车辆的制作方法

本发明涉及一种在车厢内设置有天线部的车辆。

背景技术：

存在一种汽车，其将用于放射雷达波、接收反射波的天线装备在前鼻子部分或者后备箱门附近。但是，这些部位在汽车与其他车辆或者物体碰撞时，即使是轻微的碰撞，也是最先变形和破损的部位。安装在此处的雷达也很可能同样发生破损。雷达是用于确保汽车的安全所必需的设备，并不希望由于轻微的碰撞事故便丧失功能。如果自动驾驶得以实用化的话，那么就更是如此了。

若是将雷达装置搭载于车厢内的话，则不易发生这样的情形。但是，却必须透过包含玻璃的风挡来收发雷达波。该情况下，难以避免产生玻璃处的反射和吸收，导致雷达的检测能力受到限制。

因此，欧洲专利第888646号说明书中，公开有这样的方法：在将通信用的天线设置于车厢内时，为了抑制玻璃导致的电波的反射，在玻璃与天线的放射面之间配置介电体中间元件。此外，欧洲专利第888646号说明书中，玻璃与天线之间的电有效间隔被调整为半波长的若干倍。

另外，玻璃的厚度会影响玻璃的表面上的反射波和来自玻璃的背面的反射波的叠加而导致的玻璃整体的反射。但是，通常，不能自由地选择风挡的玻璃的厚度。因此，一直以来没有对来自玻璃背面的反射波的影响进行研究。

技术实现要素：

本发明是面向车辆的，其目的在于通过考虑来自风挡的玻璃背面的反射波来降低透过风挡的发送波的损失。

本发明的一个示例的车辆具有：车体；驱动机构，其使所述车体移动；风挡，其位于车厢内与外部之间，至少所述车厢内侧的表面被玻璃层覆盖；天线部，其被设置在所述车厢内，从所述车厢内透过所述风挡向所述外部发送作为毫米波段电波的发送波，接收从所述外部透过所述风挡入射到所述车厢内的反射波；反射抑制层，其由紧贴在所述风挡的所述天线部侧的表面上的至少1个介电体层构成；高频振荡器，其向所述天线部输出高频电力；以及接收器，其被输入利用所述天线部接收到的电波并输出接收信号。

所述至少1个介电体层的折射率比所述玻璃层的折射率小且比空气的折射率大。所述发送波的相对于所述反射抑制层的水平偏振分量比垂直偏振分量大。

在设主瓣的中心处的所述发送波向所述反射抑制层的入射角为θi、设空气的折射率为ni、设m为所述至少1个介电体层的数量、设从所述天线部侧起第j个介电体层的厚度为dsj并设其折射率为nsj、设所述玻璃层的厚度为dg并设其折射率为ng、设空气中的所述发送波的波长为λ、设m和n为0以上的整数时，满足下述数学式：

【数学式1】

以及

本发明的另一个示例的车辆具有：车体；驱动机构，其使所述车体移动；风挡，其位于车厢内与外部之间，至少所述车厢内侧的表面被玻璃层覆盖；天线部，其被设置在所述车厢内，从所述车厢内透过所述风挡向所述外部发送作为毫米波段电波的发送波，接收从所述外部透过所述风挡入射到所述车厢内的反射波；反射抑制层，其由紧贴在所述风挡的所述天线部侧的表面上的至少1个介电体层构成；高频振荡器，其向所述天线部输出高频电力；以及接收器，其被输入利用所述天线部接收到的电波并输出接收信号。

所述至少1个介电体层的折射率比所述玻璃层的折射率小且比空气的折射率大。所述发送波的相对于所述反射抑制层的垂直偏振分量比水平偏振分量大。

设主瓣的中心处的所述发送波向所述反射抑制层的入射角为θi、设空气的折射率为ni、设m为所述至少1个介电体层的数量、设从所述天线部侧起第j个介电体层的厚度为dsj并设其折射率为nsj、设所述玻璃层的厚度为dg并设其折射率为ng、设与所述玻璃层的所述天线相反侧接触的介电体层或者空气层的折射率为nr、设空气中的所述发送波的波长为λ、设m和n为0以上的整数，满足下述数学式：

