DE102009042285B4

DE102009042285B4 - Schirmung von Radarsensorik

Info

Publication number: DE102009042285B4
Application number: DE102009042285.4A
Authority: DE
Inventors: Dr. Meinecke Marc-Michael; Dr. Kruse Frank; Stephan Max
Original assignee: Volkswagen AG
Current assignee: Volkswagen AG
Priority date: 2009-09-22
Filing date: 2009-09-22
Publication date: 2023-05-17
Anticipated expiration: 2029-09-23
Also published as: DE102009042285A1

Abstract

Radarsensor (3) zur Anordnung in einem Verkleidungsteil (4) eines Kraftfahrzeuges (1), wobei
der Radarsensor (3) elektromagnetische Wellen im Frequenzbereich von 2 GHz bis 150 GHz abstrahlt und empfängt,
eine Schirmung (7) den Radarsensor (3) und den Strahlaustrittskanal vollständig ummantelt, wobei der Abstand zwischen Schirmung (7) und Radarsensor (3) kleiner oder gleich der Wellenlänge der vom Radarsensor (3) verwendeten elektromagnetischen Welle ist, und
die Schirmung (7) aus mehreren ineinander angeordneten Schirmungselementen (9, 10, 11, 12) besteht, wobei
die Schirmungselemente (9, 10, 11, 12) voneinander beabstandet angeordnet sind, der Abstand (8) zweier Schirmungselemente (9, 10, 11, 12) eine Funktion der Wellenlänge der verwendeten elektromagnetischen Welle ist, und
die Schirmung (7) aus dem Kunststoffmaterial des Verkleidungsteils (4) besteht.

Description

Die Erfindung betrifft einen Radarsensor zur Anordnung in einem Verkleidungsteil eines Kraftfahrzeugs sowie ein Kraftfahrzeug mit einem derartigen Radarsensor.
Radarsensoren, die elektromagnetische Wellen in einem Frequenzbereich von etwa 2 GHz bis ca. 150 GHz abstrahlen, werden in modernen Kraftfahrzeugen zur Bestimmung von Objekten und deren Position sowie Geschwindigkeit im Umfeld des Kraftfahrzeugs in Fahrerassistenzsystemen verwendet. Derartige Fahrerassistenzsysteme sind beispielsweise das ACC-System (ACC: Adative Cruise Control), welches eine vom Fahrer zu wählende Wunschgeschwindigkeit sowie einen Mindestabstand zu einem vorausfahrenden Fahrzeug einhält, Notbremssysteme, die beim Unterschreiten eines vorgegebenen Minimalabstands zur Verhinderung einer Kollision bzw. Verminderung deren Folgen eine Notbremsung einleiten sowie Systeme zur Überwachung des toten Winkels und des nachfolgenden Verkehrs. Ferner können derartige Radarsensoriken mit anderen Umfeld-Sensortechniken, die auf anderen physikalischen Prinzipien basieren, kombiniert werden, wie beispielsweise Videosysteme, Lasersysteme sowie Ultraschalldetektoren.
