CN101243328A - 紧凑结构形式的雷达传感器 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种紧凑结构形式的雷达传感器，其中，发射阵列及接收阵列(2，3)连同它们的馈电线(4)设置在一个HF基片的正面上。有源的高频组件(6，7，8，10，11)设置在该HF基片的背面上。所述馈电线(4)与所述背面上的所述高频组件的耦合通过高频耦合装置(5)来实现。
Description
技术领域
本发明涉及紧凑结构形式的雷达传感器。由DE 10300955 A1公知了一种微波雷达发送接收器。在那里在一个基片(Substrat)的上侧上设置有有源的电路部件。在基片本身中以多层结构集成了无源的部件。
背景技术
在先申请DE 102004059332.9也给出了一种雷达发送接收器，其中，在单个芯片上在一个平面中彼此相邻地设置有一个振荡器、一个混频器及一个天线。
对于用作泊车辅助的距离传感器通常使用基于超声波的系统。尽管其作用距离不断增大但超声波传感器达到其物理的极限。超过4米的作用距离则几乎不能用合理的成本来达到。此外借助超声波不能用多普勒分析(Dopplerauswertung)，即不能直接进行速度确定。物体的方位角的确定瞬时地通过交叉回声分析(Kreuzechowertung)来实现，即对于角度信息的确定总是要二个或多个传感器参与。最大的机动车速度受到很大限制，因为出现的风噪不允许分析。超声波传感器必需始终与空气介质直接接触地安装，即它总是在保险扛上可被看到。
发明内容
根据权利要求1的雷达传感器其组成为：一个HF基片；一个发射阵列及至少一个接收阵列，其中，发射阵列及接收阵列包括它们的馈电线在内集成在HF基片的第一面上；HF基片的第二面上具有高频组件，它尤其由一个微波振荡器、发射及接收开关及至少一个接收侧的混频器，该混频器用于至少一个雷达接收信号的降频混频(Herabmischung)；HF基片中的高频耦合装置，用于发射阵列及接收阵列与HF基片的第二面上的高频组件的高频上的耦合；可用该雷达传感器替代超声波传感器，而不需要提供更大的结构空间。相对超声波传感器来说其作用距离可提高5倍。利用从属权利要求的附加措施，可以借助多普勒效应进行直接的速度求值。同样可由单个传感器可获得角度信息，而不用借助两个传感器的交叉回声分析。
根据本发明的实施提供了比根据DE 102004059332.9的解决方案更紧凑的结构。
通过该紧凑的结构可使其外部尺寸及口径(Apertur)与迄今的超声波传感器相协调，以致在安装位置上不需要改变结构及该雷达传感器可安装到一个超声波传感器的支架上。根据本发明的雷达传感器不受风噪的影响，因此它也可用于高速度。可实现在保险杠后面隐蔽的安装。超声波传感器的测量精确度及分辨率，可借助根据本发明的雷达传感器使用在79GHz处UWB(超宽带)带中的可供使用的4GHz的带宽来达到。通过增大作用距离可实现支持驾驶员的新功能，例如新的泊车功能。正是这些新的功能能够获得速度信息及更高的使用速度，例如可用于行人保护领域中的PSS应用或支持用于频繁停车(Stop-and-go)工况的LRR(远程雷达)。
附图说明
以下借助附图来详细地描述本发明。附图表示：
图1：雷达传感器的正面的俯视图，
图2：雷达传感器的背面的俯视图，
图3：用于雷达传感器的信号准备及信号处理的电路框图。
具体实施方式
根据图1，本发明的雷达传感器由一个具有圆形口径的低损耗的HF基片1组成。在该HF基片的正面设置有由四个贴片单元2组成的一个发射阵列及至少一个接收阵列，在该实施例中表示为两个接收阵列，每个接收阵列具有四个贴片单元3。到阵列的信号输入通过馈电线4来实现，这些馈电线例如作为条状线路也设置在HF基片上。贴片单元阵列允许在仰角上聚集射束，例如用于消隐道路的回波干扰。三个阵列的馈电端口借助高频耦合装置5引导到HF基片的背面上，在该所示的实施例中为缝隙耦合器。在HF基片的背面上进行用于雷达传感器发射工作的信号准备及用于该雷达传感器接收工作的信号分析处理。
