CN103229072B - 用于机动车的雷达传感器、尤其是rca传感器 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于机动车的雷达传感器，所述雷达传感器具有平面组合天线形式的发射天线(Tx)，所述发射天线具有多个并排设置的天线元件(10，12)，所述雷达传感器具有用于向所述天线元件提供微波功率的馈给网络(22)，其特征在于，所述馈给网络(22)被构造用于以相反的相位向每对彼此直接相邻的天线元件(10，12)提供微波功率。

Description

用于机动车的雷达传感器、尤其是RCA传感器
技术领域
本发明涉及一种用于机动车的雷达传感器，所述雷达传感器具有平面组合天线形式的发射天线，所述平面组合天线具有多个并排设置的天线元件，所述雷达传感器还具有用于将微波功率输送至天线元件的馈给网络。
背景技术
为了在机动车中使用而设置的雷达传感器天线通常实现为HF衬底上的贴片天线。这允许雷达传感器的成本有利的构造。通过组合天线的使用能够实现雷达传感器在方位方面和/或在俯仰方面所期望的方向特性，而不需要雷达透镜。为了雷达信号的发射和反射信号的接收通常使用分开的天线。可以通过以下方式实现发射天线在方位方面所期望的方向特性：相位相同地向多个并排设置在衬底上的天线元件输送微波功率。然后由于干涉形成雷达波束，其主发射方向与衬底平面垂直地定向并且所述雷达波束覆盖从约-45℃至约+45℃的方位角范围。在接收侧也使用多个并排设置的天线元件或者贴片，但它们属于不同的接收通道，使得根据由不同的天线元件接收的信号之间的相位差能够推断出物体的方位角。
本发明尤其涉及用于机动车的雷达传感机构，所述雷达传感机构例如在RCA系统(Rear Cross Alert：后方横向警告)中能够实现横向交通的监视，所述RCA系统在从停车位中倒出或者驶入时支持驾驶员，其方式是对在垂直于车辆纵向延伸的车道或停车位通道上接近的车辆进行警告。在这种情况下，雷达传感机构必须能够定位在车辆的纵向上与车辆仅仅具有较小距离但以大方位角位于自身车辆的右侧或左侧的物体。
发明内容
本发明的任务是，提供一种简单构造且成本有利的雷达传感机构，所述雷达传感机构允许定位自身车辆两侧的较大方位角下的物体。
根据本发明，所述任务借助开头所述类型的雷达传感器解决，其中所述馈给网络被构造用于以相反的相位向每对彼此直接相邻的天线元件提供微波功率。
由于由不同的天线元件发射的雷达波之间的干涉，出现显著的旁瓣的形成，使得微波功率的大部分在大方位角下发射——即例如在-90°至45°和+45°至+90°的角度范围内。通过所述方式能够实现借助唯一的雷达传感器检测从左或右接近自身车辆的横向交通。
本发明的有利构型和扩展方案在从属权利要求中说明。
在一种优选实施方式中，所述馈给网络如此构造，使得所发射的微波的振幅逐个天线元件变化，例如从天线元件行的一个端部向相对置的端部减小。由此，所发射的雷达射束的角度分布变得均匀，从而在很大程度上封闭主瓣和旁瓣之间的定位间隙。
根据本发明的一种扩展方案，馈给网络可如此切换，使得可以在0°和180°之间切换每第二个天线元件的相位。如果同相地控制所有天线，则得到传统的雷达传感器，其允许以相对较大的定位深度定位-45°至+45°的角度范围内的物体。通过每第二个天线元件的相位的切换得到对于横向交通的定位最优的方向特性。
附图说明
以下根据附图详细说明本发明的实施例。
图1示出多个在未示出的衬底上设置成水平的行的天线元件的示意图，具有各个天线元件的相位分配和振幅分配的说明；
图2示出根据图1的天线布置和相位分配和振幅分配的天线图；
图3示出根据本发明的一种实施方式的雷达传感器的原理概图；
图4示出根据一种变换的实施例的雷达传感器的原理概图；
图5示出根据本发明的RCA雷达传感器的定位图。
具体实施方式
在图1中示出了6个天线元件10、12，它们在未示出的HF衬底上设置成水平的行。所述天线元件在此表示为各个贴片。各个贴片之间的间距不需要一致。
通过稍后详细说明的馈给网络，天线元件10、12获得微波信号，所述微波信号随后应作为雷达射束发射。
在图1中同样说明了天线元件10、12的相位分配和振幅分配。天线元件10——即行中的第一天线元件、第三天线元件和第五天线元件获得同相信号(0°)。位于所述天线元件10之间的天线元件12的相位同样是彼此同相的(180°)，但与天线元件10的相位相反。所述信号的振幅在天线元件的行上从左向右线性减小。如果最左侧的天线元件10的振幅归一化为1.0，则在所述示例中振幅逐个天线元件分别减小0.15。
图2示出由在图1中示出的相位分配和振幅分配导致的天线图。图2中的曲线14作为方位角的函数说明由天线元件10、12发射的雷达射束的相对功率。由于由各个天线元件10、12发射的射束分量之间的干涉，在方位角±70°时出现显著的最大值。在较小的方位角时出现其他次最大值。在方位角0°时，替代主最大值出现浅的最小值。通过根据图1的不均匀的振幅分配实现了天线图中的最小值相对较弱，使得功率几乎均匀地分布在-90°至+90°的整个方位角范围上。
图3示出具有根据图1的发射天线布置的雷达传感器的重要组件的详细电路图。
六个天线元件10、12共同形成发射天线Tx。在所述示例中，其他四个天线元件16以均匀的横向间距设置并且共同形成接收天线Rx。天线元件10、12和16分别由一列贴片18组成，微波信号同相位地耦合到所述一列贴片中。因此，由于干涉在俯仰方面获得在0°俯仰角(垂直于衬底)时具有显著主最大值的方向特性。所述主最大值在约-45°到约+45°的角度范围上延伸。与此相反，旁瓣仅仅微弱地构成。
与此相反，在方位方面，发射天线Tx的方向特性相应于根据附图2的天线图，从而在不使用雷达透镜的情况下在总体上获得在垂直线上成束但在水平线上宽地扇状打开的雷达射束。
用于发射天线Tx的微波功率由振荡器20产生并且通过半并行的馈给网络22输送给各个天线元件10、12。所述网络从振荡器20的输出端分叉为分别通到天线元件10、12之一的并行分支。在此如此选择印制导线的布置，使得从振荡器20的输出端到相应的天线元件的输入端的信号路径分别相差半个波长。通过所述方式实现在图1中示出的相位分配。为了调节所述振幅分配，馈给网络22的每个分支(除最左侧的分支)包含一个所谓的阻抗变换器24，借助所述阻抗变换器以所期望的程度匹配传递到相关天线元件的功率。
接收天线Rx的四个天线元件16与一个四通道混频器26连接，所述四通道混频器将从每个单个天线元件16接收的信号与由振荡器20提供的发送信号进行混频。在四通道混频器26的输出端28上作为混频结果获得中频信号，所述中频信号的频率相应于由发射天线Tx发射的射束与同时由接收天线Tx的相关天线元件16接收的射束之间的频率差。因为振荡器20的频率被斜坡状地调制(FMCW雷达；Frequency Modulated Continuous Wave：频率调制连续波)，所以中频信号的频率不仅与信号传播时间并且因此与所定位的物体的间距有关而且与多普勒偏移并且因此与物体的相对速度有关。中频信号之间的相位差代表由不同天线元件16接收的雷达回波之间的相应相位差。所述相位差取决于至并排设置的天线元件16的信号路径的不同长度并且因此给出关于所定位的物体的方位角的说明。
中频信号的分析处理本身是已知的并且在此不进行详细描述。
发射天线的天线元件10、12和接收天线的天线元件16以及馈给网络22可以通过微带技术构造在共同的衬底上，所述衬底也容纳四通道混频器26和振荡器20以及必要时雷达传感器的其他组件。
图4示出根据一种变换的实施例的雷达传感器。替代图3中的馈给网络22，在此设置馈给网络22′，其中每个第二个分支——即分别引向天线元件12之一的分支设置有一个相位转换开关30。根据开关状态，在相位转换开关中由振荡器20提供的信号的相位旋转180°或者保持不变。三个相位转换开关30由一个共同的控制单元32控制。
在旋转相位的运行模式中，方向特性相应于根据图2的天线图。与此相反，在相位保持不变的运行模式中，在方位方面获得与俯仰方面类似地成束的射束，使得能够在较大距离的情况下定位-45°到+45°的角度范围内的物体。因此，借助于所述控制单元32可以使雷达传感器的运行方式匹配于相应的交通状况。
阻抗变换器24在根据图4的雷达传感器中在无相位反转的运行模式中导致主瓣的轻微衰减。然而，所述轻微衰减通常可以容忍。可选地可能的是，省略阻抗变换器24或者如此设计阻抗变换器24，使得功率衰减更低。在具有成束的方向特性的运行模式中实现更大的定位深度，但在具有宽扇状打开的特性的运行方式中必须容忍天线图中更深的最小值。
在图5中示出了根据本发明的雷达传感器36——例如根据图3的雷达传感器的定位区域34。所述雷达传感器36如此安装在机动车38的后部中，使得方位角0°相应于车辆的向后行驶方向。
在所示示例中雷达传感器36是RCA系统的一部分，所述RCA系统在倒出停车位或者驶入时向驾驶员警告横向交通。在图5中示出了其他车辆40，其形成用于车辆38的停车位。所述横向交通通过两个另外的车辆42象征。虽然所述车辆42具有相对于车辆38的较大侧向间距，但仍位于定位区域34中，从而能够及时向车辆38的驾驶员警告车辆42的接近。