Radarsensoren sind vorzugsweise im vorderen bzw. hinteren Fahrzeugbereich in Verkleidungsteilen integriert bzw. angeordnet, wobei als Verkleidungsteil insbesondere Stoßfänger in Frage kommen. Üblicherweise existiert zwischen Radarsensor und Verkleidungsteil ein kleiner Zwischenraum von einigen wenigen Zentimetern. Dieser Zwischenraum ermöglicht es, dass Anteile der ausgesandten Radarwellen sich ungewollt unkontrolliert über diesem Zwischenraum im Verkleidungsteil ausbreiten und innerhalb des Verkleidungsteils reflektiert werden. Das kann zu einer Überlagerung von dem eigentlichen Nutzsignal und zu einer Verfälschung der Winkelmessung führen. Darauf basierende Funktionen des fraglichen Fahrerassistenzsystems haben nun mit schwankenden Winkelinformationen zu arbeiten, was die Qualität der Fahrerassistenzfunktion beeinträchtigt und im Extremfall unmöglich macht. Dabei sind die Stärke und die Art des Störsignals in jedem Fahrzeug individuell unterschiedlich, was eine Prognose hinsichtlich der Kompensation der Störungen schwierig macht. Folglich entstehen aufwändige und zeitraubende Entwicklungsarbeiten bei der Adaption unterschiedlicher Radarsysteme an verschiedenen Fahrzeug-Baureihen durch die unterschiedlichen Gegebenheiten des Einbauortes.
Die DE 10 2004 033 760 A1 betrifft ein Kraftfahrzeug mit einer Sensorvorrichtung, welche elektromagnetische Wellen mit einem Arbeitsfrequenzband innerhalb des Frequenzbereichs zwischen 10 GHz und 100 GHz abstrahlt und empfängt, und den Abstand, die Geschwindigkeit, die Objektklasse, die Objektposition als eine relative Eigenschaft eines in der Fahrzeugumgebung vorhandenen Objekts zu ermitteln. Zwischen der Sensorvorrichtung und einem Anbauteil am Fahrzeug, hinter welchem die Sensorvorrichtung angeordnet ist, ist eine Manschette angebracht, welche aus einem in dem Arbeitsfrequenzband der Sensorvorrichtung absorbierend wirkenden Material besteht, um einerseits ein Übersprechen zwischen einer Sensorvorrichtung und einer weiteren Sensorvorrichtung oder zwischen einem Empfangs- und einem Sendezweig der einen Sensorvorrichtung zu vermindern oder zu verhindern. Nachteiligerweise ist zwischen der Manschette und dem Anbauteil des Fahrzeugs ein ausreichend großer Spalt vorgesehen, so dass ein wirksames Übersprechen nicht verhindert werden kann.
Ferner zeigt die EP 0 843 182 B1 einen Hindernissensor, der auf dem Senden und Empfangen von Radarmikrowellen basiert, wobei der Sender und die dazugehörige Optik in einer äußeren Umhüllung angeordnet sind. Allerdings ist auch hier eine Einkopplung eines Störsignals in den Sensor möglich.
Die Druckschrift DE 601 10 271 T2 beschreibt ein Millimeterwellenradar mit:

- einer Sende/Empfangsantenne;
- einem Abschirmbauteil zum Abfangen einer elektrischen Welle von der Sende/Empfangsantenne, wobei das Millimeterwellenradar an einem Fahrzeug anbringbar ist,
- einem Gehäuse zum Aufnehmen der Sende/Empfangsantenne; und
- einem Radom zum Schützen der Sende/Empfangsantenne,

Die Druckschrift US 2004/0246172 A1 betrifft ein fahrzeugmontiertes Radarsensorsystem mit einem Übertragungsabschnitt, einem Empfangsbereich und einem Schildelement. Der Übertragungsabschnitt wird in einem abgeschlossenen Raum angeordnet, der zwischen einem in einem Fahrzeug angeordneten durchlässigen Element und einer Fahrzeugkarosserie ausgebildet ist, und überträgt eine Radarwelle durch das durchlässige Element nach außen. Der Empfangsbereich wird im dem abgeschlossenen Raum in einer Entfernung vom Übertragungsabschnitt angeordnet und empfängt eine von einem Ziel reflektierte Welle durch das durchlässige Element. Das Schildelement wird in mindestens einem der Übertragungs- und Empfangsabschnitte angeordnet und unterdrückt mindestens das Auftreten einer reflektierten Welle durch das durchlässige Element und den Empfang der reflektierten Welle durch das durchlässige Element.
Die Druckschrift DE 977 837 B bezieht sich auf einen Breitbandinterferenzabsorber, also eine Absorberschicht, die eine ausreichende Auslöschung elektromagnetischer Wellen in einem breiten Frequenzband bewirkt, und betrifft eine mehrschichtige Ausbildung der Absorberschicht, derart, dass eine Anpassung an mehrere Wellenbereiche innerhalb des Frequenzbandes erreicht wird.
Die Druckschrift DE 103 05 980 A1 betrifft ein Radarsystem für ein Kraftfahrzeug, umfassend wenigstens einen Radarsensor und ein Karosserieteil, wobei das Karosserieteil wenigstens eine integrierte Sensoraufnahme für den Radarsensor aufweist.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen Radarsensor zur Anordnung in einem Verkleidungsteil eines Kraftfahrzeugs zu schaffen, bei dem die Einkopplung von Störsignalen vermindert wird.
Diese Aufgabe wird durch einen Radarsensor mit den Merkmalen des Anspruchs 1 sowie durch ein Kraftfahrzeug mit den Merkmalen des Anspruchs 5 gelöst. Bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
Ein erfindungsgemäßer Radarsensor zur Anordnung in einem Verkleidungsteil eines Kraftfahrzeuges, wobei der Radarsensor elektromagnetische Wellen im Frequenzbereich von 2 GHz bis 150 GHz abstrahlt und empfängt, umfasst
eine Schirmung, die den Radarsensor und den Strahlaustrittskanal vollständig ummantelt, wobei der Abstand zwischen Schirmung und Radarsensor kleiner oder gleich der Wellenlänge der vom Radarsensor verwendeten elektromagnetischen Welle ist. Dabei besteht die Schirmung aus mehreren ineinander angeordneten Schirmungselementen, wobei die Schirmungselemente voneinander beabstandet angeordnet sind, der Abstand zweier Schirmungselemente eine Funktion der Wellenlänge der verwendeten elektromagnetischen Welle ist, und die Schirmung aus dem Kunststoffmaterial des Verkleidungsteils besteht.
Dadurch wird erfindungsgemäß sichergestellt, dass keine sich durch Reflexionen in dem Verkleidungsteil bildende Störstrahlung den Radarsensor erreicht und so das Ergebnis der entsprechenden Messung verfälscht.
Dabei ist die Schirmung mit dem Verkleidungsteil verbunden, wobei das Verkleidungsteil insbesondere ein vorderer oder hinterer Stoßfänger des Kraftfahrzeugs sein kann.
Wird daher beispielsweise eine Frequenz von 24 GHz verwendet, so ist der Abstand ≤ 1,25 cm. Mit anderen Worten, der Abstand sollte so gering bemessen sein, dass bei der verwendeten Wellenlänge keine Wellennähe zwischen Sensor und Schirmung sozusagen hindurch passen.
Optional kann auf der aus Kunststoffmaterial bestehenden Schirmung zusätzlich eine Schicht aufgebracht werden, die absorbierende Eigenschaften aufweist.
Ferner weist die Schirmung ein oder mehrere ineinander angeordnete Schirmungselemente auf, wobei die einzelnen Schirmungselemente voneinander beabstandet sind und der Abstand zwischen zwei Schirmungselementen eine Funktion der verwendeten Wellenlänge. insbesondere kann der Abstand zwischen den einzelnen Schirmungselementen eine Viertelwellenlänge betragen, so dass die Struktur im Prinzip ein λ/4-Transformator ist und eine Auslöschung der Wellen in der Schirmungselementstruktur erfolgt.
Ein erfindungsgemäßes Kraftfahrzeug mit einem im Vorangegangenen erläuterten Radarsensor weist ein Verkleidungsteil, insbesondere ein Stoßfänger, auf, in welchem der Radarsensor mit der Schirmung angeordnet ist.
Eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnungen erläutert. Dabei zeigt:

1 ein Kraftfahrzeug mit einem integrierten Radarsensor gemäß dem Stand der Technik,
2 eine exemplarische Ausbildung eines Störsignals,
3 die erfindungsgemäße Schirmung in schematischer Darstellung,
4 einen Radarsensor mit einfacher Schirmung, und
5 einen Radarsensor mit ineinander angeordneten Schirmungselementen.

