DE102009042509A1

DE102009042509A1 - Antennenvorrichtung mit Linse oder als Linse wirkendem passivem Element

Info

Publication number: DE102009042509A1
Application number: DE102009042509A
Authority: DE
Inventors: Akihisa Kariya Fujita
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2008-09-22
Filing date: 2009-09-22
Publication date: 2010-03-25
Anticipated expiration: 2029-09-23
Also published as: JP4835670B2; JP2010074781A; US20100073260A1; CN101685907B; US8314742B2; DE102009042509B4; CN101685907A

Abstract

Eine Antennenvorrichtung weist einen Teiler, der ein erstes und ein zweites Signal erzeugt, und Verstärker auf, welche die Signale mit einem änderbaren Amplitudenverhältnis des ersten Signals zum zweiten Signal verstärken. Eine Rotman-Linse gibt erste Phasenunterschiede auf erste hochfrequente Wellen, die an einem Eingangsanschluss aus dem ersten verstärkten Signal erzeugt werden und zu Ausgangsanschlüssen übertragen werden, und gibt zweite Phasenunterschiede auf zweite hochfrequente Wellen, die an einem anderen Eingangsanschluss aus dem zweiten verstärkten Signal erzeugt werden und zu den Ausgangsanschlüssen übertragen werden. Eine Antenne formt einen Strahl, der aus elektromagnetischen Wellen, welche die ersten Phasenunterschiede und eine elektrische Leistung entsprechend dem ersten verstärkten Signal an einer Antennenoberfläche aufweisen, und elektromagnetischen Wellen, welche die zweiten Phasenunterschiede und eine elektrische Leistung entsprechend dem zweiten verstärkten Signal an der Antennenoberfläche aufweisen, aufgebaut ist, und strahlt den Strahl in einer bestimmten Richtung entsprechend den Phasenunterschieden und dem Amplitudenverhältnis ab.

Description

Diese Anmeldung bezieht sich auf die am 22. September 2008 eingereichte japanische Patentanmeldung Nr. 2008-243147 , auf deren Offenbarung hiermit vollinhaltlich Bezug genommen wird.
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Antennenvorrichtung, die einen Strahl formt, der eine Abstrahlrichtung aufweist, die frei eingestellt wird, indem eine Linse oder ein als Linse wirkendes passives Element verwendet wird, den Strahl in der Abstrahlrichtung abstrahlt und den von einem Objekt reflektierten Strahl empfängt, um den Peilwinkel zum Objekt zu erfassen.
Es ist bekannt, eine Antennenvorrichtung zu verwenden, um einen Strahl von elektromagnetischen Wellen abzustrahlen und einen vorbestimmten Bereich eines Abtastwinkels mit dem Strahl abzutasten. Es ist ferner bekannt, dass solch eine Vorrichtung den von einem Objekt reflektierten Strahl empfängt, um den Peilwinkel des Objekts zu erfassen.
So wird beispielsweise eine Rotman-Linse bekannter Bauart mit einem Rotman-Linsenmuster, das als Wellenleiterkanäle wirkt, für die Antennenvorrichtung verwendet. In dieser Linse werden elektromagnetische Wellen, die aus einem Sendesignal induziert werden, in analoger Weise verteilt, um einen Strahl zu formen, der in eine Abstrahlrichtung gerichtet ist, und elektromagnetische Wellen eines einfallenden Strahls in analoger Weise miteinander kombiniert, um ein Empfangssignal zu erzeugen, welches die Einfallsrichtung des Strahls anzeigt.
Diese Rotman-Linse weist ein Kanalmuster, mehrere Antennenanschlüsse, die auf einer Seite der Linse angeordnet sind, und mehrere Strahlanschlüsse auf, die auf einer anderen Seite der Linse angeordnet sind. Im Ansprechen auf ein Sendesignal werden elektromagnetische Wellen durch magnetische Kopplung an einem bestimmten Strahl anschluss induziert, wobei die induzierten Wellen über jeweilige Kanäle mit verschiedenen Längen zu den Antennenanschlüssen verteilt werden. Folglich weisen die Gruppen von Wellen an den Antennenanschlüssen jeweilige Phasen auf, die sich voneinander unterscheiden. Im Ansprechen auf diese Wellen an den Antennenanschlüssen formt eine Arrayantenne mit Antennenelementen, die mit den jeweiligen Antennenanschlüssen verbunden sind, einen Sendestrahl. Dieser Strahl ist aus Gruppen von elektromagnetischen Wellen aufgebaut, die Phasenunterschiede aufweisen. Anschließend strahlt die Arrayantenne diesen Strahl in einer Abstrahlrichtung entsprechend diesen Phasenunterschiedenen ab.
Folglich entspricht jeder Strahlanschluss einer Abstrahlrichtung des Strahls und kann die Antennenvorrichtung einen Strahl in irgendeiner von Abstrahlrichtungen entsprechend den Strahlanschlüssen abstrahlen.
Die Antennenvorrichtung weist ferner ein Empfangsantennenarray und eine Rotman-Linse in einem Strahlempfangsblock auf. Diese Linse weist Antennenanschlüsse und Strahlanschlüsse auf. Wenn ein einfallender Strahl aus einer Einfallsrichtung dieses Antennenarray erreicht, empfangen Antennenelemente des Arrays jeweilige Gruppen von elektromagnetischen Wellen, welche diesen Strahl bilden, an einer Antennenoberfläche. Die Gruppen von elektromagnetischen Wellen an den Antennenelementen weisen Phasenunterschiede entsprechend der Einfallsrichtung auf. Anschließend werden, im Ansprechen auf diesen Strahl, Gruppen von elektromagnetischen Wellen mit diesen Phasendifferenzen durch magnetische Kopplung an den Antennenanschlüssen der Rotman-Linse induziert und über jeweilige Kanäle mit verschiedenen Längen übertragen, um an einem Strahlanschluss entsprechend den Phasenunterschieden die gleiche Phase aufzuweisen. D. h., die Gruppen von induzierten Wellen werden an dem Strahlanschluss miteinander kombiniert, und aus den kombinierten Gruppen an dem Strahlanschluss wird ein Empfangssignal erzeugt. Da die Phasenunterschiede der Gruppen von Wellen, welche den Strahl bilden, der Einfallsrichtung entsprechen, entspricht jeder Strahlanschluss der Linse einer Einfallsrichtung des Strahls. Folglich kann die Antennenvorrichtung einen Strahl, der aus irgendeiner der Einfallsrichtungen entsprechend den Strahlanschlüssen kommt, empfangen.
Auf diese Weise kann die Antennenvorrichtung den Peilwinkel zu einem Objekt über das Empfangssignal erfassen, das aus einem Strahl erzeugt wird, der aus irgendeiner der Richtungen entsprechend den Strahlanschlüssen kommt.
