本發(fā)明涉及具有收發(fā)毫米波段的電波的車載雷達(dá)的風(fēng)擋。

背景技術(shù)：

存在一種將用于放射電波并接收反射波的雷達(dá)配備于車頭部分或后門付近的汽車。但是，這些部位是這樣的部位：當(dāng)汽車與其它車輛或物體碰撞時(shí)，即使該碰撞是輕微的碰撞，這些部位也會(huì)最先變形、破損。安裝于這些部位處的雷達(dá)也同樣破損的可能性大。雷達(dá)是為了確保汽車的安全而需要的設(shè)備，不希望雷達(dá)僅由于一點(diǎn)點(diǎn)的接觸事故就不起作用。如果自動(dòng)駕駛得到實(shí)用化，則更是這樣。

如果將雷達(dá)裝置搭載于車廂內(nèi)，則不易發(fā)生那樣的情況。但是必須得通過(guò)包含玻璃的風(fēng)擋來(lái)收發(fā)電波。該情況下，難以避免在玻璃處發(fā)生反射和吸收的情況，雷達(dá)的檢測(cè)能力受到限制。

因此，歐州專利第888646號(hào)說(shuō)明書(shū)中公開(kāi)了如下方法：在將通信用的天線設(shè)置于車廂內(nèi)時(shí)，將電介質(zhì)中間部件配置在玻璃與天線的放射面之間，以抑制玻璃對(duì)電波的反射。此外，在歐州專利第888646號(hào)說(shuō)明書(shū)中，玻璃與天線之間的電氣有效間隔被調(diào)節(jié)成半波長(zhǎng)的幾倍。

現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)

專利文獻(xiàn)1：歐州專利第888646號(hào)

但是，當(dāng)使用毫米波段的電波作為雷達(dá)波時(shí)，在包含玻璃的風(fēng)擋的表面會(huì)發(fā)生較強(qiáng)的反射。如歐州專利第888646號(hào)說(shuō)明書(shū)那樣，在玻璃與天線的放射面之間配置有電介質(zhì)中間部件的情況下，在中間部件本身的表面也會(huì)發(fā)生較強(qiáng)的反射。此外，由于風(fēng)擋通常相對(duì)于天線的放射傾斜，因此無(wú)法以電波的半波長(zhǎng)的幾倍將玻璃與天線之間的間隔調(diào)節(jié)成固定。因此，要求一種減少通過(guò)風(fēng)擋的雷達(dá)波的損耗的新方法。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明是鑒于上述課題而完成的，目的在于減少通過(guò)風(fēng)擋的雷達(dá)波的損耗。

本發(fā)明的例示的風(fēng)擋具有：利用收發(fā)的毫米波段的電波來(lái)檢測(cè)周圍的物體的雷達(dá)；和所述電波中的至少一部分所入射的雷達(dá)窗，其中，具有包含單一的玻璃層或貼合有樹(shù)脂層的至少一個(gè)玻璃層的風(fēng)擋主體部，所述風(fēng)擋主體部和所述雷達(dá)窗都具有板形狀，所述雷達(dá)窗的面積小于所述風(fēng)擋主體部的面積，所述雷達(dá)窗的相對(duì)介電常數(shù)小于所述玻璃層的相對(duì)介電常數(shù)，所述雷達(dá)窗的連接外表面和內(nèi)表面的側(cè)面的至少一部分與所述風(fēng)擋主體部的連接外表面和內(nèi)表面的側(cè)面相接。

