは１／８実効波長から１／２実効波長の間に選ばれる。
本実施形態では、レドーム１１とアンテナ面との距離ＤｒがＤｐよりも大きく設定される。空間不整合によるレドームからの反射や、アンテナ面の励振分布の乱れが発生する場合に、これを防止することができ、優れた方位精度が得られる。
本実施形態により、パッチアンテナの給電線路からの交差偏波が主成分であるサイドローブを低減し、ロードクラッタを防止することができる。それにより、優れた検知性能を得ることができる。特に、路面に垂直に入射するサイドローブに関しては、電波吸収体により、主成分の交差偏波ばかりでなく微弱な主偏波も大幅に低減され、低相対速度でのＳＮ比を改善できるので、本発明の車載用レーダは、ＡＣＣ（自動追従）レーダ応用に非常に有効である。
なお、第１０図に示したように、本実施形態では第１の実施形態で用いた整合用金属板６付の電波吸収シート５をアンテナプレート３の天地方向の両端辺に配置したが、第２から第６の実施形態で用いた電波吸収ブロック１９をアンテナプレート３の天地方向の両端辺、水平方向の両端辺、又は四辺に配置しても良い。
以上の第１から第７の実施形態では、電波吸収シート５又は電波吸収ブロック１９の位置をアンテナプレート３の両端辺としたが、最端のアンテナ素子からアンテナプレート３の端までの間のいずれかの位置に配置しても良く、同等の効果が得られる。また、電波吸収シート５又は電波吸収ブロック１９は、スリット板７の端辺とアンテナプレート３の端辺で構成される端面全てを覆うように配置されているが、端面の一部に電波吸収体を充填するようにしても良く、効率的にマルチパスを除去することができる。
また、電波吸収シート５又は電波吸収ブロック１９の材料を六方晶フェライトとしたが、カーボンナノチューブ、カーボンファイバー等のカーボン材であっても構わない。更に、ウレタンやスポンジ等の材料にカーボン粒子等を混入して電波を減衰させるようにした構造を用いても良い。
金属から成るスリット板７を誘電体基板等に構成することも可能である。面精度が向上し、交差偏波低減特性が改善され、更に多層基板としてアンテナや回路と一体化することで低コスト化が可能となる。
アンテナとしてパッチアンテナを用いたが、トリプレートアンテナやスロットアンテナ等の平面アンテナは言うまでもなく、誘電体レンズアンテナ、パラボラアンテナ、ホーンアンテナ等の立体型アンテナでも代用することができる。更に、送信アンテナ、２受信アンテナのモノパルス方式を用いて説明したが、送信アンテナ又は受信アンテナの少なくとも１つを有する構成であれば、本発明を適用することができる。
以上、本発明によれば、交差偏波が主成分であるアンテナのサイドローブを低減することによってロードクラッタを防止することができるので、障害物の方位、相対距離、相対速度等の検出に優れた検知性能を持つ車載用レーダを提供できる効果がある。特に、相対速度が著しく下がる路面に垂直に入射するサイドローブに関しては、電波吸収体により、主成分の交差偏波の他、微弱な主偏波も大幅に低減され、低相対速度でのＳＮ比を改善することができる。それにより、ＡＣＣ（自動追従）レーダ応用に非常に有効な車載用レーダを提供できる効果がある。また、本発明の車載用レーダは、その前方に突起物を持たず従って薄型であり、更に、容易な製法で製作できることから、小型軽量化、低コスト化が可能となる。
【産業上の利用可能性】  以上のように、本発明は、障害物を検知しながら地上を走る移動体全般に有用であり、特に衝突防止や或いは追従走行の機能を持つ自動車等の車両に適用して好適である。
【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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【国際調査報告】
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