CN1144062C - 特别是用于机动车的雷达系统 - Google Patents
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Abstract
提出一种雷达系统，特别适用于机动车中，它具有一个天线装置，该装置由至少一个天线馈源(2，3，4)和至少一个聚焦装置(9)组成，天线装置具有至少一个微波衰减装置(12)，其形状和/或配置，应保证至少能部分地进入发射或接收的雷达波的波束路径(L，M，R)中。适当地选择好微波衰减装置的形状尺寸，能够在聚焦装置上获得一种已知窗函数形式的能量密度分布，这样，可以减弱天线装置天线方位图中的副波瓣。
Description
现有技术
本发明涉及一种雷达系统，特别是应用于机动车中。它具有一个天线装置，该装置由至少一个天线馈源和至少一个聚焦装置组成。类似的雷达系统在WO 97/02496中公开。那里，一个单一静态(monostatisch)的FMCW-雷达传感器被用来为汽车进行物体的探测。其中至少有一个天线馈源，与一个介电透镜相连接，用来发射并接收相应的回波信号。一个实施例中介绍的雷达系统，具有三组天线馈源，用来发射及接收。通过这样的装置，能够确定所探测到的雷达目标的角度方位。不过，其中的困难在于：各单一的天线馈源能够测量的天线方位图，会出现过强的副波瓣。特别是当探测的雷达目标的角度方位根据接收信号的幅值比较由单一的天线馈源来确定时会出现这种情况。
DE 44 12 770 A1给出了一个同类型的雷达系统。其中，天线透镜边的壳壁上覆盖了一层微波衰减涂层，以避免壁反射。这样，避免了壳体内的干扰性反射。不过，对副波瓣的形成及其抑制的影响很小。
EP 0 310 414 A2公开了一种天线。其中，在天线与介电透镜之间安置了一个中间层，它可以修正天线方位图。该中间层制作成一个四分之一波长的阻抗匹配层。为了增大仰角，即，增加仰角方向上的覆盖面，在EP 0 310 414 A2中对介电透镜的横截面进行了相应的构造。为了优化仰角二级辐射波瓣，EP 0 310 414 A2中将介电透镜进行倾转，使透镜表面一端与扇形的喇叭形辐射体比较接近，而其另一端则比较远。为了避免天线方位图中出现不希望存在的零点以及介电透镜端部的辐射，在介电透镜的外边缘及安装面上固定吸收器。
本发明的任务、解决方案及其优点
综上所述，本发明将目标定位为：给出一种上述类型的雷达系统，其中，天线方位图中的副波瓣能用简单、廉价的方法予以克服。
这个任务，在本发明中采用的解决方案是：雷达系统的天线装置，至少装备一个微波衰减装置，其外形和/或安装方式，应使其至少部分地进入到发射或接收的雷达波的波束路径中。微波衰减装置的厚度向聚焦装置的边缘区增加，它被安置于聚焦装置朝向至少一个天线馈源的一侧上。这里，微波衰减装置的概念是：各种物体或装置，其主要特性或至少是重要的特性为能够衰减或吸收遇到的微波。特别适用于此目的的材料是含有碳粒或金属颗粒的塑料或发泡材料。
在此，微波衰减装置可以被这样安置，使得它仅仅进入到发射或接收的雷达波束路径的边缘区内。特别有利的是将微波衰减装置置于聚焦装置上或其内部。当然，也可以将其置于至少一个天线馈源与聚焦装置之间的区域。按照本发明特别优选的一个结构，微波衰减装置就被环状地置于聚焦装置朝向至少一个天线馈源的一侧上。
本发明的基本构想是，借助于微波衰减装置，对在发射和/或接收雷达波时在聚焦装置上的能量密度分布施加影响，使得至少一个天线馈源的天线方位图有尽量小的副波瓣。此外，向聚焦装置边缘方向的能量密度必须低于其中心区域处。在此，微波衰减装置可以被这样构造，使雷达波在发射和接收时，在聚焦装置上的能量密度分布为一个函数，它对应于数字信号处理中的窗函数。在这里例如：汉宁(Hanning)窗函数、汉明(Hamming)窗函数、余弦窗函数、布莱克曼(Blackman)窗函数、以及凯则(Kaiser)窗函数。这些函数至少在数字信号处理中、尤其利用快速傅立叶变换中，普遍被公知和定义。其有关介绍可参见S.A.Azizi编著的“数字过滤器的设计与实现”(Entwurf und Realisierung digitaler Filter)一书，第241至256页。该书由奥登堡出版社(Oldenbourg Verlag)1988年出版。这些函数的共性是：它们的曲线呈对称性，始于一个最小值，上升到一个最大值后又降至最初值。各函数上升和下降过程的斜率对应于傅立叶变换的已知规则决定了天线方位图中副波瓣的强度及形成。除了上述函数外，其它的函数也适合于微波衰减装置的尺寸确定，如高斯函数，它也具有上述曲线特征。