Die Antennenvorrichtung führt die Strahlabtastung aus, um einen Strahl, der unter Verwendung der Rotman-Linse geformt wird, in einem Abtastwinkel abzustrahlen, welcher die Abstrahlrichtung beschreibt, während sie den Abtastwinkel über die Zeit ändert. Die Anzahl von Abtastwinkeln ist gleich der Anzahl von Strahlanschlüssen. Folglich werden die Abtastwinkel diskret eingestellt und führt die Antennenvorrichtung die Peilungserfassung aus, während sie den Abtastwinkel der Strahlabtastung diskret ändert. In diesem Fall wird die Peilungsauflösung unerwünscht gering. Zur Erhöhung dieser Auflösung ist es erforderlich, die Anzahl von Strahlanschlüssen zu erhöhen. Die Größe der Rotman-Linse erhöht sich jedoch mit der Anzahl der Strahlanschlüsse, so dass es schwierig ist, eine Antennenvorrichtung geringer Größe zu fertigen und gleichzeitig die Peilungsauflösung bei der Peilungserfassung zu erhöhen.
Die JP 2003-152422 offenbart zur Lösung dieses Problems eine Antennenarrayvorrichtung. Ein in einer bestimmten Richtung abgestrahlter Strahl weist für gewöhnlich ein Strahlungsdiagramm elektrischer Leistung bezüglich der Abstrahlrichtung auf. Das heißt, eine Abstrahlenergie des Strahls weist in dieser bestimmten Richtung einen Höchstwert auf, und der Strahl weist ebenso eine Abstrahlenergie in Richtungen auf, welche die bestimmte Richtung umgeben. Bei dieser Vorrichtung werden zwei Strahlanschlüsse, die benachbart zueinander angeordnet sind, änderbar von vielen Strahlanschlüssen einer Rotman-Linse gewählt, werden elektromagnetischen Wellen, die von einem gewählten Strahlanschluss zu Antennenanschlüssen der Rotman-Linse verteilt werden, zu elektromagnetischen Wellen addiert, die von dem anderen gewählten Strahlanschluss zu den Antennenanschlüssen verteilt werden, und wird ein Sendestrahl, der aus den addierten Wellen induziert wird, abgestrahlt. Folglich weist der Strahl ein Strahlungsdiagramm mit der maximalen Abstrahlungsenergie in der ersten Richtung entsprechend einem gewählten Strahlanschluss und ein anderes Strahlungsdiagramm mit der maximalen Abstrahlungsenergie in der zweiten Richtung entsprechend dem anderen gewählten Strahlanschluss auf. Die Summe der Strahlungsdiagramme weist ein Verbundmuster mit der maximalen Abstrahlenergie in einer dritten Richtung zwischen der ersten und der zweiten Richtung auf. Folglich wird der Sendestrahl im Wesentlichen in der dritten Richtung abgestrahlt.
Folglich kann diese herkömmliche Vorrichtung Abtastwinkel einstellen, deren Anzahl höher als die Anzahl von Strahlanschlüssen ist. Ferner kann diese herkömmliche Vorrichtung ebenso jeden von Empfangsstrahlen empfangen, die aus verschiedenen Richtungen kommen, deren Anzahl höher als die Anzahl von Strahlanschlüssen ist. Folglich kann die Peilungsauflösung bei der Peilungserfassung erhöht werden, ohne die Anzahl von Strahlanschlüssen zu erhöhen.
Diese herkömmliche Vorrichtung benötigt jedoch viele Wahlschalter und eine Wahlsteuereinheit, um in geeigneter Weise zwei Strahlanschlüsse aus einer hohen Anzahl von Strahlanschlüssen zu wählen. Da die Wahl der Strahlanschlüsse in einem Zyklus entsprechend einer Frequenz in einem breiten Frequenzband von einigen hundert MHz bis zu einigen zehn GHz erfolgt, ist es schwierig, viele Schalter zu fertigen, die in diesem Betriebszyklus arbeiten und gleiche Charakteristika aufweisen. Folglich ist es schwierig, die herkömmliche Vorrichtung derart zu fertigen, dass sie mit hoher Genauigkeit arbeiten kann.
Es ist angesichts der Nachteile der herkömmlichen Antennenarrayvorrichtung Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Antennenvorrichtung einfachen Aufbaus bereitzustellen, die einen Strahl in irgendeiner Richtung abstrahlt, die frei eingestellt wird, wobei sie eine Linse oder ein passives Element mit der gleichen Funktion wie die Linse verwendet.
Es ist ferner Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Antennenvorrichtung einfachen Aufbaus bereitzustellen, die einen Strahl empfängt, der aus irgendeiner Richtung kommt, wobei sie eine Linse oder ein passives Element mit der gleichen Funktion wie die Linse verwendet.
Gemäß einer Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung wird die Aufgabe gelöst, indem eine Antennenvorrichtung bereitgestellt wird, die eine Sendesignalerzeugungseinheit, eine Sendesignalabstimmeinheit und eine Strahlformungseinheit aufweist. Die Erzeugungseinheit erzeugt ein erstes Sendesignal und ein zweites Sendesignal. Die Abstimmeinheit stimmt das von der Signalerzeugungseinheit erzeugte erste Sendesignal ab, so dass dieses eine erste Amplitude oder eine erste Phase aufweist, und stimmt das von der Signalerzeugungseinheit erzeugte zweite Sendesignal ab, so dass dieses eine zweite Amplitude oder eine zweite Phase aufweist. Die Formungseinheit weist einen ersten Eingangsabschnitt, von dem erste elektromagnetische Wellen übertragen werden, die eine Amplitude oder eine Phase entsprechend der ersten Amplitude oder der ersten Phase des ersten Sendesignals aufweisen, einen zweiten Eingangsabschnitt, von dem zweite elektromagnetische Wellen übertragen werden, die eine Amplitude oder eine Phase entsprechend der zweiten Amplitude oder der zweiten Phase des zweiten Sendesignals aufweisen, einen Ausgangsabschnitt, an welchem die vom ersten Eingangsabschnitt übertragenen ersten elektromagnetischen Wellen erste Phasenunterschiede aufweisen, während die vom zweiten Eingangsabschnitt übertragenen zweiten elektromagnetischen Wellen zweite Phasenunterschiede aufweisen, und eine Antennenoberfläche auf, an der ein bestimmter Strahl, der aus einem ersten Abschnitt von elektromagnetischen Wellen mit den ersten Phasenunterschieden und einer elektrischen Leistung entsprechen einer elektrischen Leistung der ersten elektromagnetischen Wellen und einem zweiten Abschnitt von elektromagnetischen Wellen mit den zweiten Phasenunterschieden und einer elektrischen Leistung entsprechend einer elektrischen Leistung der zweiten elektromagnetischen Wellen aufgebaut ist, geformt wird, und von welcher der bestimmte Strahl auf der Grundlage der ersten Phasenunterschiede und der elektrischen Leistung des ersten Abschnitts von elektromagnetischen Wellen und der zweiten Phasenunterschiede und der elektrischen Leistung des zweiten Abschnitts von elektromagnetischen Wellen in einer bestimmten Richtung abgestrahlt wird.