对于雷达结构，除了接收通道的双重实施外，还可使用例如根据WO 2004/051305 A2或EP 1245964B1的SRR(短程雷达)的设计。根据图2及3，设置有一个优选SiGe(硅-锗)技术的、VCO-MMIC振荡器形式的微波振荡器6。不需要借助标准频率发生器及PLL的稳定，因为基于检测范围对相位噪声的要求没有这么高。这种SiGe VCO仅需要1-2mm2的面积。通过该振荡器-MMICs的典型的对称的输出可并行地提供用于发射路径及接收路径的信号。此时，为了产生一定的带宽，将发射信号以及接收信号输送给快速的、优选以SiGe实现的MMIC开关的发射及接收开关7、8，所述开关借助250ps范围中的极短的脉冲的产生来产生4GHz带宽的频谱。发射脉冲通过发射天线9(贴片2)发射出，接收阵列20及21的接收脉冲分别作为基准提供给两个接收混频器11及12，这两个接收混频器也用MMIC技术构造。通过接收开关7的开关时刻相对发射开关8的开关时刻的在时间上的变化可实现：在接收混频器10及11中选择地接收及由此进行距离扫描。
对HF印刷电路板(HF基片1)的控制及信号的分析处理在一个后置的NF印刷电路板上实现，该NF印刷电路板借助柔性电线连接到HF印刷电路板。NF印刷电路板基本上包括三个组件：作为ASIC(专用集成电路)的电压源13及到机动车的控制装置的接口，作为ASIC的雷达传感器正面的延迟线14形式的控制部分及用于信号处理的具有DSP(数字信号处理)的处理器15。延迟线14被这样地调节，使得在一个待观测的测距单元(Entfernungszelle)中分别在混频器10及11的两个输入端上施加HF信号。混频器10及11的输出端则提供ZF输出信号，这些ZF信号被继续处理以进行距离确定及速度确定(倍频器)。通过两个混频器10及11的雷达信号的相关性可用公知的高分辨的方法实现角度确定。
Claims (10)
1.紧凑结构形式的雷达传感器，包括：
一HF基片(1)，
一发射阵列(2)及至少一个接收阵列(3)，其中发射阵列及接收阵列包括它们的馈电线(4)在内被集成在HF基片的一第一面上，
所述HF基片(1)的一第二面上的高频组件，它尤其由一微波振荡器(6)、发射及接收开关(7，8)及至少一个接收侧的混频器(10，11)，该混频器用于至少一个雷达接收信号的降频混频，
HF基片中的高频耦合装置(5)，用于发射阵列及接收阵列(2，3)的馈电线(4)与该HF基片(1)的所述第二面上的高频组件(6，7，8，10，11)在高频上的耦合。
2.根据权利要求1的雷达传感器，其特征在于：耦合装置(5)由HF基片(1)中的缝隙耦合器组成。
3.根据权利要求1或2的雷达传感器，其特征在于：所述微波振荡器(6)、发射及接收开关(7，8)及接收侧的一个/多个混频器(10，11)分别构造成MMIC组件。
4.根据权利要求1-3中一项的雷达传感器，其特征在于：为了发射及接收开关(7，8)的控制及为了被降频混频的雷达接收信号的分析处理，设置有一单独的组件载体，该组件载体载有ASIC组件以及具有数字信号处理功能的一处理器(15)。
5.根据权利要求4的雷达传感器，其特征在于：该组件载体设置在HF基片(1)的后面及与该HF基片尤其通过一柔性电线形成电连接。
6.根据权利要求1-5中一项的雷达传感器，其特征在于：HF基片(1)具有常规的超声波传感器的外部尺寸，由此该雷达传感器可与一这样的超声波传感器互换。
7.根据权利要求1-6中一项的雷达传感器，其特征在于：对于发射阵列设置有四个贴片单元(2)，对于接收阵列设置有两列、每列各四个贴片单元(3)。
8.根据权利要求1-7中一项的雷达传感器，其特征在于：它取代传统的超声波传感器用作泊车传感器。
9.根据权利要求1-8中一项的雷达传感器，其特征在于：它被构造来借助多普勒效应用于速度求值和/或用于通过两个接收阵列(3)的雷达接收信号的分析处理进行角度确定。
10.根据权利要求1-9中一项的雷达传感器，其特征在于：它以约4GHz的带宽工作在79GHz上。
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