根據(jù)本發(fā)明，能夠減少通過(guò)風(fēng)擋的雷達(dá)波的損耗。

附圖說(shuō)明

圖1是簡(jiǎn)化示出車輛的側(cè)視圖。

圖2的(a)是從前方觀察車輛時(shí)的圖。

圖2的(b)是風(fēng)擋的剖視圖。

圖3是示出雷達(dá)裝置的結(jié)構(gòu)的概要的框圖。

圖4是從第1方向觀察到的天線部。

圖5的(a)是從第1方向觀察使用垂直偏振波的電波的天線部5時(shí)的圖。

圖5的(b)是從第2方向觀察使用垂直偏振波的電波的天線部5時(shí)的剖視圖。

圖5的(c)是從第3方向觀察使用垂直偏振波的電波的天線部5時(shí)的剖視圖。

圖6的(a)是從第1方向觀察使用水平偏振波的電波的天線部5時(shí)的圖。

圖6的(b)是從第2方向觀察使用水平偏振波的電波的天線部5時(shí)的剖視圖。

圖6的(c)是從第3方向觀察使用水平偏振波的電波的天線部5時(shí)的剖視圖。

圖7是示出使用垂直偏振波和水平偏振波的電波時(shí)的風(fēng)擋的反射率與風(fēng)擋的傾斜度τ之間的關(guān)系的圖。

圖8是示出使用水平偏振波的電波時(shí)的風(fēng)擋的反射率與風(fēng)擋的傾斜度τ之間的關(guān)系的圖。

圖9的(a)是從第1方向觀察風(fēng)擋時(shí)的圖。

圖9的(b)是從第2方向觀察風(fēng)擋時(shí)的剖視圖。

圖9的(c)是從第1方向觀察風(fēng)擋時(shí)的圖。

圖10的(a)是第3方向位置vt上的包含放射中心軸的yz平面內(nèi)的空間功率分布。

圖10的(b)是第2方向位置ut上的包含放射中心軸的xy平面內(nèi)的空間功率分布。

圖11的(a)是從第2方向觀察本實(shí)施方式的變形例的風(fēng)擋時(shí)的剖視圖。

圖11的(b)是從天線部的開(kāi)口部側(cè)觀察圖11的(a)的車載雷達(dá)時(shí)的圖。

圖11的(c)是圖11的(b)的車載雷達(dá)的沿a-a線的剖視圖。

圖12是示出本實(shí)施方式的變形例的圖。

圖13是示出本實(shí)施方式的變形例的圖。

圖14是示出來(lái)到接收天線部的接收波的圖。

圖15是示出電波入射到一般的風(fēng)擋的情況的圖。

標(biāo)號(hào)說(shuō)明

車輛1；

車體10；

車廂13；

后視鏡14；

驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)15；

風(fēng)擋2；

風(fēng)擋主體部20；

風(fēng)擋主體部的外表面201；

風(fēng)擋主體部的內(nèi)表面202；

風(fēng)擋主體部的側(cè)面203；

車載雷達(dá)3；

雷達(dá)窗4；

雷達(dá)窗的外表面41；

雷達(dá)窗的內(nèi)表面42；

雷達(dá)窗的側(cè)面43；

凸緣部44；

第1緣401；

第2緣402；

第3緣403；

第4緣404；

天線部5、50；

發(fā)送天線部51；

發(fā)送喇叭510；

接收天線部52；

接收喇叭521、522、523···n；

開(kāi)口部6、60；

基部7；

矩形導(dǎo)波管70

具體實(shí)施方式

圖1是簡(jiǎn)化示出搭載有本發(fā)明的實(shí)施方式的風(fēng)擋2的車輛1的側(cè)視圖。車輛1為乘用車。車輛1包含使車體10移動(dòng)的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)15。驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)15是由發(fā)動(dòng)機(jī)、轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)、動(dòng)力傳遞機(jī)構(gòu)、車輪等構(gòu)成的。風(fēng)擋2包含車載雷達(dá)3。

風(fēng)擋2固定于車體10上，位于車廂13內(nèi)與外部之間。風(fēng)擋2包含風(fēng)擋主體部20和雷達(dá)窗4。在風(fēng)擋2被安裝于車輛1的作為行進(jìn)方向側(cè)的前側(cè)的情況下，車載雷達(dá)3被安裝于后視鏡(rearviewmirror)14處。車載雷達(dá)3配置在雷達(dá)窗4與后視鏡14之間。作為另外的安裝方式，車載雷達(dá)3直接、或者通過(guò)支架等安裝用部件間接地固定于風(fēng)擋2的內(nèi)表面?；蛘咭部梢园惭b于天花板上。

在風(fēng)擋2被安裝于車輛1的作為與行進(jìn)方向側(cè)相反的一側(cè)的后側(cè)的情況下，車載雷達(dá)3直接、或者通過(guò)支架等安裝用部件間接地固定于風(fēng)擋2的內(nèi)表面。或者也可以安裝于天花板上。在本附圖中，關(guān)于風(fēng)擋2，僅示出被安裝于車輛1的前側(cè)的風(fēng)擋，但是，本說(shuō)明書(shū)中的風(fēng)擋2還包含被安裝于后側(cè)的風(fēng)擋。

車載雷達(dá)3被利用于避免碰撞、駕駛輔助、自動(dòng)駕駛等中。車載雷達(dá)3位于車廂13內(nèi)。車廂13無(wú)需是與外部完全分隔開(kāi)的空間，例如也可以將天花板敞開(kāi)。

圖2的(a)是從前方觀察車輛1時(shí)的圖。為了簡(jiǎn)化而僅示出風(fēng)擋2。圖2的(b)是風(fēng)擋2的剖視圖。風(fēng)擋2包含各自為板狀的風(fēng)擋主體部20和雷達(dá)窗4。雷達(dá)窗4的面積小于風(fēng)擋主體部20的面積。雷達(dá)窗4位于風(fēng)擋2的上方且配置在風(fēng)擋主體部20的內(nèi)部。箭頭表示電波的行進(jìn)方向。電波由車載雷達(dá)3向第1方向(x方向)發(fā)送之后通過(guò)雷達(dá)窗4被送出至外部，再?gòu)耐獠客ㄟ^(guò)雷達(dá)窗4入射到車廂13內(nèi)，由車載雷達(dá)3接收。

