CN105122545A - 具有可变方向特性的天线装置 - Google Patents

Abstract

一种天线装置包括第一和第二平板天线，它们彼此平行地定向。在此，每一个平板天线包括辐射元件的线性布置。平板天线的相邻的辐射元件分别具有恒定的彼此的间距并且彼此连接。此外，在两个平板天线的相邻端部之间设置连接线路，并且所述平板天线的两个剩余的端部分别设置用于传递电振荡。在此，第一平板天线的相邻辐射元件之间的间距大于第二平板天线的相邻辐射元件之间的间距。

Description

具有可变方向特性的天线装置

技术领域

本发明涉及天线装置的方向特性的偏转。本发明尤其涉及用于雷达传感器的天线装置。

背景技术

在机动车上例如可以使用雷达传感器，用于确定机动车和前方行驶的机动车之间的间距。在其他实施方式中，也可以借助雷达传感器确定第一机动车的周围环境中的其他对象。为了确保对象借助雷达传感器的正确的检测或者识别，雷达传感器的纵向轴线应当与水平面呈预确定的角。如果实际的角与预确定的角不同，例如由于机动车在其重心前方或后方的载荷，则来自雷达传感器的雷达信号过远地向上或者过远地向下发射，人们谈及失调的雷达传感器。

在DE19857871C1中示出用于机械地调节雷达传感器的可能性。在那里提出，在雷达传感器上安置光学镜并且借助激光源相对于机动车的纵向轴线确定并且必要时匹配所述镜的位置。

DE102007041511A1描述了一种用于确定雷达传感器的纵向轴线和机动车的纵向轴线之间的角的方法，其方式是，雷达传感器测定模拟的目标的方位。

两种方案要求雷达传感器的机械调节，以便其发射方向置于与机动车的纵向轴线的所期望的角中。

也已知用于在没有外部设备的情况下确定雷达传感器的纵向轴线和机动车的纵向轴线之间的角的方法。在此，通常在雷达传感器的运行期间求取不同对象的反射特性并且由此确定所述角。在目标对象的随后的位置确定中，可以一同考虑如此求取的角，由此能够以改善的精确度实现对象的检测或者定位。

在由雷达传感器使用的发射频率中，所谓的平板天线(贴片天线)的使用是常见的。这种天线可以成本有利地通过结构化的过程、尤其蚀刻在有高频能力的衬底上实现。高频的辐射例如可以由单个辐射元件(贴片)发射。为了实现所辐射的高频的更强的汇聚(Bündelung)，可以通过多个辐射元件的布置实现更大的孔径并且因此实现更窄的天线瓣。如果所有辐射元件由同一个源馈给，则他们可以通过分布网络并行地馈给或者串行地布置。例如，在US2007/0279303A1中提出所述串行的馈给。

也已知通过重叠来影响天线装置的主瓣方向的可能性。这开启了以下可能性：具有不同频率或者不同相位的振荡如此重叠，使得天线装置的主瓣的辐射方向以预确定的方式变化。然而，在制造中用于改变相位的相移器是昂贵的并且由于其低的温度稳定性不能容易操纵。频率的变化虽然可以改变主辐射方向，然而给每一个频率固定地分配一个另外的主辐射方向。频率变化通常仅仅小地影响主辐射方向，从而用于辐射方向的足够偏转的频率可能必须如此变化，使得其位于所允许的频率带之外。这尤其对于用于车辆的远区域的雷达传感器有意义。

本发明所基于的任务在于，提供一种天线装置和一种发射装置，它们以少的耗费支持主辐射方向的变化。本发明借助具有独立权利要求的特征的天线装置和发射装置来解决所述任务。从属权利要求描述优选实施方式。

发明内容

根据本发明的天线装置包括第一和第二平板天线，它们彼此平行地定向。在此，每一个平板天线包括辐射元件的线性的布置。平板天线的相邻辐射元件分别具有恒定的彼此的间距并且彼此连接。此外，在两个平板天线的相邻端部之间设置连接线路并且平板天线的两个剩余的端部分别设置用于传递电振荡。在此，第一平板天线的相邻辐射元件之间的间距大于第二平板天线的相邻辐射元件之间的间距。

因此，两个平板天线构成U形布置的平行的臂，其中所述布置的端部构造用于传递电振荡。每一个平板天线的辐射元件之间的间距优选如此选择，使得通过辐射元件的串行布置得到辐射方向从平板天线所位于的平面的正交线(Orthogonalen)的偏转。平板天线在两侧反向平行地布置，以便偏转方向彼此相反。平板天线在两侧借助相同频率的振荡来馈给。如果两个振荡的振幅相同，则总的来说没有实现偏转，如果振荡中的一个的振幅占优势，则整个装置的辐射方向朝与所述U形装置的正侧或者背侧的所分配的方向偏转。