【数学式2】

在θi比和中的任意一方都大或者比其中的任意一方都小的情况下，满足和

【数学式3】

在θi与和中的任一方相等或者取它们之间的值的情况下，满足和

根据本发明，能够降低透过风挡的发送波的损失。

参照随附的附图，根据下述进行的该发明的详细说明可以明确上述目的以及其他目的、特征、方式以及优点。

附图说明

图1是简化示出车辆的侧视图。

图2是风挡的剖视图。

图3是风挡的主视图。

图4是雷达装置、风挡以及反射抑制层的剖视图。

图5是示出雷达装置的结构的概要的框图。

图6是示出发送波入射到反射抑制层和最内玻璃层的情形的图。

图7是示出在不存在反射抑制层的情况下发送波入射到最内玻璃层的情形的图。

图8是示出具有多个介电体层的反射抑制层的剖视图。

图9是示出反射抑制层的其他例子的主视图。

图10是示出反射抑制层的其他例子的剖视图。

标号说明

1：车辆；4：反射抑制层；4a：介电体罩；10：车体；12：风挡；13：车厢；15：驱动机构；21：天线部；32：接收器；41～43：介电体层；121：最内玻璃层；312：高频振荡器。

具体实施方式

图1是简化示出本发明的例示性的一个实施方式的车辆1的侧视图。车辆1是乘用车，包含车载用雷达装置11(以下，称为“雷达装置”。)。

雷达装置11用于碰撞避免、辅助驾驶、自动驾驶等。雷达装置11安装在车辆1的风挡12的内表面上，位于车厢13内。车厢13不一定是从外部完全隔离的空间，例如，车顶也可以是开放的。雷达装置11位于安装在风挡12上的后视镜14的前方。车辆1包含车体10和使车体10移动的驱动机构15。驱动机构15由发动机、转向机构、动力传递机构以及车轮等构成。

风挡12被固定于车体10，位于车厢13内和外部之间。风挡12是在2块玻璃之间夹入有膜的夹层玻璃。雷达装置11被直接固定于风挡12的内表面或者借助于托架等安装用部件间接固定于风挡12的内表面。作为其他的安装方式，也可以安装在后视镜(rearviewmirror)或者车顶。在本实施方式中，雷达装置11借助于托架被间接固定于风挡12。

如图2所示，风挡12包含最内玻璃层121、最外玻璃层122以及中间树脂层123。中间树脂层123夹在最内玻璃层121与最外玻璃层122之间。即，从车厢13内观察，最内玻璃层121、中间树脂层123、最外玻璃层122依次排列。在风挡12中，只要车厢13内侧的表面是玻璃层的表面即可，即，只要至少车厢13内侧的表面被玻璃覆盖，则也可以采用其他结构。

在风挡12的车厢13内侧的表面上设置有反射抑制层4。反射抑制层4包含片状的介电体层41。在下文中详细描述介电体层41。在本实施方式中，最内玻璃层121和最外玻璃层122是碱石灰玻璃。最内玻璃层121的光学特性与最外玻璃层122的光学特性可以相同也可以不同。中间树脂层123优选是聚乙烯醇缩丁醛(pvb)。中间树脂层123可以由层叠的多个树脂层构成。

图3和图4是示出安装在风挡12上的雷达装置11的一部分和反射抑制层4的图。在图3中，示出从风挡12的前方观察车厢13内的情形。在图4中，示出与风挡12大致垂直的雷达装置11、风挡12以及反射抑制层4的截面。在图4中，不区分最内玻璃层121、中间树脂层123、最外玻璃层122，以一个层来示出风挡12。

介电体层41粘接于风挡12的车厢13内侧的表面，即，后述的天线部21侧的表面上，紧贴于该表面。介电体层41只覆盖风挡12的一部分。沿着风挡12的表面的介电体层41的宽度随着朝向下方而增大。介电体层41是非晶质树脂片，例如是改性聚苯醚(ppe)。介电体层41也可以由其他材料形成。在雷达装置11包含照相机的情况下，优选介电体层41是透明的。在不妨碍雷达装置11的功能的情况下，介电体层41也可以不透明。

如上所述，雷达装置11借助于省略图示的托架而固定于风挡12。雷达装置11相对于托架装卸自如。雷达装置11包含天线部21和天线罩25。天线部21从车厢13内透过风挡12向外部发送作为雷达波的电波，接收从外部透过风挡12入射到车厢13内的反射波。

天线部21包含发送天线211和多个接收天线212。发送天线211发送为毫米波段电波的发送波。各接收天线212接收发送波引起的反射波。发送天线211和接收天线212例如是喇叭天线。发送天线211和接收天线212也可以是喇叭天线以外的天线。只要是能够收发毫米波的天线，则可以使用任意的天线。优选发送天线211的主瓣的中心的方向，即，主瓣的峰的方向朝向水平方向。在图3的例子中，天线部21包含2个接收天线212。天线部21也可以包含3个以上的接收天线212。天线部21也可以包含多个发送天线211。发送天线和接收天线也可以兼用。