在風(fēng)擋2被安裝于前側(cè)的情況下，風(fēng)擋主體部20是通過(guò)將樹(shù)脂層貼合于2個(gè)玻璃層之間而成的層壓玻璃。樹(shù)脂層優(yōu)選為聚乙烯醇縮丁醛(pvb)制成的。在風(fēng)擋2被安裝于后側(cè)的情況下，可以采用由單一的玻璃層構(gòu)成的風(fēng)擋主體部20。無(wú)論風(fēng)擋2被安裝于前側(cè)還是后側(cè)中的哪一側(cè)，雷達(dá)窗4都是樹(shù)脂制的。作為構(gòu)成雷達(dá)窗的樹(shù)脂，可以使用聚碳酸酯(polycarbonate)，但是不限于此。

風(fēng)擋主體部20具有：朝向車外的風(fēng)擋主體部的外表面201和朝向車廂內(nèi)的風(fēng)擋的內(nèi)表面202；以及連接風(fēng)擋主體部的外表面201和風(fēng)擋的內(nèi)表面202的風(fēng)擋主體部的側(cè)面203。雷達(dá)窗4具有：朝向車外的雷達(dá)窗的外表面41和朝向車廂內(nèi)的雷達(dá)窗的內(nèi)表面42；以及連接雷達(dá)窗的外表面41和雷達(dá)窗的內(nèi)表面42的雷達(dá)窗的側(cè)面43。風(fēng)擋主體部的側(cè)面203與雷達(dá)窗的側(cè)面43接觸。風(fēng)擋主體部的外表面201和雷達(dá)窗的外表面41形成連續(xù)的一個(gè)面。同樣地，風(fēng)擋的內(nèi)表面202和雷達(dá)窗的內(nèi)表面42形成連續(xù)的一個(gè)面。此處，形成連續(xù)的一個(gè)面意味著：在假想地延長(zhǎng)風(fēng)擋主體部的表面時(shí)，該延長(zhǎng)的表面與雷達(dá)窗的表面一致。在本說(shuō)明書(shū)中進(jìn)行如下定義：在風(fēng)擋主體部與雷達(dá)窗的邊界，即使存在槽等洼坑，只要在假想地延長(zhǎng)表面時(shí)雙方的表面一致，就形成連續(xù)的一個(gè)面。

風(fēng)擋主體部的側(cè)面203與雷達(dá)窗的側(cè)面43也可以經(jīng)由粘接劑等接觸。此外，風(fēng)擋主體部的內(nèi)表面及外表面和雷達(dá)窗的內(nèi)表面及外表面也可以并不一定連續(xù)。也可以是僅任意一個(gè)表面連續(xù)，也可以是哪個(gè)表面都不連續(xù)。

風(fēng)擋主體部20具有：在橫向上延伸且分別配置于與橫向垂直的上下方向上的上側(cè)緣和下側(cè)緣；以及在上下方向上延伸的右側(cè)緣和左側(cè)緣。下側(cè)緣比上側(cè)緣長(zhǎng)。雷達(dá)窗4具有寬度隨著從風(fēng)擋主體部20的上側(cè)緣接近下側(cè)緣而變寬的形狀。在本實(shí)施例中，風(fēng)擋主體部20的外形和雷達(dá)窗4的外形都為梯形狀。

圖3是示出車載雷達(dá)3的結(jié)構(gòu)的概要的框圖。車載雷達(dá)3包含天線部5。天線部5還具有發(fā)送天線部51和接收天線部52。在發(fā)送天線部51放射具有指向性的毫米波段的電波，由接收天線部52接收因放射出的電波引起的反射波。關(guān)于天線部5的詳細(xì)情況，在后面進(jìn)行敘述。

車載雷達(dá)3還包含高頻振蕩器312、接收器32和檢測(cè)部35。接收器32包含混合器321和a/d轉(zhuǎn)換器322。發(fā)送天線部51與高頻振蕩器312連接。由高頻振蕩器312向發(fā)送天線部51輸出高頻功率。由此從發(fā)送天線部51送出發(fā)送波。