这能够实现，通过相对简单地操作平板天线的两个端部上的电振荡的振幅来控制辐射方向。不再需要不同的频率或者相位移位的振荡。如果所述天线装置在机动车车载的雷达传感器上使用，则可以仅仅通过电的方式来控制例如垂直方向上的主辐射方向，为此不再需要雷达传感器或者天线装置的机械调节。通过天线装置的相应的旋转，也可以在另一方向上、例如水平地实现主辐射方向的变化。

因此，尤其可以补偿天线装置的失调。结合自动的失调识别，可以完全自动地优化天线装置的主辐射方向。

在一种优选的实施方式中，辐射元件布置在衬底上并且辐射元件之间的间距分别处于衬底中的要变换的振荡的半波长的范围中。间距中的一个尤其可以处于所述半波长以上，而另一间距处于所述半波长以下，以便尽可能好地充分利用各个平板天线的主辐射方向的反向平行的倾斜。

在另一实施方式中，平板天线中的至少一个包括辐射元件的多个平行的线性布置，所述辐射元件彼此并联。由此，可以在与振荡正交地延伸的方向上实现更强的汇聚。通过连接线路，所有辐射元件的总孔径可以借助仅仅一个源用于电振荡。

根据本发明的发射装置包括所描述的天线装置、用于与振荡源连接的接口、用于向第一平板天线提供施加在所述接口上的振荡的第一传输装置和用于向第二平板天线提供施加在所述接口上的振荡的第二传输装置，其中传输装置中的至少一个具有可变的增益因数。

由此可以说明集成的发射装置，其通过增益因数的简单匹配来支持主辐射方向的偏转。

在一种优选的实施方式中，增益因数可以取两个值中的一个。由此，可以特别简单地构造传输装置。

在一种实施方式中，所述值中的一个可以为零。在可以与上述实施方式结合的另一实施方式中，所述值中的一个为1。由此，已经可以影响主辐射方向，其方式是，一个或两个传输装置设计为开关。

此外，传输装置中的一个的增益因数可以最大为1。由此，为了传输可以使用衰减单元，所述衰减单元可以容易地构造为无源电路。

附加地，发射装置可以包括用于使传输装置中的至少一个的增益因数变化的控制装置。在另一实施方式中，控制装置设置用于使两个传输装置的增益因数反向变化。

附图说明

现在参照附图更详细地阐述本发明，附图示出：

图1：具有天线装置的发射装置；

图2：图1的发射装置的增益图；

图3：图1的天线装置的另一实施方式。

具体实施方式

图1示出具有天线装置105的发射装置100。天线装置105包括第一平板天线110和第二平板天线115。每一个平板天线110、115包括多个辐射元件120。每一个平板天线110、115的辐射元件120分别以列布置并且电地彼此串联。第一平板天线110的相邻的辐射元件120分别具有第一间距125，第二平板天线115的相邻的辐射元件120具有第二间距130。第一平板天线110上的所有第一间距125和第二平板天线115上的所有间距130不相等，但是第一间距125大于第二间距130。在一种替代的实施方式中，替代间距125和130也可以以所描述的方式不同长度地实施不同平板天线110和115的分别相邻的辐射元件120之间的电连接元件的长度。

两个平板天线110和115彼此并排并且其在图1中的上方端部借助连接线路135电地彼此连接。

此外，发射装置100包括与第一平板天线110的自由的在图1中下方端部连接的第一传输装置140和与第二平板天线115的第二端部连接的第二传输装置145。传输装置140、145中的至少一个具有可控制的增益因数。增益因数可以大于1，其中传输装置包括有源放大器，增益因数可以在0与1之间，其中传输装置包括衰减单元，或者替代地增益因数为0或1，其中传输装置包括可控制的开关。在所示出的实施方式中，可以控制两个传输装置140、145并且设置用于使传输装置140、145的增益因数变化的控制装置150。在一种实施方式中，反向地进行增益因数的变化。

传输装置140、145的输入端与接口155连接，所述接口设置用于接收振荡源160的电振荡。振荡源160也可以由发射装置100包括。

为了阐明天线装置105的功能方式，应当示例性地从发射频率76.5GHz出发。具有平板天线110和115以及连接线路135的天线装置可以沉积在衬底165上，例如类型RogersRO3003。如此实现衬底165中的波传播，使得波长在预给定的频率时位于约为2.2mm的范围中。具有1.19mm的第一间距125略大于半波长，而具有1.04mm的第二间距130略小于半波长。