为了在聚焦装置上达到上述能量密度分布，微波衰减装置对雷达波能量的吸收能力，往聚焦装置的边缘区、或者说雷达波束路径的边缘区域方向，是逐渐增大的。与之相对应，往聚焦装置的边缘区或波束的边缘区，微波衰减装置的厚度增加。同时，微波衰减装置应尽量少吸收发射或接收的雷达波的能量，并且，整体上应尽量薄。这里，针对各具体应用情况，合理地选取微波衰减装置的形状及尺寸、以便达到最佳综合效果的任务，留给有关的专业人员自己去解决。在很多情况下，并不需要彻底地消除副波瓣，而只要能使其减弱就足够了。
本发明的雷达系统的优点是，天线方位图中的副波瓣，特别是单一天线馈源的，能够被强烈地、可调节地衰减。在此，此目的被技术方法非常简单、造价低廉地实现。在抑制副波瓣方面，特别有利的是，按照本发明使用了微波衰减装置，并与聚焦装置和天线馈源的几何尺寸的优化结合起来。这样，本发明在雷达系统天线装置确定尺寸时提供了额外的自由度。
在上述应用中，作为聚焦装置优选使用介电天线透镜。天线馈源则优选实施为插接天线。另外，本发明的雷达系统也可拥有位于波导管内的天线反射器和/或天线馈源。
实施例说明
以下借助于附图例对本发明的一个实施例加以说明。其中：
图1所示为本发明雷达系统的横截面图。
图2为同类型的雷达系统没有装备微波衰减装置时的天线方位图。
图3为本发明的雷达系统的天线方位图，该雷达系统装备有微波衰减装置。
图1所示为本发明的雷达系统，其电路元器件被安置于壳体10内的一块基板8上。罩壳10在向前的辐射方向上被一个介电透镜9封闭。后者同时还是聚焦装置，优先选用塑料或陶瓷材料制成。基板8上，安置着微带线配置1，该微带线配置另外还有天线馈源2、3、4。这三个天线馈源2、3、4的每个上方都安装着一个介电的棒状辐射器S。用5标明的是一个振荡器，特别是一个波导管装置内的耿式振荡器。其能量通过一个公知的分级变压器6耦合到微带线配置1上。用7标明一个稳定线路，它按希望的调制方式，控制振荡器5的频率并能使之稳定。三条V形线L、M、R表示出了三个天线馈源2、3、4发射的雷达波束路径的边缘区。11代表基板8下面的空间，其中可安置其它的电路元器件。在天线透镜9的壳体内侧，在其边缘区域安置着本发明的微波衰减装置12。具体地讲，它是由含石墨的扁平状吸收物质制成的环，其外径与天线透镜的外径相同。如我们看到的那样，微波衰减装置12向天线透镜9的边缘区横截面的尺寸增大，即，往天线透镜9的边缘区厚度增大。
图2是同类型的雷达系统的天线方位图，该系统中未装备本发明的微波衰减装置12。曲线21为左侧天线馈源2的天线方位图，曲线22为中间天线馈源3的天线方位图， 曲线23是右侧天线馈源4的天线方位图。显而易见，三个方位图中的每一个上都有副波瓣211、221、222、231及232。图3所示是一个对比的雷达系统的天线方位图曲线。该系统如图1所示，在天线透镜上装备有微波衰减装置。这里曲线31、32和33分别是三个天线馈源2、3、4的天线方位图。与图2所示的天线方位图相比较，副波瓣明显地减弱了。
Claims (6)
1.雷达系统，特别适用于机动车，具有一个天线装置，该装置包括：
至少一个天线馈源(2，3，4)和
至少一个聚焦装置(9)
其中，天线装置具有至少一个微波衰减装置(12)，该微波衰减装置被这样成形和/或配置，使得它至少部分地进入发射或接收的雷达波的波束路径(L，M，R)中，
其特征为：
该微波衰减装置向聚焦装置的边缘方向上厚度增加，以及，
该微波衰减装置被安置在聚焦装置朝向至少一个天线馈源的一侧上。
2.按照权利要求1的雷达系统，其特征为，微波衰减装置被置于聚焦装置上面、或在其内。
3.按照权利要求1或2的雷达系统，其特征是，微波衰减装置呈环状安置在聚焦装置的一侧上。
4.按照权利要求1或2的雷达系统，其特征为，微波衰减装置为含碳或金属的泡沫材料或塑料。
5.按照权利要求1或2的雷达系统，其特征为，雷达系统为带有多个馈电元件和一个共同的聚焦装置的多射束雷达系统。
6.按照权利要求5的雷达系统，其特征为，至少一个馈电元件被构造为插接天线元件；聚焦装置为一个介电透镜。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| C17 | Cessation of patent right | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20040331 Termination date: 20100218 |