Claims (6)

1.一种用于机动车(38)的雷达传感器，所述雷达传感器具有平面组合天线形式的发射天线(Tx)，所述发射天线具有多个并排设置的天线元件(10，12)，所述雷达传感器具有用于向所述天线元件提供微波功率的馈给网络(22；22')，其特征在于，所述馈给网络(22；22')被构造用于以相反的相位向每对彼此直接相邻的天线元件(10，12)提供微波功率。
2.根据权利要求1所述的雷达传感器，其中，所述馈给网络(22；22')被进一步构造用于以不同的振幅向所述天线元件(10，12)提供微波功率。
3.根据权利要求2所述的雷达传感器，其中，所述振幅沿着所述天线元件(10，12)的行从一个端部向另一个端部逐步地减小。
4.根据上述权利要求中任一项所述的雷达传感器，其中，所述馈给网络(22')对于所述每对彼此直接相邻的天线元件中的第二个天线元件(12)包含一个相位转换开关(30)，所述相位转换开关根据开关状态使相位保持不变或者使相位旋转180°。
5.根据权利要求3所述的雷达传感器，其中，所述振幅沿着所述天线元件(10，12)的行从一个端部向另一个端部逐步地以相同的间隔减小。
6.一种用于机动车的驾驶员辅助系统，其具有用于定位物体(42)的雷达传感机构(36)，所述物体与自身车辆(38)的纵向间距较小但与自身车辆的侧向间距较大，其特征在于，所述雷达传感机构通过唯一的根据权利要求1至5中任一项所述的雷达传感器(36)形成。
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