Gemäß diesem Aufbau der Antennenvorrichtung werden die Amplituden oder Phasen von Sendesignale in der Abstimmeinheit abgestimmt. Die Strahlformungseinheit weist eine Linse oder ein als Linse wirkendes passives Element auf. In dieser Einheit werden erste elektromagnetische Wellen an dem ersten Eingangsabschnitt erzeugt, um eine Amplitude oder Phase entsprechend der ersten Amplitude oder der ersten Phase des ersten Sendesignals aufzuweisen, und zum Ausgangsabschnitt übertragen, um die ersten Phasenunterschiede aufzuweisen. In gleicher Weise werden zweite elektromagnetische Wellen an dem zweiten Eingangsabschnitt erzeugt, um eine Amplitude oder Phase entsprechend der zweiten Amplitude oder der zweiten Phase des zweiten Sendesignals aufzuweisen, und zum Ausgangsabschnitt übertragen, um die zweiten Phasenunterschiede aufzuweisen. Anschließend formt die Strahlformungseinheit einen bestimmten Strahl aus den ersten und den zweiten elektromagnetischen Wellen. Dieser Strahl ist aus einem ersten Abschnitt von elektromagnetischen Wellen mit den ersten Phasenunterschieden und einer elektrischen Leistung entsprechend der elektrischen Leistung der ersten elektromagnetischen Wellen und einem zweiten Abschnitt von elektromagnetischen Wellen mit den zweiten Phasenunterschieden und einer elektrischen Leistung entsprechend der elektrischen Leistung der zweiten elektromagnetischen Wellen aufgebaut. Anschließend wird der bestimmte Strahl in einer bestimmten Richtung abgestrahlt. Diese Richtung wird auf der Grundlage der ersten Phasenunterschiede und der elektrischen Leistung des ersten Abschnitts von elektromagnetischen Wellen und der zweiten Phasenunterschiede und der elektrischen Leistung des zweiten Abschnitts von elektromagnetischen Wellen bestimmt.
Da sich der zweite Eingangsabschnitt vom ersten Eingangsabschnitt unterscheidet, werden die ersten Phasenunterschiede von den zweiten Phasenunterschieden unterschieden. In diesem Fall weist der erste Abschnitt von elektromagnetischen Wellen im Strahl Ausbreitungsrichtungen auf, die auf eine erste Richtung zentriert sind, und weist der zweite Abschnitt von elektromagnetischen Wellen im Strahl Ausbreitungsrichtungen auf, die auf eine zweite Richtung zentriert sind, die sich von der ersten Richtung unterscheidet.
Ferner werden die Amplituden oder Phasen des ersten und des zweiten Sendesignals unabhängig von der Sendesignalabstimmeinheit abgestimmt. Wenn die Amplituden des ersten und des zweiten Sendesignals abgestimmt werden, hängt das Amplitudenverhältnis des ersten Abschnitts von elektromagnetischen Wellen im Strahl zum zweiten Abschnitt von elektromagnetischen Wellen im Strahl von dieser Amplitudenabstimmung ab. Folglich kann die bestimmte Richtung des bestimmten Strahls abstimmbar zwischen der ersten und der zweiten Richtung eingestellt werden. Wenn die Phasen des ersten und des zweiten Sendesignals abgestimmt werden, hängt die Phase der elektromagnetischen Wellen, welche den Strahl bilden, von dieser Phasenabstimmung ab. Folglich kann die bestimmte Richtung des bestimmten Strahls abstimmbar zwischen der ersten und der zweiten Richtung oder abstimmbar außerhalb des Richtungsbereichs zwischen der ersten und der zweiten Richtung eingestellt werden.
Folglich kann die Antennenvorrichtung einen Strahl in irgendeiner Richtung abstrahlen, die mit einem einfachen Aufbau frei eingestellt wird, wobei sie eine Linse oder ein passives Element mit der gleichen Funktion wie die Linse verwendet, da die Strahlformungseinheit nur zwei Eingangsabschnitte, von denen die Übertragung der elektromagnetischen Wellen gestartet wird, benötigt, um den bestimmten Strahl zu formen, der in der bestimmten Richtung abgestrahlt wird.
Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung wird die Aufgabe gelöst, indem eine Antennenvorrichtung bereitgestellt wird, die eine Strahlempfangseinheit, eine Verbundsignalabstimmeinheit und eine Empfangssignalerzeugungseinheit aufweist. Die Empfangseinheit weist auf: eine Antennenoberfläche, an der ein einfallender Strahl empfangen wird, der aus einem ersten Abschnitt von elektromagnetischen Wellen mit ersten Phasenunterschieden und einem zweiten Abschnitt von elektromagnetischen Wellen mit zweiten Phasenunterschieden, die sich von den ersten Phasenunterschieden unterscheiden, aufgebaut ist, einen Eingangsabschnitt, von dem erste elektromagnetische Wellen mit den ersten Phasenunterschieden und einer elektrischen Leistung entsprechend einer elektrischen Leistung des ersten Abschnitts von elektromagnetischen Wellen im Strahl und zweite elektromagnetische Wellen mit den zweiten Phasenunterschieden und einer elektrische Leistung entsprechend einer elektrischen Leistung des zweiten Abschnitts von elektromagnetischen Wellen im Strahl übertragen werden, einen ersten Ausgangsabschnitt, an welchem die ersten elektromagnetischen Wellen, die vom Eingangsabschnitt übertragen werden, eine Phase aufweisen und ein erstes Verbundsignal aus den ersten elektromagnetischen Wellen erzeugt wird, um eine erste Amplitude und eine erste Phase entsprechend einer Amplitude und einer Phase der ersten elektromagnetischen Wellen aufzuweisen, und einen zweiten Ausgangsabschnitt, an welchem die zweiten elektromagnetischen Wellen, die vom Eingangsabschnitt übertragen werden, eine Phase aufweisen und ein zweites Verbundsignal aus den zweiten elektromagnetischen Wellen erzeugt wird, um eine zweite Amplitude und eine zweite Phase entsprechend einer Amplitude und einer Phase der zweiten elektromagnetischen Wellen aufzuweisen. Die Abstimmeinheit stimmt die Amplituden oder Phasen des ersten und des zweiten Verbundsignals ab. Die Erzeugungseinheit erzeugt ein Empfangssignal, das Information über ein Objekt bereitstellt, von welchem der einfallende Strahl kommt, aus dem ersten und dem zweiten Verbundsignal, die von der Verbundsignalabstimmeinheit abgestimmt werden, um die Information über das Objekt zu erfassen.