如果传输装置140、145的增益因数相等并且振荡源160提供所述发射频率，则图1中的第一平板天线110的主辐射方向由于所选择的间距125向上、即朝连接线路135的方向偏转。第二平板天线115的主辐射方向由于所选择的间距130同样偏转，然而朝相反的方向偏转、即远离连接线路135。由平板天线110和115辐射的电磁振荡如此重叠，使得所述偏转彼此补偿并且共同的主辐射方向与纸平面正交。

现在，如果第一传输装置140的增益因数大于第二传输装置145的增益因数，则朝连接线路135引导的偏转效果占优势并且共同的主辐射方向朝所述方向倾斜。相反地，如果第二传输装置145的增益因数大于第一传输装置140的增益因数，则天线装置105的共同的主辐射方向远离连接线路135的方向偏转。

发射装置100或者其部件可以集成到雷达传感器中，尤其用于在机动车上的对于约为10m以上的远区域使用的雷达传感器。通常的雷达传感器已经可以包括传输装置140、145和振荡源160，从而所需要的其余元件的实现能够以少的附加耗费实施。

图2示出图1的发射装置100的增益图200。在水平方向上以度沿着在图1中垂直的方向描述偏转角α，在垂直方向上以dBi描述天线增益G。

当第一传输装置140的增益因数选择1并且第二传输装置145的第二增益因数选择0时，得到第一曲线205。在此，主辐射方向位于约+4°。

当第一传输装置140的增益因数选择0并且第二传输装置145的增益因数选择1时，得到第二曲线210。在这种情形中，主辐射方向位于约-4°。

当两个增益因数选择1时，得到第三曲线215，主辐射方向则位于约0°。

如果第一传输装置140的增益因数选择0.5并且第二传输装置145的增益因数选择1，则得到第四曲线220，其具有主辐射方向约-2°。

相反，如果第一传输装置140的增益因数选择1并且第二传输装置145的增益因数选择0.5，则得到第五曲线225，其主辐射方向位于约+2°。

因此，借助所选择的示例，天线装置105或者发射装置100的主辐射方向的偏转能够以约±4°实施。在此，所选择的增益因数容易实现并且需要仅仅少的电路技术上的耗费。

图3示出图1的天线装置105的另一实施方式。每一个平板天线110、115分别由相应于图1的视图的多个并排布置的且彼此并联地的平板天线组成。在此，在第一平板天线110的各个串联中的相邻辐射元件120的间距相应于第一间距125，而第二平板天线115的辐射元件120的间距相应于图1的第二间距130。

通过以上所描述的控制，可以在图3中的垂直方向上电调节天线装置105的主辐射方向。通过辐射元件120的多个串联并联成第一平板天线110或者第二平板天线115，可以改善在图1中水平方向上的方向作用。此外，可以利用天线装置105的增大的孔径。

Claims (9)

1.一种天线装置(105)，其包括：

第一平板天线(110)和第二平板天线(115)，它们彼此并排地定向，

其中，每一个平板天线(110，115)包括辐射元件(120)的线性布置，

其中，平板天线(110，115)的相邻的辐射元件(120)分别具有恒定的间距(125，130)并且彼此连接；

所述平板天线(110，115)的相邻的端部之间的连接线路(135)；

其中，所述平板天线(110，115)的两个剩余的端部分别设置用于传递电振荡；

其特征在于，

所述第一平板天线(110)的相邻的辐射元件(120)之间的间距(125)大于所述第二平板天线(115)的相邻的辐射元件之间的间距(130)。

2.根据权利要求1所述的天线装置(105)，其中，所述辐射元件(120)布置在衬底(165)上并且所述辐射元件(120)之间的间距(125，130)分别处于所述衬底(165)中的要变换的振荡的半波长的范围中。

3.根据权利要求1或2所述的天线装置(105)，其中，所述平板天线(110，115)中的一个包括辐射元件(120)的多个并排的线性的布置，所述辐射元件彼此并联。

4.一种发射装置(100)，其包括：

根据以上权利要求中任一项所述的天线装置(105)；

用于与振荡源(160)连接的接口(155)；

第一传输装置(140)，用于向所述第一平板天线(110)提供施加在所述接口(155)上的振荡；

第二传输装置(145)，用于向所述第二平板天线(115)提供施加在所述接口(155)上的振荡，

其中，所述传输装置(140，145)中的一个具有可变的增益因数。

5.根据权利要求4所述的发射装置(100)，其中，所述增益因数能够取两个值中的一个。

6.根据权利要求5所述的发射装置(100)，其中，所述值中的一个为0。

7.根据权利要求5或6所述的发射装置(100)，其中，所述值中的一个为1。

8.根据权利要求5至7中任一项所述的发射装置(100)，其中，所述传输装置(140，145)中的一个的增益因数最大为1。

9.根据权利要求4至8中任一项所述的发射装置(100)，所述发射装置还包括用于使所述传输装置(140，145)中的至少一个的增益因数变化的控制装置(150)。