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課題・解決手段

レーダー放射線方向転換テープ(1、2)は、第1の複数の個別のレーダー反射指向性アンテナ(5、11)を含む。各指向性アンテナは、少なくとも3つの長尺状の不均等に離間されたアンテナ導体(10、20、30)を含み、アンテナ導体の長い伸長部は、テープの面内で互いに平行に配置されている。それにより、指向性アンテナは、到来するレーダー放射線の大部分を、アンテナ導体の長い伸長部に直交し、かつテープの面と平行である方向(80)に反射するように動作可能である。

概要

背景

概要

レーダー放射線方向転換テープ(1、2)は、第1の複数の個別のレーダー反射指向性アンテナ(5、11)を含む。各指向性アンテナは、少なくとも3つの長尺状の不均等に離間されたアンテナ導体(10、20、30)を含み、アンテナ導体の長い伸長部は、テープの面内で互いに平行に配置されている。それにより、指向性アンテナは、到来するレーダー放射線の大部分を、アンテナ導体の長い伸長部に直交し、かつテープの面と平行である方向(80)に反射するように動作可能である。

目的

要約すると、一態様では、本開示は、面を画定するなどのために配置可能なレーダー方向転換テープを提供する

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請求項1

面を画定するなどのために配置可能なレーダー方向転換テープ(1、2)であって、前記テープは、第1の複数(200、210)の個別のレーダー反射指向性アンテナ(5、11)を含み、各指向性アンテナは、少なくとも3つの長尺状の不均等に離間されたアンテナ導体(10、20、30)を含み、前記アンテナ導体の長い伸長部が、前記テープの前記面内で互いに平行に配置されることにより、前記指向性アンテナは、到来するレーダー放射線(260)の大部分を、前記アンテナ導体の前記長い伸長部に直交し、かつ前記テープの前記面と平行である方向(80)に方向転換するように動作可能である、前記テープ。

請求項2

前記少なくとも3つの長尺状の不均等に離間されたアンテナ導体は、ダイポール(10)と、反射器(20)と、第1の導波器(30)とを含み、前記ダイポールは、前記反射器と前記第1の導波器との間に配置されており、かつ前記反射器と前記第1の導波器とに隣接している、請求項1に記載のテープ。

請求項3

前記ダイポール(10)は0.15ミリメートル〜15センチメートルの長さを有する、請求項2に記載のテープ。

請求項4

前記ダイポール(10)は0.2ミリメートル〜20ミリメートルの長さを有する、請求項3に記載のテープ。

請求項5

前記第1の導波器(30)は、前記ダイポールの前記長さの10〜30%の距離(d13)だけ前記ダイポール(10)から離間されている、請求項2〜4のいずれか一項に記載のテープ。

請求項6

前記反射器(20)は、前記ダイポールの前記長さの20〜40%の距離(d12)だけ前記ダイポール(10)から離間されている、請求項2〜5のいずれか一項に記載のテープ。

請求項7

前記距離d13と前記距離d12との差は、前記ダイポールの前記長さの5%〜30%である、請求項2〜6のいずれか一項に記載のテープ。

請求項8

前記第1の導波器(30)の長さは、前記ダイポール(10)の前記長さよりも少なくとも10%短い、請求項2〜7のいずれか一項に記載のテープ。

請求項9

前記第1の導波器(30)の前記長さは、前記ダイポール(10)の前記長さよりも10〜30%短い、請求項8に記載のテープ。

請求項10

前記反射器(20)の長さは、前記ダイポール(30)の前記長さよりも少なくとも2%長い、請求項2〜9のいずれか一項に記載のテープ。

請求項11

前記反射器(20)の前記長さは、前記ダイポール(30)の前記長さよりも2〜8%大きい、請求項10に記載のテープ。

請求項12

前記反射器(20)の前記長さは、前記ダイポール(30)の前記長さよりも8〜40%大きい、請求項10に記載のテープ。

請求項13

前記テープは比誘電率(εR)及び設計レーダー周波数(F)を有し、Fは10〜200GHzであり、かつεRは1より大きく10未満であり、c/(F√εR)の実効波長(λ’)が得られ、式中、cは真空中の光速であり、前記ダイポールの長さは前記実効波長の40〜60%であり、前記第1の導波器の長さは前記ダイポールの前記長さよりも15〜25%短く、前記ダイポールと前記第1の導波器との距離(d13)は前記ダイポールの前記長さの15〜25%であり、前記反射器の長さは前記ダイポールの前記長さよりも2〜30%長く、前記反射器と前記ダイポールとの距離(d12)は前記ダイポールの前記長さの25〜35%であり、d12とd13との差は前記ダイポールの前記長さの5%〜30%である、請求項2に記載のテープ。

請求項14

前記少なくとも3つの長尺状の不均等に離間されたアンテナ導体(10、20、30)は、前記アンテナ導体の長い伸長部が前記テープの前記面内で互いに平行に配置されており、八木アンテナ構造を形成するように配置及び適合されている、請求項1〜13のいずれかのうちのいずれか一項に記載のテープ。

請求項15

前記テープは長尺状であり、前記テープの前記面内で、長さ方向(100)及び前記長さ方向に直交する幅方向(110)を規定し、前記第1の複数のアンテナの前記アンテナ導体は、前記テープの前記面内で、前記アンテナ導体の長い伸長部が前記テープの前記長さ方向に直交するように配置されている、請求項1〜14のいずれか一項に記載のテープ。

請求項16

前記第1の複数のアンテナの前記アンテナ導体のうちの少なくとも1つは、導電性材料被覆パターンによって形成されている、請求項1〜15のいずれか一項に記載のテープ。

請求項17

前記第1の複数のアンテナの前記アンテナ導体(10、20、30)のうちの1つ以上を支持する支持体(70)を更に含む、請求項1〜16のいずれか一項に記載のテープ。

請求項18

前記第1の複数の個別のレーダー反射指向性アンテナの全てのアンテナ(5)は、前記第1の複数の個別のレーダー反射指向性アンテナの第1の共通の支配的な反射方向(180)を提供するために前記テープの前記面内で同一の幾何学的方位を有する、請求項1〜17のいずれか一項に記載のテープ。

請求項19

第2の複数(220)の個別のレーダー反射指向性アンテナ(11)を更に含み、前記第2の複数のアンテナの各指向性アンテナが、少なくとも3つの長尺状の不均等に離間されたアンテナ導体(10、20、30)を含み、前記アンテナ導体の長い伸長部が前記テープの前記面内で互いに平行に配置されている、請求項1〜18のいずれか一項に記載のテープ。

請求項20

前記第2の複数(220)の個別のレーダー反射指向性アンテナの全てのアンテナ(11)が、前記第2の複数の個別のレーダー反射指向性アンテナの第2の共通の支配的な反射方向(181)を提供するために前記テープの前記面内で同一の幾何学的方位を有し、前記第1の共通の支配的な反射方向(180)と前記第2の共通の支配的な反射方向(181)との角度は1〜180度である、請求項19に記載のテープ。

請求項21

前記第1及び前記第2の複数のアンテナの前記アンテナの前記アンテナ導体は、同一の支持体(70)上に形成されている、請求項19及び20のいずれか一項に記載のテープ。

請求項22

前記テープの第1主面上の複数の視認可能な再帰反射素子(150)と、前記テープの第2主面上の接着剤(160)とを更に含む、請求項1〜21のいずれか一項に記載のテープ。

技術分野

0001

本開示は、レーダー放射線を好ましい方向に方向転換するテープに関し、このテープは、走行支援する、又は自律走行を容易にするために道路上で使用することができる。

0002

要約すると、一態様では、本開示は、面を画定するなどのために配置可能なレーダー方向転換テープを提供する。テープは、第1の複数の個別のレーダー反射指向性アンテナを含み、各指向性アンテナは、少なくとも3つの長尺状の不均等に離間されたアンテナ導体を含み、アンテナ導体の長い伸長部は、テープの面内で互いに平行に配列されている。それにより、指向性アンテナは、到来するレーダー放射線の大部分を、アンテナ導体の長い伸長部に直交し、かつテープの面と平行である方向に方向転換するように動作可能である。

0003

いくつかの実施形態では、少なくとも3つの長尺状の不均等に離間されたアンテナ導体は、ダイポールと、反射器と、第1の導波器)とを含む。ダイポールは、反射器と第1の導波器との間に配置されており、かつ反射器と第1の導波器とに隣接している。

0004

いくつかの実施形態では、ダイポールは0.15ミリメートル〜15センチ、例えば、0.2ミリメートル〜20ミリメートルの長さを有する。いくつかの実施形態では、第1の導波器は、ダイポールの長さの10〜30%の距離(d13)だけダイポールから離間されている。いくつかの実施形態では、反射器は、ダイポールの長さの20〜40%の距離(d12)だけダイポールから離間されている。いくつかの実施形態では、距離d13と距離d12との差は、ダイポールの長さの5%〜30%である。