Gemäß diesem Aufbau der Antennenvorrichtung ist die Strahlempfangseinheit aus einer Linse oder einem als Linse wirkenden passiven Element aufgebaut. Wenn ein einfallender Strahl an der Antennenoberfläche empfangen wird, werden ersten elektromagnetische Wellen am Eingangsabschnitt erzeugt, um erste Phasenunterschiede und eine elektrische Energie entsprechend der elektrischen Energie eines ersten Abschnitts von elektromagnetischen Wellen mit den ersten Phasenunterschieden im Strahl aufzuweisen, und werden die ersten elektromagnetischen Wellen zum ersten Ausgangsabschnitt übertragen, um die gleiche Phase aufzuweisen. Ferner werden zweite elektromagnetische Wellen am Eingangsabschnitt erzeugt, um zweite Phasenunterschiede und eine elektrische Energie entsprechend der elektrischen Energie eines zweiten Abschnitts von elektromagnetischen Wellen mit den zweiten Phasenunterschieden im Strahl aufzuweisen, und werden die zweiten elektromagnetischen Wellen zum zweiten Ausgangsabschnitt übertragen, um die gleiche Phase aufzuweisen
Anschließend wird, am ersten Ausgangsabschnitt, ein erstes Verbundsignal aus den ersten elektromagnetischen Wellen erzeugt, um eine erste Amplitude und eine erste Phase entsprechend einer Amplitude und der Phase der ersten elektromagnetischen Wellen aufzuweisen. Ferner wird, am zweiten Ausgangsabschnitt, ein zweites Verbundsignal aus den zweiten elektromagnetischen Wellen erzeugt, um eine zweite Amplitude und eine zweite Phase entsprechend einer Amplitude und der Phase der zweiten elektromagnetischen Wellen aufzuweisen
Die Amplitude und die Phase des ersten Verbundsignals entsprechen denjenigen des ersten Abschnitts von elektromagnetischen Wellen im einfallenden Strahl, und die Amplitude und die Phase des zweiten Verbundsignals entsprechen denjenigen des zweiten Abschnitts von elektromagnetischen Wellen im einfallenden Strahl. Folglich zeigen die Amplituden und die Phasen der Verbundsignale eine Einfallsrichtung des Strahls.
Anschließend stimmt die Abstimmeinheit in geeigneter Weise die Amplituden oder die Phasen der Verbundsignale ab und erzeugt die Erzeugungseinheit ein Empfangssignal mit Information über ein Objekt aus den abgestimmten Verbundsignalen.
Da die Abstimmeinheit in geeigneter Weise die Verbundsignale abstimmt, kann die Information des Objekts, wie beispielsweise die Geschwindigkeit und der Abstand des Objekts bezüglich der Antennenvorrichtung, in einem Peilwinkel zum Objekt entsprechend der Einfallsrichtung des Strahls erhalten werden.
Folglich kann die Antennenvorrichtung einen aus irgendeiner Richtung kommenden Strahl mit einem einfachen Aufbau erfassen, wobei sie eine Linse oder ein passives Element mit der gleichen Funktion wie die Linse verwendet, da die Anzahl von Ausgangsabschnitten bei der Antennenvorrichtung bei zwei liegt.
1 zeigt ein Blockdiagramm einer Radarvorrichtung mit einer Antennenvorrichtung gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
2 zeigt den Aufbau eines Wilkinson-Leistungsteilers, der in der Radarvorrichtung der 1 angeordnet ist;
3 zeigt ein Strahlungsdiagramm eines Strahls, das erhalten wird, indem zwei Abschnitte von Wellen miteinander kombiniert werden;
4A zeigt einen Strahl, der in einer ersten Richtung abgestrahlt wird, bei einem Amplitudenverhältnis von 1:0;
4B zeigt eine einen Strahl, der in einer zweiten Richtung abgestrahlt wird, bei einem Amplitudenverhältnis von 0:1;
4C zeigt einen Strahl, der in einer mittleren Richtung zwischen der ersten und der zweiten Richtung abgestrahlt wird, bei einem Amplitudenverhältnis von 0,5:0,5;
5 zeigt den Aufbau eines Rat-Race-Teilers gemäß einer Modifikation der ersten Ausführungsform;
6 zeigt ein Blockdiagramm einer Radarvorrichtung mit einer Antennenvorrichtung gemäß einer weiteren Modifikation der ersten Ausführungsform;
7 zeigt ein Blockdiagramm einer Radarvorrichtung mit einer Antennenvorrichtung gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
8 zeigt ein Blockdiagramm einer Radarvorrichtung mit einer Antennenvorrichtung gemäß einer Modifikation der zweiten Ausführungsform;
9 zeigt ein Blockdiagramm einer Radarvorrichtung mit einer Antennenvorrichtung gemäß einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
10 zeigt ein Blockdiagramm einer Radarvorrichtung mit einer Antennenvorrichtung gemäß einer weiteren Modifikation der ersten Ausführungsform; und
11 zeigt ein Blockdiagramm einer Radarvorrichtung mit einer Antennenvorrichtung gemäß einer weiteren Modifikation der ersten Ausführungsform.
Nachstehend werden die Ausführungsform der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung beschrieben, in der gleiche Teile oder Element, sofern nicht anders angezeigt, mit den gleichen Bezugszeichen versehen sind.
(Erste Ausführungsform)
Nachstehend wird eine in einer Radarvorrichtung angeordnete Antennenvorrichtung beschrieben. 1 zeigt ein Blockdiagramm einer Radarvorrichtung mit einer Antennenvorrichtung gemäß der ersten Ausführungsform.
Eine Radarvorrichtung 1 weist eine Antennenvorrichtung 60 zum Formen und Abstrahlen eines Radarstrahls und zum Empfangen des Radarstrahls von einem Objekt, welches den abgestrahlten Radarstrahl in Richtung der Vorrichtung 60 reflektiert, und eine Objektinformationserfassungseinheit 40 auf.
Die Antennenvorrichtung 60 weist einen Sendeblock 10, der dazu ausgelegt ist, einen Radarstrahl von frequenzmodulierten kontinuierlichen Wellen (FMCW) mit einer Richtcharakteristik gemäß einem Sendesignal auszusenden, während die Abstrahlrichtung des Strahls in einem vorbestimmten Zyklus innerhalb eines vorbestimmten Richtungsbereichs geändert wird, einen Empfangsblock 20, der dazu ausgelegt ist, den vom Objekt reflektierten Radarstrahl zu empfangen und ein Empfangssignal, das Information über das Objekt anzeigt, aus dem empfangenen Strahl zu erzeugen, und eine Strahlsteuereinheit 30 auf, die dazu ausgelegt ist, den Sendeblock 10 zu steuern, um die Abstrahlrichtung des Radarstrahl abstimmbar einzustellen, während die Abstrahlrichtung in dem vorbestimmten Zyklus geändert wird, und den Empfangsblock 20 zu steuern, um das Empfangssignal in geeigneter Weise aus dem empfangenen Strahl zu erzeugen.
Die Objektinformationserfassungseinheit 40 gibt einen Befehl als das Sendesignal an den Block 10, gibt einen Strahlbefehl, welcher die Abstrahlrichtung des Radarstrahls bestimmt, an die Strahlsteuereinheit 30, und erfasst Information über das Objekt aus dem im Block 20 erzeugten Empfangssignal.