接收天線部52依次與混合器321和a/d轉(zhuǎn)換器322連接。a/d轉(zhuǎn)換器322與檢測(cè)部35連接。在接收天線部52中接收由外部的對(duì)象物反射發(fā)送波而得到的反射波。由接收天線部52接收的電波的信號(hào)被輸入到混合器321?；旌掀?21還被輸入來(lái)自高頻振蕩器312的信號(hào)，通過(guò)結(jié)合兩種信號(hào)而得到表示發(fā)送波與反射波之間的頻率差的差頻信號(hào)。差頻信號(hào)由a/d轉(zhuǎn)換器322轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)，作為接收信號(hào)輸出至檢測(cè)部35。在檢測(cè)部35中，通過(guò)對(duì)差頻信號(hào)進(jìn)行傅里葉變換而進(jìn)一步進(jìn)行運(yùn)算處理，由此求出對(duì)象物的位置、速度等。

[關(guān)于到來(lái)波]

對(duì)由接收天線部52確定目標(biāo)物的到來(lái)角度的方法進(jìn)行敘述。圖14示出來(lái)到接收天線部的接收波。接收天線部由多個(gè)接收天線元件r0、r1、r2、……構(gòu)成。多個(gè)接收天線元件在水平方向上以等間隔p進(jìn)行配置。當(dāng)接收波以到來(lái)角度θ到來(lái)時(shí)，相鄰的接收天線元件會(huì)產(chǎn)生δl的傳播路徑長(zhǎng)度差，接收波會(huì)產(chǎn)生相位差

(算式1)δl＝p·sinθ

(算式2)

i為使的絕對(duì)值為最小的整數(shù)(0、±1、··)，k為波數(shù)(＝2π/λ)。根據(jù)2個(gè)算式來(lái)計(jì)算出到來(lái)角度的檢測(cè)值θ。

(算式3)

如果的大小小于π(180°)，則θ與θ一致，能夠確定方位。

設(shè)成為的到來(lái)角度為χ時(shí)，算式4成立。

(算式4)χ＝sin-1{λ/(2p)}

如果θ小于χ，則θ＝θ，但是，當(dāng)θ稍稍超過(guò)χ時(shí)(θ＝χ+δ)，計(jì)算出θ≒-δ，左右反轉(zhuǎn)。因此會(huì)誤檢測(cè)到來(lái)角度。因此，為了不會(huì)誤檢測(cè)到來(lái)角度，設(shè)所監(jiān)視的方位角范圍為ω時(shí)，對(duì)于接收天線元件的間隔p，算式5成為必要條件。

(算式5)p＜λ/(2·sinω)

此外，在由以下的算式6表示的條件下，對(duì)視角外的區(qū)域內(nèi)的到來(lái)波進(jìn)行檢測(cè)得到的檢測(cè)值為|θ|＞ω，即，不出現(xiàn)在方位角范圍內(nèi)，不會(huì)發(fā)生誤檢測(cè)。

(算式6)p＜λ/(1+sinω)

對(duì)于多個(gè)到來(lái)波，通過(guò)與該多個(gè)到來(lái)波的數(shù)量對(duì)應(yīng)地增加接收天線元件來(lái)檢測(cè)多個(gè)到來(lái)角度。但是，針對(duì)所監(jiān)視的方位角范圍ω的接收間隔p的條件相同。

關(guān)于由玻璃層導(dǎo)致的電波衰減，對(duì)原理進(jìn)行敘述。圖15是示出電波入射到一般的風(fēng)擋9的情況的圖。風(fēng)擋9由單一的玻璃層構(gòu)成，具有風(fēng)擋的外表面91和風(fēng)擋的內(nèi)表面92。在車廂內(nèi)13發(fā)送的入射波在風(fēng)擋的內(nèi)表面92與空氣的邊界面921上產(chǎn)生在玻璃層中行進(jìn)的行進(jìn)波以及由邊界面921反射的反射波。在風(fēng)擋的外表面91與空氣的邊界面911上，相對(duì)于在玻璃層中行進(jìn)的入射波，也會(huì)產(chǎn)生向車廂外行進(jìn)的行進(jìn)波以及由邊界面911反射而返回到玻璃層的反射波。進(jìn)而，電波在邊界面911和邊界面921反復(fù)進(jìn)行多重反射。行進(jìn)波的疊加成為向車廂外發(fā)送的發(fā)送波。因此，反射成分越大，會(huì)使發(fā)送波產(chǎn)生越大的損耗。

毫米波段的電波與其它頻帯的電波相比較，玻璃表面處的反射較大。即，反射波的大小相對(duì)于入射波的大小的比率即反射率與其它頻帯的電波相比較大。因此，會(huì)使雷達(dá)波產(chǎn)生較大的損耗。此處，反射率依賴于物質(zhì)的相對(duì)介電常數(shù)，當(dāng)相對(duì)介電常數(shù)較小時(shí)，反射率變小。在本實(shí)施例中，通過(guò)使用具有相對(duì)介電常數(shù)低于玻璃層的相對(duì)介電常數(shù)的樹(shù)脂制的雷達(dá)窗，能夠縮小反射率，抑制雷達(dá)波的損耗。