0005

いくつかの実施形態では、第1の導波器の長さは、ダイポールの長さよりも少なくとも10%短く、例えば、ダイポールの長さよりも10〜30%短い。いくつかの実施形態では、反射器の長さは、ダイポールの長さよりも少なくとも2%長く、例えば、ダイポール(30)の長さよりも2〜8%大きく、又はダイポール(30)の長さよりも8〜40%大きい。

0006

いくつかの実施形態では、テープは比誘電率(εR)及び設計レーダー周波数(F)を有する。いくつかの実施形態では、Fは10〜200GHzであり、かつεRは1より大きく10未満であり、c/(F√εR)の実効波長(λ’)が得られ、式中、cは真空中の光速である。いくつかの実施形態では、ダイポールの長さは実効波長の40〜60%であり、第1の導波器の長さはダイポールの長さよりも15〜25%短く、ダイポールと第1の導波器との距離(d13)はダイポールの長さの15〜25%であり、反射器の長さはダイポールの長さよりも2〜30%長く、反射器とダイポールの距離(d12)はダイポールの長さの25〜35%であり、d12とd13との差はダイポールの長さの5%〜30%である。

0007

いくつかの実施形態では、少なくとも3つの長尺状の不均等に離間されたアンテナ導体は、アンテナ導体の長い伸長部がテープの面内で互いに平行に配置されており、八木アンテナ構造を形成するように配置及び適合されている。

0008

いくつかの実施形態では、テープは長尺状であり、テープの面内で、長さ方向及び長さ方向に直交する幅方向を規定し、第1の複数のアンテナのアンテナ導体は、テープの面内で、アンテナ導体の長い伸長部がテープの長さ方向に直交するように配置されている。いくつかの実施形態では、第1の複数のアンテナのアンテナ導体のうちの少なくとも1つが、導電性材料被覆パターンによって形成されている。いくつかの実施形態では、テープは、第1の複数のアンテナのアンテナ導体のうちの1つ以上を支持する支持体を更に含む。

0009

いくつかの実施形態では、第1の複数の個別のレーダー反射指向性アンテナの全てのアンテナは、第1の複数の個別のレーダー反射指向性アンテナの第1の共通の支配的な反射方向を提供するためにテープの面内で同一の幾何学的配向を有する。

0010

いくつかの実施形態では、テープは、第2の複数の個別のレーダー反射指向性アンテナを更に含み、第2の複数のアンテナの各指向性アンテナは、少なくとも3つの長尺状の不均等に離間されたアンテナ導体を含み、アンテナ導体の長い伸長部はテープの面内で互いに平行に配置されている。いくつかの実施形態では、第2の複数の個別のレーダー反射指向性アンテナの全てのアンテナは、第2の複数の個別のレーダー反射指向性アンテナの第2の共通の支配的な反射方向を提供するためにテープの面内で同一の幾何学的方位を有し、第1の共通の支配的な反射方向と第2の共通の支配的な反射方向との角度は1〜180度である。いくつかの実施形態では、第1及び第2の複数のアンテナのアンテナ導体が、同一の支持体上に形成されている。

0011

本開示の上記概要は、本発明の各実施形態について記載することを意図するものではない。本発明における1つ以上の実施形態の詳細は、下記の説明にも記載されている。本発明の他の特色、目的、及び利点については、発明を実施するための形態及び特許請求の範囲から明らかとなるであろう。

図面の簡単な説明

0012

本開示のいくつかの実施形態に係るテープ用のレーダー反射指向性アンテナの斜視概略図。
本開示のいくつかの実施形態に係るレーダー方向転換テープの斜視概略図。
本開示のいくつかの実施形態に係る更なるレーダー方向転換テープの斜視概略図。
照射されたレーダー放射線を示す、道路上に貼られた図2のテープ及び道路上で走行している車両の概略上面図。
図4シーンの概略側面図。
反射されたレーダー放射線を示す、図4のシーンの概略上面図。
図6のシーンの概略側面図。

実施例

0013

道路上で車両を安全に運転する際に人間の運転者を支援するために、従来の道路標示交通標識などの標識が使用されている。これらの標識は、人間の目に見えるように設計されている。より最近では、従来の道路標示及び交通標識を撮像する光学カメラに基づく運転者支援システムが一部の車に装備されている。しかしながら、可視カメラによるこのような要素の検出は、雨、霧、粉塵又は他の悪い気象条件によって損なわれる場合がある。最近、赤外線カメラ、超音波駐車アシスト又はレーダーシステムなどの他のセンサシステムが普及している。これらのシステムは、雨、霧又は粉塵を通しても検出可能な標識を利用する。これらは、人間の目にはほとんど見えない。

0014

特に、車線を維持する際、自律的な路面車両を道路の車線内に維持する際、又は道路の方向における車両の位置を決定する際に、人間の運転者を支援するためのレーダーシステムが提案されている。このようなレーダーの大部分は、約1GHz〜300GHzの周波数で動作する。遠距離車両誘導レーダーシステムは、200〜300メートルまでの距離に対して約77GHzのレーダー周波数を使用することが多いが、近距離車両誘導レーダーは、主として、40メートルまでの距離に対して約24GHzで動作する。このようなシステムは、車両を操縦するのに有用とするために、道路上又は道路の隣に、レーダー視認可能な、すなわちレーダー反射性の標識を必要とする。

0015

このような標識は、道路を視覚的に画定する道路標示帯内に収容することができる。欧州特許出願第0135740号は、例えば、道路標示帯及び当該帯の下にある受動構成要素に関する。この受動構成要素は、車両に搭載された受信構成要素にレーダーエネルギーを戻すように設計されている。

0016

米国特許第6,005,511号はレーダー誘導装置に関する。本特許では、パルスが、車道に沿って分散されたストライプによって車両に反射されて戻る。このストライプは、追跡レーダーの動作周波数再帰反射グレーティングローブを生成する周波数選択性表面であると説明されている。

0017

従来のレーダー反射ストライプは、一般に、多少複雑な構造を有するため、製造するのにコストがかかる。また、それらの多くは、車両誘導形状体特有である斜入射及び斜反射に対して最適化されていない。その場合、レーダー照射器は、通常、地面上1メートル未満に設置され、反射されるレーダー信号は、通常数十メートル又は数百メートルの距離にある素子から生じる。

0018

従来技術に照らしてみれば、レーダーを車両誘導形状体に方向転換する能力が改善されており、かつ低コストな方法で製造可能であるテープを提供することが望ましいと思われる。本開示は、これらの課題に対処することを試みる

0019

本開示は、面を画定するなどのために配置可能なレーダー方向変換テープを提供する。テープは、第1の複数の個別のレーダー反射指向性アンテナを含む。各指向性アンテナは、少なくとも3つの長尺状の不均等に離間されたアンテナ導体を含み、アンテナ導体の長い伸長部は、テープの面内で互いに平行に配置されている。それにより、指向性アンテナは、到来するレーダー放射線の大部分を、アンテナ導体の長い伸長部に直交し、かつテープの面に平行である方向に方向転換するように動作可能である。

0020

典型的な車両誘導形状体において高いレーダー強度を提供するために、レーダー放射線をテープの面と平行な方向へと大部分を方向転換すると、レーダービームは、車両から照射され、車両から数十メートル離れたレーダー方向転換テープに浅い角度で当たり、方向転換されて車両に戻る。テープと平行な方向にレーダー放射線の大部分が方向転換されるが、車両に向かう方向は、テープと平行な方向に非常に接近している。これらの2つの方向の間の角度は、通常、1.5°未満である。しかしながら、本開示のレーダー反射指向性アンテナの強度ローブは、大部分が1.5°よりもずっと広い。この理由から、最大強度はテープに平行に方向転換されるが、放射線の大部分は車両に向かって方向転換される。換言すれば、車両は、指向性アンテナの主強度ローブの中心方向に存在する必要はないが、主強度ローブ内にある。ある程度の放射線量は、他の方向、例えば、車両に向かう以外の方向に反射されることによって失われる。指向性アンテナにより、浅い角度で、すなわち、斜入射でテープに入射するレーダー放射線を方向転換してレーダー照射器に向かって強く戻すことができる。

0021

レーダー周波数は、約1GHz〜約300GHzの電磁放射周波数である。レーダー周波数は、例えば、約77GHz又は約24GHzの周波数であってもよい。レーダー波長は、これらのレーダー周波数に対応する波長である。一レーダー周波数において、テープ材料内のレーダー波長は、真空中のレーダー波長とは異なってもよい。材料内のレーダー波長は、実効波長を表すと考えられる。すなわち、例えば、材料の比誘電率εRなどの誘電特性に対して補正されている。一般に、比誘電率εR及び比透磁率μR=1を有する媒体内で、実効波長はλ’=c/(F√εR)である。ここで、cは真空中の光の速度(3.00E+08メートル/秒)であり、Fは真空中のレーダー周波数である。77GHzのレーダー周波数は、真空中の3.9mmのレーダー波長と、εR=2を有する媒体内の2.8mmの実効波長とに相当する。24GHzのレーダー周波数は、真空中の12.5mmの波長と、εR=4を有する媒体内の6.3mmの実効波長とに相当する。

