[发明专利]天线、雷达设备和信号处理方法

说明书

相关申请的交叉引用

本申请基于并要求于2013年8月26日提交的日本专利申请第2013-174905号的优先权。

技术领域

本发明涉及能够输出发射波的天线。

背景技术

过去，车载式雷达设备推导目标的位置。目标的位置的推导被执行如下。从雷达设备的发射天线输出的发射波被从目标反射。雷达设备的接收天线接收从目标反射的反射波。

雷达设备基于在输出发射波之后直到接收到反射波为止的时间差来推导目标相对于雷达设备的距离(下文中，称其为垂直距离)。另外，雷达设备基于目标相对于雷达设备的角度来推导目标与雷达设备的车宽距离(下文中，称其为水平距离)。即，雷达设备根据目标的垂直距离和水平距离推导目标相对于道路表面的水平方向的位置。另外，雷达设备推导其他车辆相对于车辆的相对速度。

雷达设备推导的目标例如是在垂直于道路表面的方向上与车辆基本上相同的高度处存在的其他车辆(下文中，称其为其他车辆)。雷达设备将目标在水平方向上的位置和相对速度输出到车辆控制装置。因此，车辆控制装置基于目标在水平方向上的位置和相对速度执行各种车辆控制。

车辆控制装置执行多种类型的车辆控制。车辆控制的示例包括ACC(自适应巡航控制)控制和PCS(预防碰撞安全系统)控制。ACC控制是驱动车辆CR以在保持车辆与在前车辆之间的给定的车辆间距离的状态下跟随在车辆前面行驶的其他车辆(下文中，称其为在前车辆)的控制。PCS控制是当碰撞发生时保护车辆的乘员免受影响的控制。

由于车辆控制装置主要用于跟随在前车辆以便执行ACC控制，因此雷达设备优选地以相对窄的角度执行远程波束辐射(distant beam radiation)。例如，要求当水平距离在自身车道(self-lane)内(约±1.8m的水平距离内)时，在预定垂直距离内(约150m的垂直距离内)的发射范围内输出发射波。所述约±1.8m的水平距离是在车宽方向上的自身车道的距离。也就是说，其是将自身车道的宽度设置为约3.6m并且将雷达设备的位置设置为±0m的水平距离时的车宽方向的距离。

另外，由于需要检测与倾斜地位于车辆前方以及直接面向前方的对象碰撞的可能性以允许车辆控制装置执行对车辆的PCS控制，因此雷达设备优选地在相对宽的范围内执行近程波束辐射(close-range beam radiation)。例如，要求当水平距离为约±7.2m内时，在预定垂直距离内(约80m的垂直距离内)的发射范围内输出发射波。所述约±7.2m的水平距离是包括自身车道和与自身车道相邻的左行车道和右行车道中的任一个的车宽方向的距离。也就是说，其是将与自身车道相邻的行车道的每个宽度设置为约3.6m，并且将雷达设备的位置设置为±0m的水平距离时的车宽方向的距离。

此外，除了道路表面上的其他车辆外，雷达设备可推导在垂直于道路表面的方向上在道路之上的具有特定高度(例如，约4.5m)的物体(例如，指示牌)的垂直距离和水平距离。如果在道路之上的物体被推导，则雷达设备将水平方向的位置和相对速度输出至车辆控制装置。因此，在道路之上的物体相对于车辆的垂直距离等于或小于预定距离的情况下，车辆控制装置可执行例如PCS控制。然而，虽然相对于车辆的垂直距离较短，但是在道路之上的物体是与车辆碰撞的风险小的目标。出于该原因，在道路之上的物体是不需要车辆控制装置进行车辆控制的目标。因此，要求雷达设备推导目标在垂直于道路表面的方向上的角度以区分该目标和在垂直于道路表面的方向上具有特定高度的目标。

在车辆控制装置执行多种类型的车辆控制的情况下，需要适合于每种控制的发射范围。出于该原因，雷达设备的天线必须设置有具有不同发射范围的多个发射天线。另外，在雷达设备推导目标在水平方向和垂直方向上相对于道路表面的角度的情况下，考虑将接收天线相对于电介质基板的基板表面布置在水平方向和垂直方向上。在这种情况下，在专利文献1中公开了一种用于布置接收天线的技术。

专利文献1：第H11-287857A号日本专利申请公布。

然而，为推导目标在水平方向和垂直方向上相对于道路表面的角度，增加了设置在雷达设备的天线中的接收天线的数量，从而显著地增大了布置有发射天线和接收天线的天线的面积。另外，在增加发射天线的数量以允许车辆控制装置执行多种类型的车辆控制的情况下，进一步增大了天线的面积。

随着天线的面积的增大，包括天线的雷达设备自身的尺寸增大。如果雷达设备的尺寸变大，则难以将雷达设备安装于车辆的有限安装空间。

发明内容

本发明的目的是提供一种用于减小雷达设备的尺寸的技术。