Diese Radarvorrichtung 1 ist beispielsweise am vorderen Abschnitt eines Fahrzeugs angeordnet. Wenn der Radarstrahl, der in einer bestimmten Richtung abgestrahlt wird, vom Objekt reflektiert wird und aus der bestimmten Richtung zur Vorrichtung 60 zurückkehrt, erfasst die Erfassungseinheit 40 beispielsweise die Geschwindigkeit des Fahrzeugs bezüglich des Objekts und den Abstand zwischen dem Fahrzeug und dem Objekt aus dem Empfangssignal zusätzlich zu einem bestimmten Peilwinkel zum Objekt entsprechend der bestimmten Richtung.
Der Sendeblock 10 weist einen spannungsgesteuerten Oszillator (VCO) 11, der dazu ausgelegt ist, ein hochfrequentes Signal im Ansprechen auf einen Befehl der Erfassungseinheit 40 zu erzeugen, einen ersten Teiler 12, der dazu ausgelegt ist, die elektrische Leistung des hochfrequenten Signals in einen ersten und einen zweiten Abschnitt zu teilen und ein lokales Signal aus dem zweiten Abschnitt elektrischer Leistung zu erzeugen, einen zweiten Teiler 13, der dazu ausgelegt ist, den ersten Abschnitt elektrischer Leistung gleichmäßig in zwei Teile zu teilen, um ein erstes Sendsignal und ein zweites Sendesignal mit der gleichen Amplitude und der gleichen Phase zu erzeugen, eine Sendesignalabstimmeinheit 14, die dazu ausgelegt ist, die Sendesignale mit der gleichen Amplitude und der gleichen Phase vom Teiler 13 zu empfangen und die Sendesignale unabhängig zu verstärken, und eine Strahlformungseinheit 80 auf.
Diese Formungseinheit 80 erzeugt erste hochfrequente Welle (d. h. elektromagnetische Wellen), die eine elektrische Leistung und eine Phase entsprechend der elektrischen Leistung und der Phase des ersten Sendesignals aufweisen, das in der Abstimmeinheit 14 verstärkt wird, an einem ersten Eingangsabschnitt und überträgt die ersten hochfrequenten Wellen zu einem Ausgangsabschnitt, um erste Phasenunterschiede auf die ersten hochfrequenten Wellen zu geben. Ferner erzeugt die Formungseinheit 80 zweite hochfrequenten Wellen, die eine elektrische Leistung und eine Phase entsprechend der elektrischen Leistung und der Phase des zweiten Sendesignals aufweisen, das in der Abstimmeinheit 14 verstärkt wird, an einem zweiten Eingangsabschnitt und überträgt die zweiten hochfrequenten Wellen zu einem Ausgangsabschnitt, um zweite Phasenunterschiede auf die zweiten hochfrequenten Wellen zu geben. Die Formungseinheit 80 formt einen bestimmten Strahl an einer Antennenoberfläche und strahlt diesen Strahl in einer bestimmten Richtung ab. Dieser Strahl ist aus einem ersten Abschnitt von elektromagnetischen Wellen mit den ersten Phasenunterschieden und der elektrischen Leistung entsprechend der elektrischen Leistung der ersten elektromagnetischen Wellen und einem zweiten Abschnitt von elektromagnetischen Wellen mit den zweiten Phasenunterschieden und der elektrischen Leistung entsprechend der elektrischen Leistung der zweiten elektromagnetischen Wellen aufgebaut. Die bestimmte Richtung des Strahls wird durch die ersten Phasenunterschiede und die elektrische Leistung des ersten Abschnitts von elektromagnetischen Wellen und die zweiten Pha senunterschiede und die elektrische Leistung des zweiten Abschnitts von elektromagnetischen Wellen bestimmt.
Das hochfrequente Signal des VCO 11 ist frequenzmoduliert, um die Mittenfrequenz F0 (z. B. 76 GHz) aufzuweisen.
2 zeigt den Aufbau des Teilers 13. Der Teiler 13 weist, wie in 2 gezeigt, ein Paar von Übertragungsleitungen 131 und 132, wie beispielsweise Mikrostreifenleitungen, und ein Widerstandselement 133 auf. Jede der Übertragungsleitungen 131 und 132 weist eine Länge von λ/4 auf. λ beschreibt die Wellenlänge des Hochfrequenzsignals entsprechend der Mittenfrequenz F0. Ein Ende der Übertragungsleitung 131 und ein Ende der Übertragungsleitung 132 sind mit einem gemeinsamen Anschluss verbunden. Die anderen Enden der Übertragungsleitungen 131 und 132 sind mit jeweiligen Enden des Widerstandselements 133 verbunden. Ferner ist das andere Ende der Übertragungsleitung 131 mit einem ersten separaten Anschluss und das andere Ende der Übertragungsleitung 132 mit einem zweiten separaten Anschluss verbunden. Folglich wird ein sogenannter Wilkinson-Leistungsteiler als der Teiler 13 verwendet.
Der erste Abschnitt elektrischer Leistung im ersten Teiler 12 wird am gemeinsamen Anschluss des zweiten Teilers 13 empfangen, und die Sendesignale des zweiten Teilers 13 werden über die jeweiligen separaten Anschlüsse zur Abstimmeinheit 14 übertragen.
Die Abstimmeinheit 14 weist einen ersten variablen Verstärker 14a und einen zweiten variablen Verstärker 14b auf. Der variable Verstärker 14a stellt einen ersten variablen Verstärkungsfaktor (d. h. eine erste variable Verstärkung) in Übereinstimmung mit einem Befehl der Steuereinheit 30 ein und verstärkt das erste Sendesignal mit dem Faktor, um das erste Sendesignal mit einer ersten Amplitude zu erzeugen. Der Verstärker 14b stellt einen zweiten variablen Verstärkungsfaktor (d. h. eine zweite variable Verstärkung) in Übereinstimmung mit einem Befehl der Steuereinheit 30 ein und verstärkt das zweite Sendesignal mit dem Faktor, um das zweite Sendesignal mit einer zweiten Amplitude zu erzeugen. Das Verhältnis des ersten Verstärkungsfaktors zum zweiten Verstärkungsfaktor wird änderbar eingestellt.
Die zwei Übertragungsleitungen, die jeweils die separaten Anschlüsse des Teilers 13 und die Verstärker 14a und 14b verbinden, weisen die gleiche Länge auf. Folglich können die Verstärker 14a und 14b die Sendesignale mit der gleichen Amplitude und Phase empfangen.