0022

ポリマー材料は、本開示に係るテープのアンテナに埋め込むのに適した材料である。多くのポリマー材料の比誘電率は、例えば、1よりも大きく10以下、例えば、1よりも大きく8以下、1よりも大きく6以下、又は更には2〜4の範囲内である。特定の材料に対する比誘電率の値は、数多くの既存の表から得ることができる。比誘電率は、周波数の関数であることが知られている。従って、標準的な機器及び方法を使用して、意図される使用条件に対して比誘電率を測定してもよい。

0023

本開示に係るレーダー方向転換テープは、通常、テープが使用されることが想定される特定のレーダー周波数、すなわち「設計レーダー周波数」に対して設計される。指向性アンテナの平行なアンテナ導体間の距離は、設計レーダー周波数の実効波長に応じて選択される。また、指向性アンテナのアンテナ導線の長さは、設計レーダー周波数の実効波長に従って選択される。例えば、隣接するアンテナ間の距離などの他のパラメータは、1つのアンテナが隣接するアンテナの性能を妨げないように選択することができる。そのため、アンテナ導体の形状、それらの間隔、サイズ、配置などは、通常、設計レーダー周波数に依存する。

0024

本開示に係るレーダー方向転換テープは、通常、特別なレーダー強度、すなわち「設計レーダー強度」に対して設計される。所与の設計レーダー強度に対し、テープによって車両に向かって反射されるレーダー放射線の強度は、通常、テープの単位面積当たり同一方位の指向性アンテナをより多く有することによって高めることができる。

0025

本開示に係るレーダー方向転換テープは、可撓性であってもよい。従って、テープは屈曲してもよい。これにより、テープをロール状に設けることができる。テープは、平坦化することができ、すなわち平板状にすることができ、又は換言すれば、テープは、面を画定するために配置することができる。テープは一般的に薄いため、平坦化されたテープは面を画定する。この面はまた、テープの面と呼ぶことができる。

0026

本開示に係るテープは適合可能であってもよい。すなわち、テープは、表面に押し当てられているとき、その表面の輪郭を辿るように適合することができる。適合可能なテープは、道路表面表面特徴部にわたって貼るのがより容易である。適合可能な接着テープは、接着剤と道路表面との間により大きな接触面を提供することにより、それらをより確実に道路表面に接着することができる。

0027

一般に、本明細書で記載される他の特徴に依存せず、本開示に係るレーダー方向転換テープは、接着テープ又は自接着テープであってもよい。接着テープは、例えば、ホットメルト接着剤又は感圧性接着剤の層などの接着剤層を含む。この接着剤層により、テープを、恒久的に、又は一時的に道路の表面又は他の表面に付着させることができる。道路表面に対して一時的に付着させるためのテープは、道路表面から着脱可能であってもよい。自接着テープは、道路表面に対して、又は別の表面に対して付着させるために感圧性接着剤の層を含む。

0028

あるいは、本開示に係るテープは、接着剤フリーであってもよい。このような接着剤フリーテープは、テープ内に含まれない別々の粘着要素を介して、又は非粘着手段によって表面に付着することができる。当初は接着剤フリーであるテープに、後の段階で、例えば、表面に付着させる直前に、接着剤が提供されてもよい。従って、接着剤フリーテープは、製造及び/又は用途において向上した汎用性を提供することができる。

0029

指向性アンテナのサイズは、とりわけ、設計レーダー周波数と、アンテナのアンテナ導体が内部に埋め込まれた材料の比誘電率とに依存する。アンテナがより小さい場合、より多くのアンテナを、テープの1平方センチメートル当たりに収容することができる。εR=2の比誘電率を有し、77GHzのレーダー周波数に対して設計されている本開示に係るテープは、テープの1平方センチメートル当たりに、1〜100又は200個の指向性アンテナを含むことができる。

0030

この開示で使用されるように、用語「指向性アンテナ」は、1つの特定の方向において、他の全ての方向におけるアンテナの利得と比較して最大利得を有するアンテナを指す。例えば、照射アンテナでは、単純なダイポールは指向性アンテナとみなされない。その理由は、このダイポールが、ダイポールの長い伸長部に直交する(すなわち、ダイポールの長さ方向に直交する)全ての方向へと均一に放射線を照射し、それらの方向のうちの1つの優先される方向へと大部分を照射することがないためである。しかしながら、八木型アンテナは指向性アンテナとみなされる。その理由は、このアンテナが、アンテナの順方向において最大利得を有するためである。

0031

一般に、用語「アンテナ」は、多くの場合、電磁波を捕捉するため、又は電磁波を照射するためのいずれかの構造を指すことに注意すべきである。しかしながら、アンテナの指向特性は、吸収と照射とで同一であることが知られている。本開示の文脈では、「アンテナ」は、電磁放射線を捕捉し、それを再照射する構造を指す。従って、本開示に係るアンテナは、指向性反射器の機能を果たす。本開示に係るテープでは、指向特性は、とりわけ、指向性アンテナのアンテナ導体のサイズ、位置、配向及び電気的特性によって決定される。

0032

本開示に係るテープの個別のレーダー反射指向性アンテナは、指向性反射を提供するために、アンテナ理論から知られた干渉効果を利用する。アンテナのアンテナ導体間の典型的な間隔及びアンテナ導体の所定の寸法は、テープを設計するための入射レーダー放射線の振幅オーダー、すなわち、1ミリメートルの数分の1から30センチメートルまでの範囲である。

0033

アンテナ導体は、入射放射線を反射又は方向転換又は再照射又は捕捉するために、その形状、サイズ、導電率、又はアンテナの他のアンテナ導体に対するその位置若しくは配向によって適合することができる。アンテナ導体の例は、共振ダイポール、すなわち八木型アンテナにおける導波器又は反射器である。アンテナ導体は、支持体上の導電性材料のトレース又は経路から構成されてもよく、又はそれを含んでもよい。具体的には、アンテナ導体は、ポリマー支持体上の銅トレースから構成されてもよく、又はそれを含んでもよい。あるいは、アンテナ導体は、1本の線又は金属棒から構成されてもよく、又はそれを含んでもよい。一般に、アンテナ導体は、電気的に高導電性である必要があるが、導電性のより低いアンテナ導体も、許容できる性能を提供することができる。

0034

八木式アンテナのように、この開示に係るレーダー方向転換テープ内のアンテナ導体も互いに電気的に接続することができる。あるいは、それらは、互いに電気的に絶縁されてもよい。アンテナ導体が電気的に絶縁されているテープは、より低コストで製造することができる。

0035

この開示に係るテープは、各指向性アンテナ内に少なくとも3つのアンテナ導体を含む。好適に適合され(例えば、長さ及び/又は導電率において)、好適に配置されると、これらのアンテナ導体は、指向性アンテナに指向特性を提供する。アンテナ理論から知られているように、指向性アンテナは、3つ以上のアンテナ導体、例えば4つ、5つ、6つ又はより多くのアンテナ導体を含んでもよい。指向性アンテナの他のアンテナ導体に対して好適にサイズ設定され、配置されると、これらの追加的なアンテナ導体は、例えば、主強度ローブをより狭くし、サイドローブ又は後方反射を低減させることにより、アンテナの指向特性を向上させることができる。

0036

アンテナ理論(例えば、Constantine Balanisによる「Antenna Theory:Analysis and Design」、第4版、又はWarren L.Stutzman及びGary A.Thieleによる「Antenna Theory and Design」、第3版、2012年6月)から、アンテナの3つの平行な長尺状アンテナ導体を配置してアンテナが指向特性を有するようにする方法が知られている。一般に、所与のレーダー波長に対し、3つのアンテナ導体間の間隔は、支配的な反射の所望の方向において構造的干渉が生じるように選択される。アンテナの主強度ローブの幅は、間隔を適切に選択することによって調節することもできる。互いに好適に離間された3つよりも多いアンテナ導体を指向性アンテナが含む場合、主強度ローブをより狭くすることができ、かつサイドローブを抑制することができる。

0037

この開示に係るテープ内の指向性アンテナの主強度ローブは、過度に狭くすべきではなく、例えば、1.5°の半角度よりもさらに狭くすべきではない。その理由は、典型的な車両誘導形状では、ローブ内に車両がもはや存在しない場合があり、その後反射されて車両に戻るレーダー放射線が非常に少なくなるためである。ローブが過度に広い場合、反射されたレーダー放射線は、広範囲の空間角にわたって分散され、そのほとんどは車両に向かって反射されない。いずれの場合でも、反射された放射線は、車両のレーダー受信器によって検出するのがより困難となる。