1 zeigt ein Kraftfahrzeug 1, in dessen hinterem Bereich A schematisch die Karosse 2 dargestellt ist, wobei sich vor der Karosse 2 ein Verkleidungsteil 4, insbesondere ein Stoßfänger, befindet. In diesem Verkleidungsteil 4 ist ein Radarsensor 3 zwischen Karosse 2 und der Kontur des Verkleidungsteils 4 angeordnet. Dabei hat der Radarsensor 3 einen vorgegebenen Sichtbereich 5.
2 zeigt den Bereich A des Fahrzeugs 1 der 1 in größerer Darstellung. Dargestellt ist die Karosse 2 sowie das der Karosse 2 vorgelagerte Verkleidungsteil 4, vorzugsweise ein Stoßfänger, in dem sich der Radarsensor 3 befindet. Aufgrund der ungeschirmten Anordnung des Radarsensors 3 mit dem Sichtbereich 5 ist es möglich, dass austretende Strahlung des Radarsensors am Verkleidungsteil 4 reflektiert wird und so zwischen Karosse 2 und Verkleidungsteil 4 reflektiert wird, wie dies durch den Strahlengang 6 der Streustrahlung dargestellt ist. Dies hat den Effekt, dass ein Teil der Strahlung wieder in den Radarsensor 3 eintreten kann und so das Messergebnis verfälscht.
3 zeigt ebenfalls den Ausschnitt A des Fahrzeugs 1 der 1 mit Karosse 2, Radarsensor 3 sowie Verkleidungsteil 4 und Sichtbereich 5 des Radarsensors 3. Hier ist der Radarsensor 3 mit einer schematisch dargestellten Schirmung 7 versehen, die den Sensor 3 und den Strahlaustrittskanal vollständig umschließt und so verhindert, dass seitliche Strahlung wieder in den Sensor 3 eintreten kann.
4 zeigt einen in Quaderform schematisch dargestellten Radarsensor 3, der von einer entsprechenden Schirmung 7 umgeben ist. Dabei ist zwischen Radarsensor 3 und Schirmung 7 ein Abstand 8 vorhanden, der eine Funktion der vom Radarsensor verwendeten Wellenlänge ist. insbesondere soll der Abstand kleiner als die verwendete Wellenlänge sein, um ein Eindringen von Wellen in den Bereich zwischen Radarsensor 3 und Schirmung 7 zu verhindern.
5 zeigt einen Radarsensor 3 in Quaderform, der von einer Schirmung 7 umgeben ist, wobei die Schirmung im dargestellten Fall vier Schirmungselemente 9, 10, 11 und 12 aufweist, die ineinander verschachtelt angeordnet sind. Dabei ist zwischen jedem Schirmungselement 9, 10, 11, 12 jeweils ein Abstand 8 vorgesehen, der eine Funktion der Wellenlänge der verwendeten elektromagnetischen Welle ist, wobei der Abstand A ein Vierteil der verwendeten Wellenlänge betragen sollte, so dass die Schirmung 7 als ein λ/4-Transformator wirkt.
Bezugszeichenliste

1: Kraftfahrzeug
2: Karosse
3: Radarsensor
4: Verkleidungsteil
5: Sichtbereich Sensor
6: Strahlengang der Streustrahlung
7: Schirmung
8: Abstand
9: Schirmungselement
10: Schirmungselement
11: Schirmungselement
12: Schirmungselement
A: Ausschnitt

Claims

Radarsensor (3) zur Anordnung in einem Verkleidungsteil (4) eines Kraftfahrzeuges (1), wobei der Radarsensor (3) elektromagnetische Wellen im Frequenzbereich von 2 GHz bis 150 GHz abstrahlt und empfängt, eine Schirmung (7) den Radarsensor (3) und den Strahlaustrittskanal vollständig ummantelt, wobei der Abstand zwischen Schirmung (7) und Radarsensor (3) kleiner oder gleich der Wellenlänge der vom Radarsensor (3) verwendeten elektromagnetischen Welle ist, und die Schirmung (7) aus mehreren ineinander angeordneten Schirmungselementen (9, 10, 11, 12) besteht, wobei die Schirmungselemente (9, 10, 11, 12) voneinander beabstandet angeordnet sind, der Abstand (8) zweier Schirmungselemente (9, 10, 11, 12) eine Funktion der Wellenlänge der verwendeten elektromagnetischen Welle ist, und die Schirmung (7) aus dem Kunststoffmaterial des Verkleidungsteils (4) besteht.
Radarsensor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Schirmung (7) eine absorbierende Schicht aufweist.
Radarsensor nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Abstand (8) ein Viertel der Wellenlänge beträgt.
Radarsensor nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Schirmung (7) mit dem Verkleidungsteil (4) verbunden ist.
Kraftfahrzeug (1) mit einem Radarsensor (3) nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Radarsensor (3) in einer Stoßstange angeordnet ist.