在天线部21的各喇叭天线中，用于收发信号的结构按照mmic(单片微波集成电路)、传送线路(具体而言，微带线路、转换器、波导管)、喇叭部的顺序电连接或者空间连接。通过利用喇叭天线能够将天线的高度方向的幅度抑制得较小并且能够确保增益，能够减小雷达装置11的前方投影面积。由此，能够不妨碍乘客的视野而将雷达装置11配置到前玻璃附近。

天线罩25位于风挡12与天线部21之间，覆盖天线部21的前方。天线罩25由树脂成型。天线罩25的前表面、即外侧的面是黑色的。由此，防止从车外观察时天线部21显眼，确保了车辆1的美观。天线罩25也称作雷达罩。

图5是示出雷达装置11的结构的概要的框图。雷达装置11还包含高频振荡器312、接收器32以及检测部35。接收器32包含混频器321和a/d转换器322。发送天线211与高频振荡器312连接。通过高频振荡器312，高频电力被输出到发送天线211。由此，从发送天线211发出发送波。这里，发送波的相对于反射抑制层4的垂直偏振分量比水平偏振分量大。

各接收天线212与混频器321和a/d转换器322依次连接。a/d转换器322与检测部35连接。在接收天线212中，接收发送波在外部的对象物上反射而获得的反射波。接收天线212接收到的电波的信号被输入混频器321中。来自高频振荡器312的信号也被输入混频器321中，通过合并两个信号来获得表现出发送波与反射波的频率的差的差频信号。差频信号通过a/d转换器322被转换成数字信号，并作为接收信号被输出到检测部35。在检测部35中，通过对差频信号进行傅立叶变换并进一步进行运算处理，来求出对象物的位置、速度等。

接下来，对反射抑制层4进行详细说明。图6是示出发送波入射到反射抑制层4和风挡12的最内玻璃层121(参照图2)的情形的图。另外，发送波的入射角是指发送天线211的主瓣的中心处的发送波的向对象物的入射角。

此处，图6的反射抑制层4的折射率、即介电体层41的折射率比最内玻璃层121的折射率小且比空气的折射率大。因此，与假设省略了介电体层41情况下的风挡12的天线部21侧的表面上的反射率相比，一定程度上降低了介电体层41的天线部21侧的表面411上的反射率。另外，介电体层41的折射率可以通过导入气泡或其他材料来调整。

此处，关注入射到介电体层41、进一步入射到最内玻璃层121并在最内玻璃层121与中间树脂层123之间的边界处反射的发送波。如在图6中用粗箭头所示，从表面411上的a点入射到介电体层41内的发送波在介电体层41与风挡12之间的界面412上的b点处入射到最内玻璃层121。进一步，发送波在最内玻璃层121与中间树脂层123之间的界面124上的c点处反射，作为反射波返回到界面412上的d点。从d点入射到介电体层41的反射波返回到表面411上的e点，从e点进入车厢内。另外，上述说明中的界面和表面上的电波的透过和反射准确来说意思是电波的一部分的透过和反射。

如果透过e点的该反射波与从天线部21侧入射到表面411上的e点并反射的发送波是相反相位的话，即，两者的相位差π的话，则两者抵消。其结果为，入射到表面411并反射的发送波在表面411上的反射被抑制。

以下，对利用在界面124上产生的发送波的反射波同表面411上反射的发送波、即表面411上产生的发送波的反射波之间的干涉来抑制发送波的反射的介电体层41进行说明。在以下的说明中，设发送波向介电体层41的入射角为θi、设发送波在介电体层41中的折射角为θs、设发送波在最内玻璃层121上的折射角为θg、设空气的折射率为ni、设介电体层41的厚度为ds、设介电体层41的折射率为ns、设最内玻璃层121的厚度为dg、设最内玻璃层121的折射率为ng、设空气中的发送波的波长为λ。首先，从点a经由点b、c、d到达点e的光路长度la-e用数学式4表示。

【数学式4】

另一方面，关于从天线部21入射到介电体层41的发送波的行进方向的a点与e点之间的光路长度δ用数学式5表示。

【数学式5】

δ＝2ni(dstanθs+dgtanθg)sinθi。

在发送波的相对于反射抑制层4的水平偏振分量比垂直偏振分量大的情况、即电场的方向与风挡12平行的情况下，在发送波中，水平偏振分量的相对于风挡12和反射抑制层4的特性成为主导。在该情况下，用于使界面124上产生的发送波的反射波与在表面411上反射的发送波在表面411上成为相反相位的条件为数学式6。此处，n为0以上的整数。空气层和中间树脂层123的折射率比最内玻璃层121的折射率ng小。在数学式6中，在从空气层入射到e点的发送波的反射中，相位反转，即，相位错开π。