0038

アンテナは、特に、特定のレーダー波長に対して強い指向特性を有するように適合してもよい。アンテナ導体の寸法は、特定のレーダー波長を用いたアンテナの使用のために適合してもよい。指向性が同一であるアンテナの一方のアンテナ導体と別のアンテナ導体との相対的配置、例えば、一方のアンテナ導体と別のアンテナ導体との間の間隔は、特定のレーダー波長を用いたアンテナの使用のために適合してもよい。このような適合により、指向性アンテナの性能又は利得又は指向特性を改善することができる。

0039

少なくとも3つの長尺状の不均等に離間されたアンテナ導体は、ダイポール、反射器と、第1の導波器とを含んでもよい。その場合、ダイポールは、反射器と第1の導波器との間に配置されている。換言すれば、少なくとも3つのアンテナ導体の第1のアンテナ導体は、ダイポールとして動作可能であってもよく、少なくとも3つのアンテナ導体の第2のアンテナ導体は、反射器として動作可能であってもよく、少なくとも3つのアンテナ導体の第3のアンテナ導体は、第1の導波器として動作可能であってもよい。

0040

この開示では、2つのアンテナ導体は、それらの間に他のアンテナ導体が配置されない場合、隣接していると呼ばれる。第1のアンテナ導体(ダイポール)は、第2のアンテナ導体(反射器)と第3のアンテナ導体(第1の導波器)との間にあり、かつそれらに隣接してもよい。すなわち、ダイポールは、これら3つのアンテナ導体のいずれか2つの間に他のアンテナ導体が配置されていない状態で、反射器と第1の導波管との間に配置することができる。従って、ダイポールは、隣接する反射器と隣接する第1の導波器との間に配置されると言うことができる。このような配置は、アンテナ導体の長い伸長部に直交し、かつテープ面と平行の方向へ、到来するレーダー放射線を特に強く反射するために設けることができる。

0041

本開示の文脈では、3つの長尺状アンテナ導体は、長い伸長部(すなわち、その長さ方向)が面内で互いに平行に配置され、不均等に離間されている。すなわち、第1のアンテナ導体と隣接するアンテナ導体との間隔(d12)は、第1のアンテナ導体と第3のアンテナ導体との間隔(d13)とは異なる。製造公差のため、アンテナ導体間の間隔は、決して正確に等しくならない。従って、この開示では、アンテナ導体は、d12とd13との差が第1の導体の長さの少なくとも5%である。例えば、いくつかの実施形態では第1の導体の長さの少なくとも8%である場合、「不均等に離間された」とみなされる。いくつかの実施形態では、d12とd13との差は、第1の導体の長さの30%以下、例えば、20%以下、又は更には15%以下となる。いくつかの実施形態では、d12とd13との差は、第1の導体の長さの5〜30%、例えば、5〜20%、8〜20%又は更には8〜15%の範囲である。

0042

指向性アンテナの不均等に離間された3つの長尺状のアンテナ導体は直線であってもよい。直線状アンテナ導体は、特に強い指向特性を指向性アンテナに提供することができる。アンテナの主強度ローブをより狭くすると、大部分がより狭い空間へ反射されるレーダー放射線を得ることができ、それにより、車両で受信される反射レーダー信号をより強くすることができ、かつより容易に検出することができる。

0043

いくつかの実施形態では、指向性アンテナは、ただ1つの直線状アンテナ導体を有してもよいが、少なくとも3つのアンテナ導体のうちの他の2つは曲線状とすることができる。同様に、2つのアンテナ導体が直線状であってもよく、1つのみが曲線状であってもよい。このような構成は、各アンテナの指向性を低減するが、それらは、依然として、許容可能な性能を得ることができる。通常、より大きい指向性が要求される。その理由は、大きな指向性により、レーダー放射線を照射する時の電力を低減することができ、又は反射されたレーダー放射線を検出する時の感度を低減することができるためである。しかしながら、特定の適用のシナリオにおいて、又は特定の状況下では、例えば、車両とテープとの相対位置が広い範囲で変化する場合、指向性の低減が要求されることがある。

0044

アンテナ導体は、長尺状であり、かつテープの面内で互いに平行である。各アンテナ導体は中点を有してもよい。中点は、アンテナ導体の幾何学的中心であると理解される。指向性アンテナの全てのアンテナ導体の中点を直線上に配置することができる。直線は、アンテナ導体に直交する、すなわち、アンテナ導体の長い伸長部に直交することができる。このような配置は、アンテナの良好な指向特性を提供する。

0045

アンテナ理論から知られているように、ダイポール、導波器(単数又は複数)及び反射器の相対的な長さは、アンテナの利得及び指向特性に好ましい影響を与える。共振ダイポールとして効率的に機能させるために、すなわち、レーダー放射線を効率的に吸収及び再照射するために、ダイポールの長さは、指向性アンテナが設計されるレーダー放射線の実効波長の半分とする必要がある。実効波長は、アンテナ導体が埋め込まれている媒体内のレーダー放射線の波長である。

0046

従って、いくつかの実施形態では、ダイポールは、約0.15ミリメートル(εR=10の比誘電率を有する媒体内で300GHzのレーダー周波数の場合)〜15センチメートル(1GHzかつεR=1の場合)の長さを有してもよく、又は、換言すれば、ダイポールは、約0.15ミリメートル〜15センチメートルの長さを有してもよい。車両及び交通誘導において使用することが予想されるレーダー周波数の範囲は、10〜200GHz、例えば、20〜100GHzである。これにより、予想されるダイポールの長さの範囲は、それぞれ約0.2〜20mm及び約0.4〜10mmになる。例えば、εR=4,を有する材料内でレーダー周波数が77GHzのとき、例示的な指向性アンテナは、約1mmの長さのダイポールを有してもよい。

0047

半波長と一致しない長さを有するダイポールは、依然として、より劣るが、それでも潜在的に許容可能な程度に動作する。幾何学的制約又は他の考慮により、特定のダイポールの長さが要求される場合がある。そのため、この開示のいくつかの実施形態に係るテープでは、ダイポールの長さは、実効レーダー波長の半分よりも最大10%短く、例えば、最大5%短くてもよい。いくつかの実施形態では、ダイポールの長さは、実効レーダー波長の半分よりも最大10%長く、例えば、最大5%長くてもよい。

0048

一般的に、第1の導波器の長さは、好適なインピーダンス適合を提供するために、実効波長の半分よりも幾分短く、例えば、少なくとも5%、少なくとも10%短く、又は更には少なくとも15%短くする必要がある。いくつかの実施形態では、第1の導波器の長さは、例えば、実効波長の半分の30%以下であり、例えば、25%以下である。第1の導波器は、その長さがより短い、又はより長い場合でも、依然として、より劣るが、それでも潜在的に許容可能な程度に動作する。例えば、第1の導波器は、その長さがダイポールの長さ、すなわち、実効波長の半分に等しい場合でも、ある程度動作する。そのため、一般に、第1の導波器の長さは、ダイポールの長さに等しくてもよく、又はそれより小さくてもよい。

0049

いくつかの実施形態では、第1の導波器の長い伸長部、すなわち長さは、ダイポールの長さよりも有利に約20%短い(すなわち、ダイポールの長さの約80%)。例えば、いくつかの実施形態では、第1の導波器の長さは、ダイポールの長さよりも10〜30%、例えば、15〜25%、又は更には18〜22%短い。それにより、第1の導波器は、共振ダイポールのインピーダンス値周囲媒体のインピーダンス値との間のインピーダンスを提供し、より良好な指向特性及び/又はより高い利得をもたらす。上述した例示的な指向性アンテナでは、第1の導波器の長さは0.78mmであってもよい。

0050

レーダー放射線を効率的に反射するために、反射器は、ダイポールよりも長くする必要がある。一般に、その長さは、ダイポールの長さ、すなわち実効波長の半分と、レーダー放射線の完全な実効波長との間にする必要がある。多くの指向性アンテナの場合、最良の性能、例えば、最良の指向特性は、反射器をダイポールよりも約5%長くする、例えば、2〜8%、3〜7%、又は更には4〜6%長くすることによって得られる。上述した例示的なアンテナでは、反射器は1.02mmの長さを有する。

0051

他のアンテナ形状では、反射器がダイポールよりも少なくとも8%長い、例えば、10%又は更には20%長い場合、指向特性にとって有利であることが分かっている。しかしながら、異なる長さを有する反射器は、依然として、効率がより低くても、許容できる程度に動作し得る。従って、一般に、反射器の長さは、ダイポールの長さに等しくてもよく、又はそれより大きくてもよい。いくつかの実施形態では、反射器の長さは、ダイポールの40%以下、例えば、30%以下である。