另外，在風(fēng)擋被安裝于前側(cè)的情況下，風(fēng)擋(風(fēng)擋主體部20)通常是通過(guò)將樹(shù)脂層貼合于2個(gè)玻璃層之間而成的3層的層壓玻璃。該情況下，與單一的玻璃層同樣，也會(huì)使雷達(dá)波產(chǎn)生較大的損耗。

接下來(lái)，對(duì)天線部5的結(jié)構(gòu)的詳細(xì)情況進(jìn)行敘述。圖4是從第1方向觀察時(shí)的天線部5。如前所述，天線部5具有發(fā)送天線部51和接收天線部52。發(fā)送天線部51和接收天線部52分別有一個(gè)發(fā)送喇叭510和3個(gè)接收喇叭521、522、523構(gòu)成。各個(gè)喇叭為截面積從基部7到開(kāi)口部6逐漸增大的形狀。各個(gè)喇叭按照發(fā)送喇叭510、接收喇叭521、522、523的順序，在與第1方向垂直的第2方向(y方向)上具有間隔地進(jìn)行配置。各個(gè)喇叭為朝向第2方向、與第1方向和第2方向所成的面垂直的第3方向(z方向)延伸的矩形狀。接收喇叭521、522、523為相同形狀。發(fā)送喇叭510的長(zhǎng)邊比接收喇叭521、522、523的長(zhǎng)邊長(zhǎng)。此外，發(fā)送喇叭510的短邊比接收喇叭521、522、523的短邊長(zhǎng)。

此處，作為在車載雷達(dá)3中使用的電波，考慮垂直偏振波或水平偏振波。垂直偏振波的電波是電場(chǎng)與電波的行進(jìn)方向垂直的電波，水平偏振波的電波是電場(chǎng)與電波的行進(jìn)方向水平的電波。另外，在本說(shuō)明書(shū)中，垂直偏振波的電波是指垂直偏振成分大于水平偏振成分的電波，也可以并不一定只有垂直偏振成分。相同地，水平偏振波的電波是指水平偏振成分大于垂直偏振成分的電波，也可以并不一定只有水平偏振成分。

圖5是使用垂直偏振波的電波的天線部5。為了簡(jiǎn)化而僅示出接收天線部52。圖5的(a)是從第1方向觀察時(shí)的天線部5，圖5的(b)是從第2方向觀察時(shí)的天線部5的剖視圖，圖5的(c)是從第3方向觀察時(shí)的天線部5的剖視圖。箭頭e示出喇叭內(nèi)部的電場(chǎng)的方向。各個(gè)接收喇叭在基部7與矩形導(dǎo)波管70的端部連接。矩形導(dǎo)波管70的另一個(gè)端部與mmic(單片微波集成電路)(未圖示)連接。矩形導(dǎo)波管70的截面為矩形狀，長(zhǎng)邊wa的寬度需要為λ/2以上。各個(gè)接收喇叭在第2方向上以間隔p進(jìn)行配置。在設(shè)由車載雷達(dá)5監(jiān)視的方位角范圍為ω，自由空間中的電波的波長(zhǎng)為λ時(shí)，根據(jù)算式5，間隔p需要小于λ/2·sinω。例如，當(dāng)方位角范圍ω為50°時(shí)，p需要小于0.65λ。天線部5是通過(guò)鋁等的鑄造而制造出來(lái)的。在鑄造成形中，還考慮到熔融材料的流動(dòng)性以及用于裁切的錐度，各個(gè)接收喇叭之間需要至少取0.5mm左右的厚度?？紤]到各個(gè)接收喇叭之間的厚度時(shí)，在方位角范圍為50°那樣的廣角的情況下難以進(jìn)行制造。

圖6是使用水平偏振波的電波的天線部5。為了簡(jiǎn)化而僅示出接收天線部52。圖6的(a)是從第1方向觀察時(shí)的天線部5，圖6的(b)是從第2方向觀察時(shí)的天線部5的剖視圖，圖6的(c)是從第3方向觀察時(shí)的天線部5的剖視圖。箭頭e示出喇叭內(nèi)部的電場(chǎng)的方向。關(guān)于結(jié)構(gòu)與使用垂直偏振波的電波的天線部5相同的部分省略說(shuō)明。在使用水平偏振波的電波的情況下，短邊的寬度wb沒(méi)有下限值。由此使得各個(gè)接收喇叭的間隔p也沒(méi)有限制，設(shè)計(jì)的自由度提高。由此，在方位角范圍為50°那樣的廣角的情況下，優(yōu)選使用水平偏振波的電波。