Die Formungseinheit 80 weist eine Rotman-Linse 15, die zwei Sendestrahlanschlüsse BP (BP1 und BP2) und mehrere Antennenanschlüsse AP (z. B. vier Antennenanschlüsse AP1, AP2, AP3 und AP4) aufweist, und eine Sendearrayantenne 16 auf, die mehrere Antennenelemente (z. B. vier Antennenelemente) aufweist, die mit den jeweiligen Antennenanschlüssen AP verbunden sind. Die Rotman-Linse 15 ist ein als Linse wirkendes passives Element. Die Strahlanschlüsse BP (d. h. die Eingangsabschnitte) sind auf einer Seite der Linse 15 angeordnet und in einem vorbestimmten Intervall voneinander beabstandet. Die Antennenanschlüsse AP (d. h. der Ausgangsabschnitt) sind auf der anderen Seite der Linse 15 angeordnet und zu vorbestimmten Intervallen voneinander beabstandet. Jeder Strahlabschnitt BP ist über Wellenleiterkanäle der Linse 15 zu verschiedenen Intervallen von den Antennenanschlüssen AP beabstandet. Die Antennenelemente der Arrayantenne 16 sind auf einer Antennenoberfläche AN1 zu gleichen Intervallen ausgerichtet angeordnet.
Im Ansprechen auf das im Verstärker 14a verstärkte erste Sendesignal induziert oder erzeugt die Rotman-Linse 15 hochfrequente Wellen, welche die gleiche Amplitude und Phase entsprechend der Amplitude und Phase des ersten Sendesignals aufweisen, durch eine magnetische Kopplung zwischen dem Strahlanschluss BP1 und einer Zuführungsleitung des Verstärkers 14a am Strahlanschluss BP1 und verteilt die elektrische Leistung der hochfrequenten Wellen über die Wellenleiterkanäle verschiedener Längen auf die Antennenanschlüsse AP. Folglich formt die Linse 15 hochfrequente Wellen mit ersten Phasenunterschieden an den jeweiligen Antennenanschlüssen AP. Im Ansprechen auf die hochfrequenten Wellen der Antennenanschlüsse AP erzeugt die Arrayantenne 16 Abstrahlsignale an den jeweiligen Antennenelementen, durch eine magnetische Kopplung zwischen jedem Antennenanschluss und dem entsprechenden Antennenelement, und formt einen ersten Strahl von elektromagnetischen Wellen aus den Abstrahlsignalen.
Die Wellen des ersten Strahls weisen die ersten Phasenunterschiede an der Antennenoberfläche AN1 der Antenne 16 und eine elektrische Leistung entsprechend der elektrischen Leistung der hochfrequenten Wellen auf, die Wellen weisen jedoch die gleiche Phase entlang der ersten Richtung auf, die bezüglich der Antennenoberfläche AN1 geneigt ist. Folglich kann die Antenne 16 im Ansprechen auf das erste verstärkte Sendesignal den ersten Strahl in der ersten Richtung (oder dem ersten Winkel zur Antennenoberfläche AN1) abstrahlen.
In gleicher Weise induziert oder erzeugt die Rotman-Linse 15 im Ansprechen auf das im Verstärker 14b erzeugte zweite Sendesignal hochfrequente Wellen, welche die gleiche Amplitude und (die gleiche) Phase entsprechend der Amplitude und Phase des zweiten Sendesignals aufweisen, am Strahlanschluss BP2 und verteilt die elektrische Leistung der hochfrequenten Wellen auf die Antennenanschlüsse AP, um hochfrequenten Wellen mit zweiten Phasenunterschieden an den jeweiligen Antennenanschlüssen AP zu bilden. Im Ansprechen auf die hochfrequenten Wellen der Antennenanschlüsse AP formt die Arrayantenne 16 einen zweiten Strahl von elektromagnetischen Wellen.
Die Wellen des zweiten Strahls weisen die zweiten Phasenunterschiede an der Antennenoberfläche AN1 der Antenne 16 und eine elektrische Leistung entsprechend der elektrischen Leistung der hochfrequenten Wellen auf, die Wellen weisen jedoch die gleiche Phase entlang der zweiten Richtung auf, die bezüglich der Antennenoberfläche AN1 geneigt ist. Folglich kann die Antenne 16 im Ansprechen auf das zweite verstärkte Sendesignal den zweiten Strahl in der zweiten Richtung (oder dem zweiten Winkel zur Antennenoberfläche AN1) abstrahlen.
Wenn das erste und das zweite Sendesignal mit der gleichen Phase in der Rotman-Linse 15 empfangen werden, kombiniert die Linse 15 die aus dem ersten Sendesignal erzeugten hochfrequenten Wellen mit den aus dem zweiten Sendesignal erzeugten hochfrequenten Wellen an jedem Antennenanschluss AP. Im Ansprechen auf die hochfrequenten Wellen, die in den Antennenelementen kombiniert werden, formt die Arrayantenne 16 einen bestimmten Strahl an der Antennenoberfläche AN1 und strahlt diesen Strahl von der Antennenoberfläche AN1 in einer bestimmten Richtung (oder ei nem bestimmten Winkel zur Antennenoberfläche AN1) ab. Der bestimmte Strahl weist einen ersten Abschnitt von elektromagnetischen Wellen und einen zweiten Abschnitt von elektromagnetischen Wellen auf. Der erste Abschnitt von Wellen weist die ersten Phasenunterschiede an der Antennenoberfläche AN1 und die elektrische Leistung entsprechend der elektrischen Leistung der aus dem ersten Sendesignal erzeugten hochfrequenten Wellen auf. Der zweite Abschnitt von Wellen weist die zweiten Phasenunterschiede an der Antennenoberfläche AN1 und die elektrische Leistung entsprechend der elektrischen Leistung der aus dem zweiten Sendesignal erzeugten hochfrequenten Wellen auf.
3 zeigt ein Strahlungsdiagramm eines Strahls, der erhalten wird, indem der erste und der zweite Abschnitt von Wellen miteinander kombiniert werden. Sowohl der erste Abschnitt von Wellen (d. h. der erste Strahl) als auch der zweite Abschnitt von Wellen (d. h. der zweite Strahl) weisen, wie in 3 gezeigt, ein Strahlungsdiagramm elektrischer Leistung bezüglich der Abstrahlungsrichtung auf. Der erste Abschnitt von Wellen weist die höchste elektrische Leistung in der ersten Richtung auf, und der zweite Abschnitt von Wellen weist die höchste elektrische Leistung in der zweiten Richtung auf. Der bestimmte Strahl, der erhalten wird, indem der erste und der zweite Abschnitt von Wellen miteinander kombiniert werden, weist die höchste elektrische Leistung in der bestimmten Richtung auf, die sich zwischen der ersten und der zweiten Richtung befindet. Folglich wird der bestimmt Strahl in der bestimmten Richtung zwischen der ersten und der zweiten Richtung abgestrahlt. Diese bestimmt Richtung hängt vom Leistungsverhältnis des ersten Abschnitts zum zweiten Abschnitt ab.
Die elektrische Leistung des ersten Abschnitts von Wellen hängt von der elektrischen Leistung des ersten verstärkten Sendesignals ab, und die elektrische Leistung des zweiten Abschnitts von Wellen hängt von der elektrischen Leistung des zweiten verstärkten Sendesignals ab. Folglich wird die bestimmte Richtung durch die ersten Phasenunterschiede entsprechend der ersten Richtung, die zweiten Phasenunterschiede entsprechend der zweiten Richtung und das Verhältnis elektrischer Leistung (oder Amplitudenverhältnis) des ersten verstärkten Sendesignals zum zweiten verstärkten Sendesignal (d. h. das Verhältnis des ersten Verstärkungsfaktors zum zweiten Verstärkungsfaktor) definiert.