0052

本開示に係る特定の指向性アンテナでは、ダイポールは、反射器と第1の導波器との間に配置されている。導体間の相対距離は、アンテナの指向特性に影響を与える。便宜上、第1の導体と第2の導体(例えば、ダイポールと反射器)との間隔を距離d12と呼ぶ。同様に、第1の導体と第3の導体(例えば、ダイポールと導波器)との間隔を距離d13と呼ぶ。

0053

多くのアンテナ形状では、第1の導波器を、ダイポールの長さの約20%(例えば、15〜25%、例えば、18〜22%、又は更には19〜21%)の距離(d13)でダイポールから配置することが有利であると分かっている。第1の導波器とダイポールとの他の距離は、依然として、最適とは言えないが許容可能であり得、ある程度の性能を提供する。性能のより広い範囲での変動を許容する場合、第1の導波器は、ダイポールの長さの10%〜30%の距離だけダイポールから離間してもよい。

0054

第1の導波器が、ダイポールの長さの20%又は約20%の距離だけダイポールから離間されている場合、その配置は、特に高いアンテナの利得を提供することが予想され、到来するレーダー放射線の大部分を、アンテナ導体の長い伸長部に直交し、かつテープ面と平行な方向へ更に強く反射することができる。77GHz用の例示的な指向性アンテナでは、第1の導波器のダイポールからの間隔は0.19mmである。

0055

多くのアンテナ形状では、反射器を、ダイポールの長さの約30%(例えば、25〜35%、28〜32%、又は更には29〜31%)の距離d12でダイポールから配置することが有利であると分かっている。反射器とダイポールとの他の距離は、依然として、最適とは言えないが許容可能であり得るある程度の性能を提供する。性能のより広い範囲での変動を許容する場合、反射器は、ダイポールの長さの20%〜40%の距離だけダイポールから離間してもよい。

0056

反射器が、ダイポールの長さの30%又は約30%の距離だけダイポールから離間されている場合、その配置は、特に高いアンテナ利得を提供することが予想され、到来するレーダー放射線の大部分を、アンテナ導体の長い伸長部に直交し、かつテープ面と平行な方向へ更に強く反射することができる。77GHz用の上述の例示的な指向性アンテナでは、第1の導波器のダイポールからの間隔は0.29mmである。

0057

上述した好ましい距離を組み合わせることにより、特に強い指向特性及び高利得を有するアンテナを得ることができる。従って、第1の導波器は、ダイポールの長さの20%又は約20%の距離だけダイポールから離間されてもよく、反射器は、ダイポールの長さの30%又は約30%の距離だけダイポールから離間してもよい。この反射器、ダイポール及び導波器の配置は、特に高いアンテナの利得を提供することが予想され、到来するレーダー放射線の大部分を、アンテナ導体の長い伸長部に直交し、かつテープ面と平行な方向へ更に強く反射することができる。

0058

「不均等に離間された」状態にするためには、距離d12(例えば、ダイポールと第1の導波器との間隔)と距離d13(例えば、ダイポールと反射器との間隔)との差を、ダイポールの長さの少なくとも5%、例えば、いくつかの実施形態ではダイポールの長さの少なくとも8%にしなければならならない。いくつかの実施形態では、d12とd13との差は、ダイポールの長さの30%%以下、例えば、20%以下、又は更には15%以下となる。いくつかの実施形態では、d12とd13との差は、ダイポールの長さの5〜30%、例えば、5〜20%、8〜20%、又は更には8〜15%の範囲である。

0059

指向性アンテナは、テープの面内に、3つのアンテナ導体と平行に配置された第4のアンテナ導体を含んでもよい。この第4のアンテナ導体は、第1の導波器が、ダイポールと第4のアンテナ導体との間に平行になるように配置され、かつこれらに隣接するように配置されている。この第4の導体は、第2の導波器として動作可能であってもよい。第2の導波器を有するアンテナは、優勢的な反射方向により高いアンテナ利得及びアンテナのより強い指向特性を提供することができる。

0060

1つよりも多い導波器をアンテナが有する場合、更なる導波器(単数又は複数)が適切に配置され、構成されるのであれば、アンテナの指向特性は一般的に改善される。当業者がアンテナ理論から知るように、第2の導波器の存在は、他の全てのアンテナ導体の最適な形状及び配置に影響を与える。更なる導波器の配置及び長さを調節して、指向特性、動作帯域幅及びアンテナ利得のうちの1つ以上を最適化することができる。良好な指向特性のためには、第2の導波器を、第1の導波器よりも短く、例えば、約5%短くする必要がある。いくつかの実施形態では、第1の導波器から第2の導波器までの距離を、第1の導波器からダイポールまでの距離よりも長くする、例えば、約30%長くする必要がある。

0061

不均等に離間された少なくとも3つの長尺状のアンテナ導体は、アンテナ導体の長い伸長部がテープの面内で互いに平行に配置されており、八木型アンテナ構造を形成するように配置及び適合することができる。八木アンテナ又は八木・宇田アンテナは、アンテナ理論において知られている。これらのアンテナは、そのダイポール、導波器及び反射器の面内に、強い指向特性及び高いアンテナ利得を提供する。八木型アンテナ構造は、本明細書で使用される場合、ダイポールと、ダイポールの一方の側にある反射器と、ダイポールの反対側にある1つ以上の導波器とを有するアンテナを指す。ダイポール、反射器及び導波器は、全て長尺状、直線状であり、かつ互いに平行である。ダイポール、反射器及び導波器中心点は、ダイポールの長い伸長部に直交する直線上に配置されている。ダイポールは、電気的に短絡されており、実効レーダー波長の半分の長さを有するが、導波器はダイポールよりも短く、反射器はダイポールよりも長い。反射器とダイポールとの間隔はダイポールの長さの約30%であり、導波器とダイポールとの間隔はダイポールの長さの約20%である。正確な形状は、導波器の数並びに所望の指向特性及び利得などの他の要因に依存する。

0062

第1の複数の個別のレーダー反射指向性アンテナの全てのアンテナは、第1の複数の個別のレーダー反射指向性アンテナに共通の支配的な反射方向を提供するためにテープ面内に同一の幾何学的配向を有することができる。同一の幾何学的配向は、互いに平行である個別のアンテナの支配的な反射方向に対応する。共通の反射方向は、他の潜在的な反射方向と比較したとき、共通の支配的な反射方向、すなわち、複数のアンテナの大部分が反射する方向であってもよい。

0063

上記のようなテープは、第2の複数の個別のレーダー反射指向性アンテナを更に含んでもよい。その場合、第2の複数のアンテナの各指向性アンテナは、不均等に離間された少なくとも3つの長尺状のアンテナ導体を含み、アンテナ導体の長い伸長部は、テープの面内で互いに平行に配置されている。これらのアンテナ導体は直線状又は曲線状であってもよい。第2の複数のアンテナは、レーダー放射線の大部分を異なる方向に反射するために、又はレーダー放射線を異なる反射強度で反射するために、又は異なる実効波長を有するレーダー放射線を反射するために構成され、かつ/又は方向付けられ、かつ/又は設計されてもよい。それにより、テープがより多用途になり得る。

0064

第1の複数のアンテナの全てのアンテナは、互いに平行に方向付けられてもよい。第2の複数の全てのアンテナは、互いに平行に方向付けられてもよい。第2の複数の全てのアンテナは、第1の複数のアンテナのアンテナと平行に、又はそれとは逆平行に方向付けられてもよい。それらはまた、テープの面内で、第1の複数のアンテナとの角度を形成するように方向付けられてもよい。

0065

テープが支持体及び第2の複数のアンテナを含む場合、支持体は、第1の複数のアンテナのアンテナ導体を支持している第1の支持部分と、第2の複数のアンテナのアンテナ導体を支持している第2の支持部分とを含んでもよい。

0066

支持体は、2つの対向する主面を有してもよい。その場合、第1の複数のアンテナを一方の主面上に配置してもよく、第2の複数のアンテナを支持体の対向する主面上に配置してもよい。

0067

第1及び第2の複数のアンテナのアンテナ導体は、同一の支持体上に形成してもよい。それらは、例えば、同一の支持体テープ上に形成してもよい。

0068

支持体は更に、アンテナ導体が無い1つ以上の間隙をテープの面内に含んでもよい。このようなアンテナが無い間隙は、アンテナを有するテープの部分の間に配置されている。アンテナが無い間隙及びアンテナ支持部分は任意のサイズを有することができ、例えば、テープが道路表面に付着されている場合、走行方向に測定して、10センチメートル、20センチメートル、50センチメートル、100センチメートルの間隙、又はそれよりも長い間隙を有することができる。間隙及び部分の長さは、車両が道路に沿って走行するときに、レーダーが反射される時間とレーダーが反射されない時間とが交互になるようにすることができる。アンテナが無い間隙及びアンテナ支持部分の出現は、テープから方向転換されたレーダーを迷走レーダー信号から区別するために使用することができる。いくつかの実施形態では、アンテナが無い間隙とアンテナ支持部分との相対的な長さを利用して、光学バーコードと同様の情報を符号化することができる。符号化され得る例示的な情報としては、速度制限交差点の存在、カーブの存在、又は特定の距離におけるレーダー誘導の終了に関するものが挙げられる。