接下來(lái)，進(jìn)行使用垂直偏振波的電波或水平偏振波的電波時(shí)的反射率的比較。設(shè)相對(duì)于風(fēng)擋的電波的行進(jìn)方向(第1方向)的傾斜度為τ。圖7示出垂直偏振波的電波和水平偏振波的電波各自的反射率與傾斜度τ之間的關(guān)系。實(shí)線51是垂直偏振波的電波在風(fēng)擋9的邊界面911的反射率，虛線52是水平偏振波的電波在風(fēng)擋9的邊界面911的反射率。玻璃層的相對(duì)介電常數(shù)εr為5～8，在本示例中，εr＝6.5。頻率為毫米波雷達(dá)中使用的76.5ghz。無(wú)論在哪個(gè)傾斜度處，垂直偏振波的電波的反射率都小于水平偏振波的電波的反射率。

根據(jù)以上內(nèi)容，用于車載雷達(dá)時(shí)，使用水平偏振波的電波在天線的設(shè)計(jì)上沒(méi)有限制，還能夠小型化，但是，由于反射率較大，因此以往多使用垂直偏振波的電波。在本發(fā)明中，通過(guò)使用具有相對(duì)介電常數(shù)低于玻璃層的相對(duì)介電常數(shù)的樹(shù)脂制的雷達(dá)窗，在使用水平偏振波的電波的情況下，也能夠減少雷達(dá)波的損耗。因此，既能夠?qū)崿F(xiàn)車載雷達(dá)的小型化，又能減小雷達(dá)波的損耗。

圖8示出使用本發(fā)明中的水平偏振波的電波時(shí)的反射率與傾斜度τ之間的關(guān)系。t為雷達(dá)窗的厚度。雷達(dá)窗4使用一般的樹(shù)脂材料，在該示例中，相對(duì)介電常數(shù)εr為εr＝4，關(guān)于波長(zhǎng)λ，在76.5ghz的條件下，λ＝3.92mm。在邊界面911上的反射波與邊界面921上的反射波成為相反相位的情況下，反射波相抵消，反射率為最小。以下面的算式來(lái)表示反射率為最小時(shí)的雷達(dá)窗的厚度t。(算式7)

t＝(m/2)·λ/√(εr-cos2τ)m為正整數(shù)。

根據(jù)算式7，對(duì)于風(fēng)擋2的傾斜(雷達(dá)窗4的傾斜度)度τ，選擇厚度t。例如，在τ＝30°時(shí)，以實(shí)線71來(lái)表示，t＝4.35mm為最優(yōu)值。虛線72、點(diǎn)劃線73表示t＝4.3，4.4mm時(shí)，標(biāo)準(zhǔn)的制造公差±0.05mm內(nèi)的特性變化。在制造時(shí)，即使厚度t的誤差為最大，反射率為-12db以上(反射損耗換算-0.3db以下)，反射波也被抑制到足夠小。

根據(jù)圖7，當(dāng)現(xiàn)有的風(fēng)擋9的傾斜度τ為大約40°以上時(shí)，即使是水平偏振波，反射率也比較小。由此，本發(fā)明的雷達(dá)窗2被用于風(fēng)擋的傾斜度τ小于約40°的車輛類型時(shí)更有效。

接下來(lái)，對(duì)天線部5和雷達(dá)窗4的尺寸進(jìn)行敘述。圖9的(a)是從第1方向觀察風(fēng)擋時(shí)的圖。圖9的(b)是從第2方向觀察風(fēng)擋時(shí)的剖視圖。天線部5具有一個(gè)發(fā)送喇叭510和多個(gè)接收喇叭521、522···n。雷達(dá)窗4完全覆蓋各個(gè)喇叭的開(kāi)口部6。雷達(dá)窗4具有在第2方向上延伸的第1緣401和第2緣402、以及連接第1緣401和第2緣402的第3緣403和第4緣404。第3緣403位于比第4緣404靠第2方向的正側(cè)的位置。雷達(dá)窗4與天線部5隔開(kāi)間隔地進(jìn)行配置，但是，雷達(dá)窗4也可以與天線部5連接。

當(dāng)所監(jiān)視的方位角范圍ω為ω＝50°時(shí)，設(shè)發(fā)送喇叭和接收喇叭的第2方向上的尺寸(橫向尺寸)分別為bt和br時(shí)，以接收喇叭的間隔p＝2.2mm，bt＝4.6mm，br＝1.7mm進(jìn)行設(shè)定。發(fā)送喇叭的第2方向的尺寸bt滿足在方位角內(nèi)不會(huì)產(chǎn)生零陷(null)的條件即bt＜λ＜sinω。