Der Empfangsblock 20 weist eine Strahlempfangseinheit 81, die dazu ausgelegt ist, einen Strahl, der vom Block 10 abgestrahlt und von einem Objekt reflektiert wird, aus der bestimmten Richtung zu empfangen, und ein erstes Verbundsignal und ein zweites Verbundsignal aus dem empfangenen Strahl zu erzeugen, eine Verbundsignalabstimmeinheit 23, die dazu ausgelegt ist, die Verbundsignale in geeigneter Weise zu verstärken, eine Leistungsweiche (oder Empfangssignalerzeugungseinheit) 24, die dazu ausgelegt ist, die in der Abstimmeinheit 23 verstärkten Verbundsignale zu kombinieren, um ein Empfangssignal zu erzeugen, das Information über das Objekt anzeigt, und einen Mischer 25 auf, der dazu ausgelegt ist, das Empfangssignal mit dem lokalen Signal des ersten Teilers 12 des Sendeblocks 10 zu mischen, um ein Schwebungssignal zu erzeugen.
Die Empfangseinheit 81 weist eine Empfangsarrayantenne 21 und eine Rotman-Linse 22, die ein als Linse wirkendes passives Element beschreibt, auf. Die Arrayantenne 21 weist mehrere Antennenelement (z. B. vier Antennenelemente) auf, die jeweils elektromagnetische Wellen des Strahls empfangen. Diese Antennenelemente sind an einer Antennenoberfläche AN2 zu gleichen Intervallen ausgerichtet angeordnet. Die Rotman-Linse 22 weist zwei Empfangsstrahlanschlüsse BP (BP3 und BP4) und mehrere Antennenanschlüsse AP (z. B. vier Antenneanschlüsse AP5, AP6, AP7 und AP8) auf, die mit den Antennenelementen der Arrayantenne 21 verbunden sind. Die Strahlanschlüsse BP3 und BP4 (d. h. die Ausgangsabschnitte) sind auf einer Seite der Linse 22 angeordnet und in einem vorbestimmten Intervall voneinander beabstandet. Die Antennenanschlüsse AP5 bis AP8 (d. h. der Eingangsabschnitt) sind auf der anderen Seite der Linse 22 angeordnet und zu vorbestimmten Intervallen voneinander beabstandet. Jeder Strahlanschluss BP ist über Wellenleiterkanäle der Linse 22 zu verschiedenen Intervallen von den Antennenanschlüssen AP beabstandet.
Die Arrayantenne 21 empfängt einen Strahl, der aus der bestimmten Richtung (oder dem bestimmten Winkel zur Antennenoberfläche AN2) kommt. Dieser Strahl weist einen ersten Abschnitt von elektromagnetischen Wellen mit ersten Phasenunterschieden an der Antennenoberfläche AN2 und einen zweiten Abschnitt von elektromagnetischen Wellen mit zweiten Phasenunterschieden an der Antennenoberfläche AN2 auf.
Die ersten Phasenunterschiede entsprechen der ersten Richtung. Die zweiten Phasenunterschiede entsprechen der zweiten Richtung. Im Ansprechen auf den ersten Abschnitt von Wellen im Strahl induziert oder erzeugt die Rotman-Linse 22 erste hochfrequente Wellen mit den ersten Phasenunterschieden und der elektrischen Leistung entsprechend dem ersten Abschnitt von Wellen an den Antennenanschlüssen AP. Ferner induziert oder erzeugt die Rotman-Linse 22 im Ansprechen auf den zweiten Abschnitt von Wellen im Strahl zweite hochfrequente Wellen mit den zweiten Phasenunterschieden und der elektrischen Leistung entsprechend dem zweiten Abschnitt von Wellen an den Antennenanschlüssen AP. Die Rotman-Linse 22 überträgt die ersten hochfrequenten Wellen der Antennenanschlüsse AP zum Strahlanschluss BP3, um die ersten hochfrequenten Wellen mit der gleichen Phase am Strahlanschluss BP3 zu erzeugen, und erzeugt ein erstes Verbundsignal am Strahlanschluss BP3. Folglich weist das erste Verbundsignal die gleiche Phase wie die ersten hochfrequenten Wellen und die elektrische Leistung der ersten hochfrequenten Wellen auf, so dass die elektrische Leistung und Phase des ersten Verbundsignals der elektrischen Leistung und Phase des ersten Abschnitts von Wellen entsprechen. In gleicher Weise überträgt die Rotman-Linse 22 die zweiten hochfrequenten Wellen der Antennenanschlüsse AP zum Strahlanschluss BP4, um die zweiten hochfrequenten Wellen mit der gleichen Phase am Strahlanschluss BP4 zu erzeugen, und erzeugt ein zweites Verbundsignal am Strahlanschluss BP4. Folglich weist das zweite Verbundsignal die gleiche Phase wie die zweiten hochfrequenten Wellen und die elektrische Leistung der zweiten hochfrequenten Wellen auf, so dass die elektrische Leistung und Phase des zweiten Verbundsignals der elektrischen Leistung und Phase des zweiten Abschnitts von Wellen entsprechen.
Das Amplitudenverhältnis des ersten Abschnitts von Wellen zum zweiten Abschnitt von Wellen entspricht der bestimmten Richtung des empfangenen Strahls, so dass das Amplitudenverhältnis des ersten Verbundsignals zum zweiten Verbundsignal die bestimmte Richtung des empfangenen Strahls anzeigt. Da der empfangene Strahl aus den Sendesignalen mit der gleichen Phase im Sendeblock 10 erzeugt wird, weisen die Verbundsignale die gleiche Phase auf.
Die Abstimmeinheit 23 weist einen ersten variablen Verstärker 23a, der mit dem Strahlanschluss BP3 verbunden ist, und einen zweiten variablen Verstärker 23b auf, der mit dem Strahlanschluss BP4 verbunden ist. Der Verstärker 23a stellt einen dritten variablen Verstärkungsfaktor (d. h. eine dritte Verstärkung) in Übereinstimmung mit einem ersten Empfangssteuersignal der Steuereinheit 30 ein und verstärkt das erste Verbundsignal mit dem dritten variablen Verstärkungsfaktor. Der Verstärker 23b stellt einen vierten variablen Verstärkungsfaktor (d. h. eine vierte Verstärkung) in Übereinstimmung mit einem zweiten Empfangssteuersignal der Steuereinheit 30 ein und verstärkt das zweite Verbundsignal mit dem vierten variablen Verstärkungsfaktor.