0069

上記のように、本開示のレーダー反射テープは、第2の複数の個別のレーダー反射指向性アンテナを更に含んでもよい。その場合、第2の複数のアンテナの各指向性アンテナは、不均等に離間された少なくとも3つの長尺状のアンテナ導体を含み、アンテナ導体の長い伸長部は、テープ面内に互いに平行に配置されている。これらのアンテナ導体は直線状であってもよい。第2の複数のアンテナは、第2の複数のアンテナのアンテナ導体の長い伸長部が、テープの面内で、第1の複数のアンテナのアンテナ導体の長い伸長部に対して1°又は約1°〜180°又は約180°の角度で方向付けられるように配置してもよい。

0070

この第2の複数の指向性アンテナは、到来するレーダー放射線の大部分を、第1の複数の指向性アンテナの支配的な反射方向とは異なる第2の方向へ反射するように動作可能であってもよい。それにより、レーダー方向転換テープは、2つの異なる方向から入射するレーダー放射線に対して反射性であってもよく、第1の方向から入射するレーダー放射線の大部分をその第1の方向へ反射して戻すと共に、第2の方向から入射するレーダー放射線の大部分をその第2の方向へ独立して、かつ同時に反射して戻すことができる。従って、テープは、道路上の車両の2つの走行方向に対して使用可能であってもよい。互いに対して180°の配向で方向付けられると、第1の複数の指向性アンテナは、道路上の一方向に走行している車両を誘導するのを補助することができ、一方、第2の複数は、同一の道路上を反対方向に走行している車両を誘導するのを補助することができる。

0071

本開示に係るレーダー方向転換テープは長尺状であってもよい。テープは、平坦化されたとき、例えば、道路の表面上に貼られたときに長尺状であってもよい。テープは、テープの面内に、長さ方向及びテープに直交する幅方向を規定することができる。テープが長尺状である場合、長さ方向は、テープの長い伸長部の方向である。

0072

アンテナ導体は、テープの面内で、アンテナ導体の長い伸長部がテープの長さ方向に直交するように配置してもよい。この配置は、テープの長さ方向とほぼ平行な方向へレーダー放射線の大部分を反射することができる。ほとんどの車両誘導用レーダー反射テープは、その長さ方向が車両の走行方向に平行な状態で適用されることが想定されるため、この大部分が反射される方向は、多くのシナリオにおいて、レーダー放射線を照射した車両に戻る反射を強くする。

0073

テープは、可撓性又は屈曲可能であってもよい。可撓性又は屈曲可能なテープを丸めてロール状のテープを形成することができる。テープ内に含まれるアンテナ導体は、可撓性又は屈曲可能であってもよく、それによりテープの可撓性を支援する。あるいは、アンテナ導体は剛性であってもよい。剛性のアンテナ導体は、より良好な反射特性をテープに提供することができる。

0074

テープは、テープの2つの対向する主面の間に基材を含んでもよい。第1の複数の個別のレーダー反射指向性アンテナは、基材によって支持してもよい。第2の複数の個別のレーダー反射指向性アンテナをテープが含む場合、第1の複数及び/又は第2の複数の個別のレーダー反射指向性アンテナは、基材によって支持してもよい。第1及び/又は第2の複数の個別のレーダー反射指向性アンテナを基材内に埋め込む、すなわち、基材内部に配置し、基材によって囲むことができる。アンテナをテープの基材によって支持することにより、又は基材内に埋め込むことにより、アンテナをテープに確実にボンディングすることが容易となり得る。それにより基材は、特定の機械的支持及び保護をアンテナに提供することができ、それによりレーダー反射テープの寿命をより長くすることができる。

0075

あるいは、アンテナをテープの表面上、例えば、外部表面上に配置してもよい。特に、アンテナは、テープを道路の表面に付着させた後に露出されるテープの表面上に配置してもよい。この場合、入射するレーダー放射線の反射をより強くすることができる。

0076

例えば、マスクコーティングリソグラフィレーザーアブレーション又はプリンティングなどの既知の技術を利用して、本開示に係るアンテナのアンテナ導体を作製することができる。第1の複数のアンテナのアンテナ導体のうちの1つ以上又は全ては、導電性材料の被覆パターンによって形成してもよい。全てのアンテナのアンテナ導体のうちの1つ以上又は全ては、導電性材料の被覆パターンによって形成してもよい。好ましい実施形態では、全てのアンテナ導体は、導電性材料の被覆パターンによって形成される。パターンは、テープの基材の表面上に直接被覆してもよい。パターンは、基材の表面上に被覆してもよい。テープは、第1主面と、対向する第2主面とを含んでもよく、第1主面上には複数の視認可能な再帰反射素子があり、第2主面上には接着剤がある。このようなテープでは、被覆パターンは層を形成することができる。被覆パターンの層は、第1主面上の複数の視認可能な再帰反射素子と第2主面上の接着剤との間に配置してもよい。

0077

一般に、本開示に係るテープは、支持体、例えば、支持体層を含んでもよい。支持体は、アンテナ導体のうちの1つ以上又は全てを支持してもよい。支持体は、第1の複数のアンテナのアンテナ導体の全てを支持してもよい。第2の複数のアンテナが存在する場合、支持体は、第1の複数及び第2の複数のアンテナのアンテナ導体の全てを支持してもよい。

0078

支持体は支持体層であってもよい。アンテナ導体の1つ以上又は全ては、支持体層上に被覆された導電性材料のパターンによって形成してもよい。支持体層は、レーダー方向転換テープ内に含まれてもよい。換言すれば、テープは支持体層を更に含んでもよい。その場合、アンテナ導体のうちの1つ以上又は全ては、支持体層上に被覆された導電性材料のパターンによって形成されている。支持体層が、支持体層上に被覆された導電性材料のパターンを支持して、このパターンがアンテナのアンテナ導体を形成してもよい。支持体層は、支持体層上に被覆された導電性材料のパターンを支持してもよく、このパターンは、第1の複数のアンテナのアンテナ導体を形成する。

0079

本開示に係るテープを製造する場合、テープを組み立てる前に支持体にアンテナ導体を設けることができる。これにより、テープアセンブリが、より多用途かつ低コストになり得る。

0080

特に、第1主面と、対向する第2主面とを含むテープであって、複数の視認可能な再帰反射素子が第1主面上にあり、接着剤が第2主面上にあるテープは、アンテナ導体を支持する支持体を更に含んでもよい。支持体は、第1主面上の複数の視認可能な再帰反射素子と第2主面上の接着剤との間に配置してもよい。支持体は支持体層であってもよい。支持体層は、ポリマー材料の支持体層、又はポリマー材料を含む支持体層であってもよい。

0081

一般的に、本明細書に記載されたようなテープは、第1主表面と、対向する第2主面とを含んでもよい。テープは、複数の視認可能な再帰反射素子を第1主面上に含んでもよい。再帰反射素子は、夜間のテープの視認性を改善する役割を果たす。従って、本開示のレーダー方向転換テープは、レーダー反射作用を有しつつ人間に視認可能である道路標示のために使用することができる。

0082

再帰反射素子の存在又は不存在に依存せず、テープは、第2主面上に接着剤を含んでもよい。接着剤により、テープを道路表面に付着することが容易になる。

0083

ここで、特定の実施形態を例示する以下の図を参照して、本開示の概念をより詳細に説明する。図をより明確にするため、いくつかの寸法又は長さは、誇張されており、縮尺どおりではない場合がある。その結果、ある特定の寸法及び角度は、それらが現実にあるよりも大きく、又は小さく見える場合がある。

0084

図1は、個別のレーダー反射指向性アンテナ5の斜視図である。アンテナ5は、不均等に離間された3つの直線状、長尺状のアンテナ導体、すなわち、第1のアンテナ導体10、第2のアンテナ導体20及び第3のアンテナ導体30を含む。これらのアンテナ導体は、その長い伸長部が1つの幾何学的面内で互いに平行になるように配置されている。アンテナ導体10、20、30の中心点50は、アンテナ導体10、20、30の長い伸長部に直交している対称軸60上にある。

0085

アンテナ導体10、20、30は、不均等に離間されて配置されており、第1のアンテナ導体10と第2のアンテナ導体20との距離d12は、対称軸60に沿って測定すると、第1のアンテナ導体10と第3のアンテナ導体30との距離d13よりも長い。距離d12は、第1のアンテナ導体10の長さLの約30%であるのに対し、距離d13は、第1のアンテナ導体10の長さLの約20%である。