從乘用車的車廂鏡位置觀察發(fā)動(dòng)機(jī)罩的末端時(shí)的俯角為大約15°。設(shè)發(fā)送喇叭和接收喇叭的第3方向上的尺寸(縱向尺寸)分別為at和ar時(shí)，尺寸被設(shè)定成at＝20mm，ar＝14mm，使得不遮住該范圍的視野。

使發(fā)送波或接收波中的一方的旁瓣的峰值與另一方的零陷對(duì)準(zhǔn)，以減弱仰角范圍內(nèi)的旁瓣的影響。為了進(jìn)一步減低旁瓣，更優(yōu)選將各個(gè)喇叭的縱向尺寸與橫向尺寸的比設(shè)置為1：0.7。

只要發(fā)送喇叭510的開(kāi)口部6與雷達(dá)窗的內(nèi)表面42之間的距離l充分遠(yuǎn)離，來(lái)自發(fā)送喇叭510的放射就成為遠(yuǎn)場(chǎng)。設(shè)此時(shí)的發(fā)送喇叭510的開(kāi)口部6與雷達(dá)窗的內(nèi)表面42之間的距離為lf時(shí)，算式8成立。

(算式8)lf＝20bt2/λ

在l＜lf的區(qū)域(近場(chǎng))，放射場(chǎng)隨著遠(yuǎn)離開(kāi)口而逐漸擴(kuò)大。

圖10示出第2方向位置ut和第3方向位置vt上的放射場(chǎng)的空間功率分布。此處，ut表示距發(fā)送喇叭510的中心軸的第2方向位置，vt表示距發(fā)送喇叭510的中心軸的第3方向位置。空間功率分布表示相對(duì)于中央處的功率密度的相對(duì)值。

關(guān)于之前的發(fā)送喇叭(at＝20mm，bt＝4.6mm)510，圖10的(a)是第3方向位置vt上的包含放射中心軸的第2方向與第3方向所成的面(yz平面)內(nèi)的空間功率分布。虛線81、虛線82、點(diǎn)劃線83、實(shí)線84、點(diǎn)劃線85分別為l＝10、20、30、40、50mm的情況。與l對(duì)應(yīng)地求出讓所需的電波通過(guò)的第3方向位置vt1(雷達(dá)窗4的第2緣402至發(fā)送喇叭510的中心的距離)。此處，設(shè)所需的功率為95％(.屏蔽損耗0.2db)。在圖10的(a)中，◆表示比該符號(hào)靠?jī)?nèi)側(cè)的功率為95％的位置。當(dāng)雷達(dá)窗的傾斜度τ為τ＝30°時(shí)，關(guān)于第3方向位置vt1，vt1＝10mm，l＝大約40mm。vt1以具有少許裕量的方式例如被設(shè)成12mm。雷達(dá)窗4的第1緣401側(cè)如圖9的(b)那樣盡可能接近雷達(dá)窗的內(nèi)表面42地配置在發(fā)送喇叭510的開(kāi)口部6的上緣，并且配置成：在從第1方向觀察時(shí)，雷達(dá)窗4與發(fā)送喇叭510的開(kāi)口部6重合。

接下來(lái)，圖10的(b)是第2方向位置ut上的包含放射中心軸的第1方向與第2方向所成的面(xy平面)內(nèi)的空間功率分布。虛線86、虛線87、點(diǎn)劃線88、實(shí)線89分別為l＝10、20、30、40mm的情況。

與l對(duì)應(yīng)地求出使所需的電波通過(guò)的第2方向位置ut1(從雷達(dá)窗4的第4緣404至發(fā)送喇叭510的中心的距離)。在圖10的(b)中，◆表示比該符號(hào)靠?jī)?nèi)側(cè)的功率為95％的位置。由此求第2方向位置ut1。在vt1＝12mm(l≒40mm)時(shí)，ut1＝22mm。

接下來(lái)，對(duì)于之前的接收喇叭(ar＝14mm，br＝1.7mm)也應(yīng)用同樣的解析。求出從雷達(dá)窗4的第2緣402至接收喇叭n的中心的距離vr1和從雷達(dá)窗4的第3緣403至配置在最末端的接收喇叭n的中心的距離ur1。關(guān)于距離vr1，可以求出vr1＝10mm。此外，將接收喇叭n的橫向尺寸br代入算式8的bt時(shí)，l＞15mm，為遠(yuǎn)場(chǎng)。由此，需要在從喇叭的開(kāi)口中點(diǎn)起50°的范圍內(nèi)設(shè)置雷達(dá)窗4。因此，在vr1＝10mm時(shí)，ur1＝40mm。也可以將ut1、vr1和ur1設(shè)成與vt1同樣地具有適當(dāng)裕量的尺寸。