【数学式6】

la-e＝(n+1)λ+δ

将数学式4和数学式5代入数学式6，则成为数学式7。

【数学式7】

对数学式7进行数学式8那样的变形，进一步变形成数学式9。

【数学式8】

【数学式9】

对于数学式9来说，使用斯内尔定律成为数学式10，进一步变形为数学式11，最终能够得到数学式12。

【数学式10】

【数学式11】

【数学式12】

只要界面124上产生的发送波的反射波与表面411上反射的发送波之间的相位差在(π±π/8)的范围，则能够抑制介电体层41的表面411上的发送波的反射。在该情况下，与发送波向介电体层41的入射角θi、即风挡12的倾斜角相对应的介电体层41的厚度ds和折射率ns的优选的条件为数学式13。

【数学式13】

上述条件的最内玻璃层121的厚度dg适用于在不存在介电体层41的情况下只有最内玻璃层121单体而不利于抑制反射的情况。在该情况下，如图7所示，从点b经由点c到达点d的光路长度lb-d与关于发送波的行进方向的b点和d点之间的光路长度δ’成为数学式14所示的关系，m为0以上的整数。

【数学式14】

按照数学式6对数学式14进行变形，进一步，在允许(π/8)的波长的差的情况下，最内玻璃层121的厚度dg满足数学式15。

【数学式15】

根据以上所述，在最内玻璃层121的厚度dg和折射率ng满足数学式15的条件，并且，发送波的相对于反射抑制层4的水平偏振分量比垂直偏振分量大的情况下，优选介电体层41的厚度ds和折射率ns满足数学式13。由此，能够利用在界面124上产生的发送波的反射波同在表面411上产生的发送波的反射波之间的干涉来抑制发送波的反射。

在发送波的相对于反射抑制层4的垂直偏振分量比水平偏振分量大的情况，即，电场的方向与相对于风挡12的入射面平行的情况下，在发送波中，垂直偏振分量的相对于风挡12和反射抑制层4的特性成为主导。在该情况下，根据θg和与之相对应的布鲁斯特角(brewster′sangle)之间的大小关系以及θi和与之相对应的布鲁斯特角之间的大小关系，la-e中求出的条件发生变化。

与θi相对应的布鲁斯特角θib用数学式16表示。

【数学式16】

能够得到与θg相对应的布鲁斯特角θgb的θi(以下，表述为θigb。)使用中间树脂层123的折射率nr而以数学式17表示。将数学式17变形为数学式18、数学式19之后，能够得到数学式20。

【数学式17】

【数学式18】

【数学式19】

nr²ng²＝ni²(ng²+nr²)sin²θigb。

【数学式20】

由于垂直偏振分量的相位以布鲁斯特角反转，因此，在θi比θib和θigb中的任意一方都大或者比其中的任意一方都小的情况下，介电体层41的优选的条件与数学式13相同。在θi与θib和θigb中的任一方相等或者取这些值之间的值的情况下，介电体层41的优选的条件为从数学式13的条件偏移(λ/2)。

具体而言，在θi比θib和θigb中的任意一方都大或者比其中的任意一方都小的情况下，优选满足数学式13和数学式15，在θi与θib和θigb中的任一方相等或者取这些值之间的值的情况下，优选满足数学式21和数学式22，根据数学式21和数学式22分别导出数学式23和数学式24。

【数学式21】

【数学式22】

lb-d＝λ(m+1)+δ′。

【数学式23】

【数学式24】

如上所述，车辆1在天线部21与风挡12之间具有紧贴在风挡12的表面上的介电体层41。介电体层41的折射率比风挡12的最内玻璃层121的折射率小且比空气的折射率大。此外，介电体层41具有这样的厚度：利用在最内玻璃层121与中间树脂层123紧贴的界面124上产生的发送波的反射波同在表面411上产生的发送波的反射波之间的干涉，来抑制发送波的反射。由此，能够降低透过风挡12的发送波的损失，能够提高电波的收发效率。

优选发送天线211的主瓣的中心处的发送波向反射抑制层4的入射角比10°大。换言之，能够使风挡12相对于发送天线211的放射面大幅倾斜。因此，能够将雷达装置11安装于各种各样设计的车辆1的多种部位。