0086

この実施形態では、アンテナ導体10、20、30は、支持体70上に被覆された導電性金属のパターンとして形成されている。支持体70は、薄い可撓性の電気絶縁性ポリマーフィルムである。アンテナ導体10、20、30は非常に薄いため、アンテナ導体の厚さ、すなわち、支持体70の面に垂直な方向へのアンテナ導体の伸びは描かれていない。

0087

アンテナ導体10、20、30は、所望の周波数のレーダー放射線を反射するための指向性アンテナ5を形成する。例えば、約77GHzの周波数の目標周波数において、真空波長は約4mmである。次に、この放射線を効率的に反射するために、第1のアンテナ導体の長さLは、その波長の約半分、すなわち約2mmとなる。指向性アンテナ5の反射特性は、長さLを調節することにより、他の波長、例えば、実効波長に調節することができる。

0088

利得及び指向特性は、長さ、すなわち、対称軸60に直交するアンテナ導体10、20、30の長い伸長部を調節することによって更に改善することができる。第3のアンテナ導体30が第1のアンテナ導体10よりも約20%短く、かつ第1のアンテナ導体20が第1のアンテナ導体10よりも約5%長い場合、いくつかの用途において有利であることが分かっている。

0089

既知のアンテナ理論によれば、3つのアンテナ導体10、20、30を離間して配置することにより、到来するレーダー放射の大部分を、第2のアンテナ導体20から第3のアンテナ導体30の方向に向いている対称軸60に沿った方向に反射するアンテナが形成される。この支配的な反射の一方向は、矢印80によって示されている。矢印の方向80は、以下、「反射方向」とも呼ばれる。アンテナ理論によれば、到来するレーダー波は、第2のアンテナ導体20及び第3のアンテナ導体30から反射されることにより、第1のアンテナ導体10を励振する。共振効果のため、第1のアンテナ導体10はレーダー波を再照射し、再照射された波は、第2のアンテナ導体20及び第3のアンテナ導体30により、位相シフトを伴って再度反射される。再照射された波と反射された波とが重畳され、レーダー波の大部分が、矢印80の反射方向に反射され、他の方向にはほとんど反射されない。この効果により、アンテナ5が指向性反射器になる。

0090

方向80とは逆平行の方向から到達するレーダー波は、第1のアンテナ導体10を特に強く励振する。それにより、再照射された信号は一般的により強くなる。従って、アンテナ5は、到来する信号が反射方向80とは逆平行の方向から到達するとき、最も強い反射信号を反射方向80に提供する。他の方向から到達する信号も大部分が反射方向80に反射されるが、より弱いと考えられる。

0091

個別のレーダー反射指向性アンテナ5は、既知の八木アンテナ又は八木・宇田アンテナに類似している。八木型アンテナの用語を使用すると、第1のアンテナ導体10は共振ダイポール又はダイポールと呼ぶことができ、第2のアンテナ導体20は反射器と呼ぶことができ、第3のアンテナ導体30は導波器又は第1の導波器と呼ぶことができるが、アンテナには、その指向特性を向上させるために更なる導波器が装備されてもよい。ダイポール10は、反射器20と導波器30との間に配置されている。

0092

個別のレーダー反射指向性アンテナ5は、その幾何学的及び電気的設計パラメータに応じて、異なる指向特性及び利得を提供することができ、したがって、車両誘導システムにおける特定のレーダー反射形状に設計することができる。

0093

アンテナ5と同様の複数の個別のアンテナを、レーダー方向転換テープ内に収容することができる。アンテナ5は比較的小型であるが、多数のそのようなアンテナ5が互いに隣接し、かつそれらの支配的な反射方向80が平行に方向付けられており、到来するレーダービームの大部分を反射する。それにより、結果的に反射された信号全体がより強くなる。

0094

図2は、本開示に係るレーダー反射テープ1の斜視概略図である。このテープは、図1に示した複数の個別のレーダー反射指向性アンテナ5を含む。テープ1は、テープ1の本体内に埋め込まれたアンテナ5をより良く示すために、その最上層が部分的に除去された状態で示されている。アンテナ5を除き、テープ1は、アンテナ5の電気特性に影響を与えないように、いかなる導電性材料も含まない。

0095

テープ1は、長さ方向100と、それに直交する幅方向110とにおいて伸長している。厚さ120は、それらの両方に直交する。テープ1は、第1主面130と、対向する第2主面とを有する。第2主面は、図2では見えない。その第1主面130上に、テープ1は、複数の視認可能な再帰反射素子150を含む。これらの素子150は、例えば、車両のヘッドライトによって適切に照明されたとき、夜間においてテープ表面の可視性を提供する。テープ1は、その第2主面上に接着剤の層160を含む。この層により、テープ1を道路の表面に粘着的に付着させることができる。

0096

支持体70は、図1に示すように、テープ1内に埋め込まれている。支持体70は、テープ1の上部本体層170と下部本体層190との間に配置されている。支持体70は、多数のアンテナ5を支持し、複数200のアンテナ5を形成する。アンテナ5は、全て、同一の幾何学的面内に、すなわち支持体70の面内に3つの平行な対称軸60のうちの1つに沿って配置されている。全てのアンテナ5は、それらの反射方向80が互いに平行になるように方向付けられている。従って、個別のアンテナ5の反射方向80は、複数200のアンテナ5の共通の反射方向180を形成するように組み合わされている。アンテナ5は、共通の反射方向180がテープの面内にあり、かつテープ1の長さ方向100と平行になるように方向付けられている。

0097

その代わりに、アンテナ5の全て又は一部を上部本体層170上に配置することが考えられる。それらは、再帰反射素子150の下で、上部本体層170上に配置してもよい。再帰反射素子150の存在は、テープ1のレーダー反射機能にとって重要ではない。再帰反射素子150が存在しない場合、アンテナ5は、上部本体層170の上部表面上に配置することができる。その場合、アンテナ5は、摩耗及び環境的な影響から最上層によって保護することができ、したがってそれらは最上層と上部本体層170との間に埋め込まれる。

0098

複数のアンテナを、同一のレーダー反射テープ内で異なる方向に方向付けることができる。これを図3に示す。この図は、図2視点と同様に、本開示に係る更なるレーダー方向転換テープの斜視図である。レーダー反射テープ2は、本開示に係るテープである。このテープは、図2に示したテープ1と同様である。ただし、このテープが、第1の複数の個別のレーダー反射指向性アンテナ5、すなわち第1の複数210と、更に、第2の複数の個別のレーダー反射指向性アンテナ11、すなわち第2の複数220とを含むことを除く。第2の複数220のアンテナ11は、第1の複数の、すなわち第1の複数210のアンテナ5と同一であり、それらのアンテナは、同一の幾何学的面内に、かつ同一の支持体70上に配置されている。第1の複数210のアンテナ5は、支持体70の第1の部分(図3の左側の部分)に配置されており、第2の複数220のアンテナ11は、支持体70の第2の部分(図3の右側の部分)に配置されている。

0099

第2の複数220のアンテナ11は、全て、同一の幾何学的面、すなわち支持体70の面内に3つの平行な対称軸61のうちの1つに沿って配置されている。第2の複数220の全てのアンテナ11は、それらの反射方向81が互いに平行になるように方向付けられている。従って、個別のアンテナ11の反射方向81は、第2の複数220のアンテナ11の共通の反射方向181を形成するように組み合わされている。アンテナ11は、第2の複数220の共通の反射方向181がテープ2の面内にあり、かつ第1の複数210の共通の反射方向180に直交するように方向付けられている。共通の反射方向181は、テープ2の長さ方向100にも直交する。

0100

2つの複数210、220のアンテナ5、11は、2つの支配的な反射方向を有するテープ2を提供する。これらの反射方向、すなわち第1の複数210の反射方向180と第2の複数220の反射方向181とは互いに直交する。いくつかの実施形態では、2つの支配的な反射方向以外の配置が可能である。一般的に、2つの支配的な反射方向の間の角度は、1〜180度の範囲であってもよい。いくつかの実施形態では、追加的な複数の個別のレーダー反射指向性アンテナのそれぞれが、それ自体、個別に選択された支配的な反射方向を有する。

0101

図3に示した実施形態では、複数210、220の個別のアンテナ5、11は同一である。すなわち、それらのアンテナ導体10、20、30の配置及び作用は同一である。しかしながら、それらは異なることが可能であり、それにより、第1の複数210のアンテナ5は、第2の複数220のアンテナ11とは異なる指向特性又は利得を有することが考えられる。それらは、例えば、支配的な反射率のより狭いローブを有するように設計してもよい。また、支持体70の単位面積当たりのアンテナ5、11の密度は、一方の複数210、220から他方の複数まで変化してもよい。1つの複数200、210、220の範囲内でアンテナ5、11の位置が対称軸に沿って整列されていることが重要ではないことに注意されたい。それらが共通の方位を有する限り、すなわち、それらの反射方向80、81が平行である限り、支持体70全体にわたるそれらの空間分布は変化してもよく、更にはランダムであってもよい。