圖9的(c)示出從第1方向觀察的上述尺寸的雷達(dá)窗4。虛線為滿足發(fā)送喇叭的電場(chǎng)的尺寸條件的外形，點(diǎn)劃線為滿足接收喇叭的電場(chǎng)的尺寸條件的外形。作為滿足兩個(gè)條件的外形，例如還可以選擇圖9的(a)的粗線所示那樣的將梯形和方形組合而成的形狀或圖中粗點(diǎn)劃線那樣的方形狀。反正只要是同時(shí)滿足發(fā)送喇叭的電場(chǎng)的尺寸條件和接收喇叭的電場(chǎng)的尺寸條件的外形即可。

圖11示出本實(shí)施方式的變形例。圖11的(a)是從第2方向觀察本實(shí)施方式的變形例的風(fēng)擋時(shí)的剖視圖。圖11的(b)是從天線部的開(kāi)口部側(cè)觀察圖11的(a)的車載雷達(dá)時(shí)的圖。圖11的(c)是圖11的(b)中的沿a-a線的剖視圖。車載雷達(dá)30的天線部50由貼片天線構(gòu)成的情況不同。天線部50包含分別由貼片天線構(gòu)成的發(fā)送天線部和接收天線部。多個(gè)發(fā)送天線元件和接收天線元件構(gòu)成天線部50的開(kāi)口部60(由虛線圍成的部分)。車載雷達(dá)包含覆蓋天線部50的開(kāi)口部60側(cè)的天線罩(radome)90和覆蓋開(kāi)口部60的相反側(cè)的殼體91。在圖11的(b)中，天線罩90被省略。此處，天線部50的開(kāi)口部60是指放射電波的面。開(kāi)口部還可以改稱為放射面。天線部50的開(kāi)口部60沿著雷達(dá)窗4的內(nèi)表面42進(jìn)行配置。因此，相比于使用喇叭天線的車載雷達(dá)，能夠節(jié)省空間地進(jìn)行配置。天線罩90也可以與雷達(dá)窗4的內(nèi)表面42接觸。天線部50與雷達(dá)窗4是分開(kāi)的部件，天線部50也可以與雷達(dá)窗4連接。

此外，雷達(dá)窗4也可以是透鏡。在雷達(dá)窗4是透鏡的情況下，天線部5與作為透鏡的雷達(dá)窗4一起作為透鏡天線發(fā)揮功能。透鏡的表面也可以是曲面形狀，也可以是平板狀。通過(guò)使用透鏡天線，能夠進(jìn)一步降低風(fēng)擋處的反射損耗。雷達(dá)窗4也可以整體是透鏡，也可以一部分具有透鏡的功能。

圖12示出本實(shí)施方式的變形例。雷達(dá)窗4的側(cè)面43具有凸緣部44，該凸緣部44在雷達(dá)窗4的內(nèi)表面42側(cè)沿著風(fēng)擋主體部20的內(nèi)表面202擴(kuò)展。凸緣部44與風(fēng)擋主體部20的內(nèi)表面202緊密貼合。也可以借助粘接劑等來(lái)緊密貼合。凸緣部44也可以不配置在雷達(dá)窗的側(cè)面43的整體。此外，凸緣部44也可以在雷達(dá)窗的外表面41側(cè)沿著風(fēng)擋主體部的外表面201擴(kuò)展并與風(fēng)擋主體部的外表面201緊密貼合。

只要是該結(jié)構(gòu)，就能夠更加牢固地固定雷達(dá)窗4和風(fēng)擋主體部20。

圖13示出本實(shí)施方式的變形例。雷達(dá)窗4的第1緣401側(cè)的側(cè)面43與風(fēng)擋主體部20不接觸。第1緣401側(cè)的側(cè)面43直接與車體固定。

本發(fā)明還可以換而言之稱作利用收發(fā)的毫米波段的電波來(lái)檢測(cè)周圍的物體的雷達(dá)系統(tǒng)的發(fā)明。雷達(dá)系統(tǒng)具有風(fēng)擋2。風(fēng)擋2具有風(fēng)擋主體部20和雷達(dá)窗4。風(fēng)擋主體部20和雷達(dá)窗4的結(jié)構(gòu)與本實(shí)施例相同。

車輛1不限于乘用車，還可以是卡車、火車等各種用途的車輛。而且，不限于有人駕駛，也可以是工廠內(nèi)的無(wú)人搬運(yùn)車等無(wú)人駕駛車輛。

上述實(shí)施方式和各變形例中的結(jié)構(gòu)只要相互不矛盾，就可以適當(dāng)進(jìn)行組合。

產(chǎn)業(yè)上的可利用性

本發(fā)明的車輛和雷達(dá)系統(tǒng)能夠利用于各種用途。