在反射抑制层4中，也可以设置紧贴在介电体层41的天线部21侧的表面411上的追加介电体层。即，反射抑制层4由至少1个介电体层构成。在图8的例子中，2个介电体层42、43依次层叠在介电体层41的表面411上。介电体层的数量可以是2个，也可以是4个以上。彼此相邻的介电体层紧贴。优选中间介电体层42的折射率比外侧介电体层41的折射率小且比空气的折射率大。优选内侧的介电体层43的折射率比介电体层42的折射率小且比空气的折射率大。这样，能够使介电体层的折射率朝向天线部21逐渐减少来降低各个界面上的反射。

取m为1以上的整数，在反射抑制层4中层积有m个介电体层，设从天线部21侧起第j个介电体层的厚度为dsj并设其折射率为nsj，则，上述数学式13一般能够用数学式25表示。上述数学式23一般能够用数学式26表示。但是，布鲁斯特角的条件中的上述数学式16的ns被替换成ns1。

【数学式25】

【数学式26】

优选的是，从天线部21侧起第2个以后的介电体层的折射率比与天线部21侧相邻的介电体层的折射率大。任意介电体层的折射率都比玻璃层的折射率小且比空气的折射率大。

作为反射抑制层4，也可以设置折射率在厚度方向上逐渐变化的单一介电体层。折射率从入射侧向风挡12逐渐增大。在该情况下，例如，使用厚度1/2的位置上的折射率为代表值来规定上述条件。

图9和图10是示出反射抑制层4a的其他例子的图，示出了安装于风挡12的雷达装置11的一部分和反射抑制层4a。图9和图10分别与图3和图4相对应。

反射抑制层4a为板状，包含至少1个介电体层。反射抑制层4a位于天线部21与风挡12之间，覆盖天线部21的开口的前方。反射抑制层4a兼用作雷达装置11的天线罩。换言之，天线罩兼用作反射抑制层4a。以下，将反射抑制层4a称为“介电体罩4a”。介电体罩4a的介电体层由例如abs树脂、碳酸聚酯树脂、间规立构聚苯乙烯树脂等形成。介电体罩4a具有挠性。

介电体罩4a上设置有2个轴承49。2个轴承49在介电体罩4a的上部固定于天线部21侧的面上。天线部21包含1个轴承261。轴承261设置在天线部21的上部。轴承261位于沿大致水平方向排列的2个轴承49之间。2个轴承49以及1个轴承261共有1个轴262。由此，介电体罩4a的上部被支承为能够相对于天线部21的上部旋转。例如，介电体罩4a相对于天线部21的角度在±10°的程度可变。实际上，轴承261配置于接近风挡12的位置，轴262对介电体罩4a的上部施加朝向风挡12的压力。

介电体罩4a上设置有下侧罩44和杆48。下侧罩44朝向天线部21的下部延伸。下侧罩44包含轴承45。轴承45上连接有杆48的末端。通过轴承45，杆48被支承为能够转动。杆48被插入螺旋弹簧46中。螺旋弹簧46上的轴承45侧的一端固定于杆48。螺旋弹簧46的另一端与设置在天线部21的下部的支承部47接触。螺旋弹簧46对介电体罩4a的下部施加朝向风挡12的压力。其结果为，介电体罩4a在弯曲的同时，紧贴于风挡12的天线部21侧的面上。

在介电体罩4a中，紧贴在风挡12的天线部21侧的表面上的介电体层具有这样的厚度和折射率：利用在风挡12的最内玻璃层121与中间树脂层123紧贴的界面上产生的发送波的反射波同在该介电体层的天线部21侧的表面上产生的发送波的反射波之间的干涉，来抑制发送波的反射。即，满足上述条件。

另外，毫米波段电磁波的折射率与其他频带的折射率存在很大差异，因此，在评价上述数学式时，必须使用针对毫米波段电波的折射率。此外，所谓毫米波段电波是指空气中的波长在1mm至10mm的范围的电波。

上述车辆1中，能够进行各种各样的变形。

风挡12不限于3层的夹层玻璃。也可以是1个玻璃层。在该情况下，上述说明中的中间树脂层123被替换成空气层，上述条件中的折射率nr变成空气层的折射率。

雷达装置11的安装对象并不限定于前玻璃。也可以将雷达装置11安装于后玻璃，进行后方监视。安装位置并不限定于玻璃上。

车辆1不限于乘用车，也可以是卡车、火车等各种各样的用途的车辆。此外，不限定于有人驾驶的车辆，也可以是工厂内的无人运输车等无人驾驶车辆。

关于上述实施方式以及各变形例中的结构，只要不彼此矛盾即可进行适当的组合。

虽然对发明进行了详细描述以及说明，但是，上述说明只是示例性的说明而并非限定性说明。因此，可以说，只要不脱离本发明的范围，可以有多种变形和方式。

本发明的车辆能够用于各种各样的用途。