0102

一般的に、任意の特定の実施形態に関係なく、種々の複数200、210、220のアンテナ5、11が空間的に分離されることは重要ではない。異なる反射方向80、81を有するアンテナ5、11の位置を支持体70上で混在させることができる。製造効率のため、2つ又はそれ以上の別々の支持体70を提供することが望ましい場合がある。それにより、1つの支持体70は、1つの方向に方向付けられたアンテナ5、11を支持し、別の支持体70は、テープ1、2の長さ方向100に対して別の方向に方向付けられたアンテナ5、11を支持する。この場合、支持体70を、1つの面内で、例えば、互いに隣接するように、又は一方が他方の上方となるように、テープ1、2の本体内に適用することができる。

0103

一般的に、任意の特定の実施形態に関係なく、アンテナ5、11を支持するための支持体70が存在することは重要ではない。支持体70が存在しないときには、任意の方位の任意の数の個別のアンテナ5、11を、テープ1、2内に、又はテープ1、2の表面上に配置してもよい。

0104

テープ1、2内のアンテナ5、11の配置がどのようなものであっても、アンテナ10、11を互いに最小距離で配置することは有利となり得る。それにより、アンテナ5、11は、隣接するアンテナ5、11のレーダー反射特性に影響を与えない。

0105

本開示のレーダー方向転換テープ1、2は、通常、道路を標示するために使用することができる。それにより、道路標示は、自律車両を道路上で誘導することを容易にする。有用な形状では、テープ1、2は、その長さ方向100が道路の長さ方向、すなわち道路を辿る車両の走行方向である状態で道路上に貼られている。この幾何関係図4及び5の概略図に示す。ここで、図4は、道路240上を走行方向300に、すなわち、これらの図の右に向かって走行している車両230を上面図で示す。車両230上に搭載されたレーダー照射器250は、レーダービーム260をほぼ走行方向300に照射する。ビーム260のローブは、レーダービーム260の角度強度分布を示す。

0106

道路240は、図2に示したレーダー反射テープ1によって横方向に区切られている。テープ1は、その長さ方向100が車両230の走行方向300に整列されているように、すなわち、走行方向と平行に、又は逆平行に方向付けられているように貼り付けられている。この走行方向は、実質的に道路240の方向、すなわち「道路方向」270でもある。従って、テープ1の個別のアンテナの対称軸は、道路方向270に整列されている、すなわち、道路方向と平行である。テープ1は、複数のアンテナの共通の反射方向が、走行方向300及び道路方向270と平行であるように、又はそれらと逆平行であるように配置することができる。

0107

図4では、車230は、道路240の右側を走行しており、テープ1は、道路240の右側に貼られている。この場合、共通の反射方向が、道路240の右側を走行している車の走行方向300に対して逆平行になるようにテープ1を方向付けることが有利である。この配置は、レーダービームのより強い反射を提供する。

0108

レーダービーム260は、テープの信号領域280においてテープ1に当たる。この領域は、車両230前方の数十メートルの距離にある。明らかに、信号領域280は、車両230が走行するにつれて、ほぼ車両の速度で前方に移動する。有利には、レーダー照射器250は、最大強度のレーダービーム260が、レーダー照射器250から所望の、場合により所定の距離でテープ1上に照射されるように調節されている。車両をスムーズに誘導するためには、レーダーが、車両前方のおよそ数十メートル又は数百メートルを捕捉することが一般的に要求される。図4のシーンは、側面図で図5に概略化されている。レーダービーム260は、道路表面からの反射又はいかなる歪みも考慮することなく照射されるように図示されている。レーダービーム260は、軸対称強度分布を有してもよいが、レーダービーム260の実際の「形状」は重要ではない。

0109

図4及び5は、レーダー照射器250によって照射されたレーダービーム260を示しているが、図6及び7は、それぞれ、図4及び5のシーン並びに反射されたレーダー放射線290を上面図及び側面図で視覚化している。一旦、レーダービーム260のレーダーパルスがテープ1の信号領域280に当たると、レーダー放射線は、信号領域280内のテープ1のアンテナによって捕捉される。アンテナの反射方向がテープ1の面と逆平行きに方向付けられているため、可能な最大効率ではないが、浅い角度で到達するレーダービーム260は高効率で捕捉される。

0110

アンテナの第1のアンテナ導体、例えば、ダイポールが電気的に励振され、レーダーパルスを反射方向に再照射する。反射されたレーダービーム290の角度強度分布は、アンテナの指向特性によって決定される。反射された放射線290の最大強度の支配的な反射方向は、一般的に、テープ1の面内にあり、かつテープ1の長さ方向にあるが、十分な強度で反射されたレーダービーム290が車両上のレーダー照射器250に向かって反射されるように、アンテナの指向特性を調節することができる。そして、その反射されたレーダービームがそこで検出される。

0111

いくつかの実施形態では、レーダー照射器250は、レーダー検出器として機能するようにも設計することができる。いくつかの実施形態では、1つ以上の別々のレーダー検出器が使用されてもよい。いくつかの実施形態では、第2のレーダー照射器は、第1のレーダー照射器と同一の周波数、又はそれとは異なる周波数で動作することが求められる場合がある。次に、検出された反射信号は、テープ及び道路に対する車両の位置に関する追加情報を提供するために処理することができる。

0112

テープ1は道路の右側に沿って図示されているが、例えば、道路の左側、車線のセンターライン、車線間の境界、又はこれらの任意の組み合わせを含む他の位置も有用である。テープの位置に応じて、各種のアンテナ領域の支配的な反射方向を調節してもよい。

0113

例えば、第1の反射方向を有する第1の複数と、第1の反射方向とは逆平行である第2の反射方向を有する第2の複数とを含むことが望ましい場合がある。このようなテープは、テープの長さ方向と平行な両方向に走行する車両によって使用することができ、入射レーダーを反射する。

0114

いくつかの実施形態では、アンテナの反射方向をテープの長さ方向とは平行ではないように配置することが望ましい場合がある。例えば、より大きな反射強度がテープからある程度横方向の車両によって受信されるように、反射方向を調節することが望ましい場合がある。

0115

本開示に基づき、当業者は、特定のレーダー周波数に対してアンテナ及びテープを設計することができる。例えば、比誘電率(εR)及び設計レーダー周波数(F)を有し、ここでFが1〜300GHz(例えば、10〜200GHz)であり、かつεRが1より大きく10未満であるテープの場合、得られる実効波長(λ’)はc/(F√(εR))となる。式中、cは真空中の光速である。次に、アンテナを組み立てることができる。その場合、ダイポールの長さは実効波長の40〜60%の間であり、第1の導波器の長さはダイポールの長さよりも15〜25%短く、ダイポールと第1の導波器との距離(d13)はダイポールの長さの15〜25%であり、反射器の長さはダイポールの長さよりも2〜30%長く、反射器とダイポールとの距離(d12)はダイポールの長さの25〜35%であり、d12とd13との差はダイポールの長さの5%〜30%である。

0116

例示的なアンテナを表1にまとめる。24GHzの例に対しては2及び6の比誘電率(εR)が選択される一方、77GHzに対しては4及び8の比誘電率(εR)が選択される。

0117

ダイポールの長さは、±10%の範囲で、実効波長の半分となるように選択される。反射器の長さは、ダイポールの長さの102〜108%の範囲で、ダイポールよりも5%長くなる(すなわち、ダイポールの105%)ように選択される。ダイポールと反射器との間隔(d12)は、25〜35%の範囲でダイポールの長さの30%となるように選択される。

0118

導波器の長さは、ダイポールよりも20%短く(すなわち、ダイポールの長さの80%)、かつダイポールの長さの75〜85%の範囲をとるように選択される。ダイポールと導波器との間隔(d23)は、15〜25%の範囲でダイポールの長さの20%となるように選択される。ダイポールの長さの30%の距離d12とダイポールの長さの20%の距離d23とに対し、d12とd23との差はダイポールの長さの10%であることに注意されたい。他の選択を行って、他の距離の差、例えば、少なくとも5%を達成してもよい。

0119

これらのアンテナは、単に本明細書に記載された各種の設計検討の使用を例示するものであり、当業者は、この開示の教示に基づいて他の選択を行うことが可能である。例えば、1〜300GHzのレーダー周波数が可能であるが、24GHz及び77GHzのみに対するアンテナ設計が示されている。

0120

一般に、算出された寸法は、多くの用途に許容できる良好な性能を提供する。しかしながら、これらの値はまた、優れた開始点を限られた量の通常の実験に提供し、それにより良い性能を得ることができる。

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