Die Weiche (Antennenweiche) 24 weist den gleichen Aufbau wie der in der 2 gezeigte zweite Teiler 13 auf. Die Weiche 24 empfängt die verstärkten Verbundsignale an den jeweiligen separaten Anschlüssen, erzeugt ein Empfangssignal, indem sie die Verbundsignale am gemeinsamen Anschluss miteinander kombiniert, und gibt das Empfangssignal vom gemeinsamen Anschluss aus. Zwei Übertragungsleitungen, die jeweils die separaten Anschlüsse der Weiche 24 und die Verstärker 23a und 23b verbinden, weisen die gleiche Länge auf. Folglich weisen die in den Verstärkern 23a und 23b empfangenen Verbundsignale die gleiche Phase auf.
Die Steuereinheit 30 weist einen Temperatursensor 31, der dazu ausgelegt ist, die Umgebungstemperatur der Radarvorrichtung 1 zu erfassen, eine Abbildspeichereinheit 32, die dazu ausgelegt ist, ein Sendeabstimmungsabbild, ein Empfangsabstimmungsabbild, ein Sendekorrekturabbild und ein Empfangskorrekturabbild zu speichern, und eine Abstimmungseinstelleinheit 33 auf. Das Sendeabstimmungsabbild zeigt das Verhältnis zwischen der Richtung des Strahls, der vom Sendeblock 10 abgestrahlt wird, und einer Sendeabstimmung, die Verstärkungen der Verstärker 14a und 14b kennzeichnet. Das Empfangsabstimmungsabbild zeigt das Verhältnis zwischen der Richtung des im Empfangsblock 20 empfangenen Strahls und einer Empfangsabstimmung, die Verstärkungen der Verstärker 23a und 23b kennzeichnet. Das Sendekorrekturabbild zeigt das Verhältnis zwischen der Umgebungstemperatur und einer Korrektur der Sendeabstimmung. Das Empfangskorrekturabbild zeigt das Verhältnis zwischen der Umgebungstemperatur und einer Korrektur der Empfangsabstimmung. Die Abstimmungseinstelleinheit 33 stellt Abstimmungsbefehle, die Verstärkungen der Verstärker 14a, 14b, 23a und 23b anzeigen, in Übereinstimmung mit dem Befehl der Einheit 40, der im Sensor 31 erfassten Umgebungstemperatur, und der Abbilder der Einheit 32 ein, gibt die Abstimmungsbefehle an die jeweiligen Verstärker 14a und 14b des Blocks 10 und gibt die anderen Abstimmungsbefehle an die jeweiligen Verstärker 23a und 23b des Blocks 20.
Folglich verstärken die Verstärker 14a und 14b die Sendesignale in Übereinstimmung mit den Abstimmungsbefehlen und verstärken die Verstärker 23a und 23b die Verbundsignale in geeigneter Weise in Übereinstimmung mit den Abstimmungsbefehlen. Die Steuereinheit 30 steuert beispielsweise die Verstärker 14a und 14b derart, dass die summierte elektrische Leistung der verstärkten Sendesignale einen konstanten Wert annimmt.
Um einen bestimmten Strahl in der bestimmten Richtung abzustrahlen ist es erforderlich, dass das Amplitudenverhältnis des im Verstärker 14a verstärkten ersten Sendesignals zum im Verstärker 14b verstärkten zweiten Sendesignal auf einen bestimmten Wert gesetzt wird. Das Sendeabstimmungsabbild wird erzeugt, indem das Verhältnis, das erforderlich ist, um einen Strahl in jeder von vielen Richtungen abzustrahlen, experimentell bestimmt wird. In gleicher Weise wird das Empfangsabstimmungsabbild erzeugt, indem das Amplitudenverhältnis des im Verstärker 23a verstärkten ersten Verbundsignals zum im Verstärker 23b verstärkten zweiten Verbundsignal experimentell bestimmt wird, um die Verbundsignale in den Verstärkern 23a und 23b in geeigneter Weise zu verstärken.
Der erste und der zweite variable Verstärkungsfaktor werden derart auf der Grundlage des Sendeabstimmungsabbilds in den Verstärkern 14a und 14b eingestellt, dass das Verhältnis der vom Verstärker 14a ausgegebenen elektrischen Leistung zur vom Verstärker 14b ausgegebenen elektrischen Leistung jede Abtastperiode auf 1:0, 0,9:0,1, 0,81:0,19, 0,5:0,5 und 0:1 in dieser Reihenfolge eingestellt wird.
4A zeigt den Strahl, der in der ersten Richtung abgestrahlt wird, bei einem Amplitudenverhältnis von 1:0. 4B zeigt den Strahl, der in der zweiten Richtung abgestrahlt wird, bei einem Amplitudenverhältnis von 0:1. 4C zeigt den Strahl, der in der mittleren Richtung zwischen der ersten und der zweiten Richtung abgestrahlt wird, bei einem Amplitudenverhältnis von 0,5:0,5.
Wenn das Amplitudenverhältnis in der Abstimmungseinheit 14 beispielsweise, wie in 4A gezeigt, auf 1:0 eingestellt wird, strahlt die Arrayantenne 16 den Strahl in der ersten Richtung ab. Wenn das Amplitudenverhältnis, wie in 4B gezeigt, auf 0:1 eingestellt wird, strahlt die Arrayantenne 16 den Strahl in der zweiten Richtung ab. Wenn das Amplitudenverhältnis von 1:0 und 0:1 abweicht, unterscheidet sich die bestimmte Richtung des Strahls von der ersten und der zweiten Richtung. Wenn das Amplitudenverhältnis, wie in 4C gezeigt, auf 0,5:0,5 eingestellt wird, stimmt die bestimmte Richtung des Strahls mit der mittleren Richtung zwischen der ersten und der zweiten Richtung überein.
Jede der Rotman-Linsen 15 und 22 weist Eigenschaften auf, die sich mit der Temperatur ändern. So ändert sich beispielsweise der Abstand zwischen den Strahlanschlüssen BP1 (oder BP3) und BP2 (oder BP4) mit der Temperatur. Folglich korrigiert die Steuereinheit 30 die Abstimmungen der Abstimmungsabbilder auf der Grundlage der Umgebungstemperatur, um die Unterschiede zwischen den Ist-Eigenschaften der Rotman-Linse 15 und den Soll-Eigenschaften der Rotman-Linse 15 zu kompensieren, und um die Unterschiede zwischen den Ist-Eigenschaften der Rotman-Linse 22 und den Soll-Eigenschaften der Rotman-Linse 22 zu kompensieren. Bei dieser Ausführungsform wird beispielsweise ein Korrekturwert oder ein Korrekturfaktor als die Korrektur der Sendeabstimmung über die im Sensor 31 erfasste Umgebungstemperatur bestimmt, und wird die Sendeabstimmung, die auf der Grundlage der Richtung des Sendestrahls bestimmt wird, korrigiert, indem der Korrekturwert zur Abstimmung hinzugefügt oder die Abstimmung mit dem Korrekturfaktor multipliziert wird.
Die Objektformungserfassungseinheit 40 ist aus einem Mikrocomputer bekannter Bauart mit einer CPU, die einen digitalen Signalprozessor (DSP) aufweist, einem ROM zum Speichern von Software-Programmen, die zur Informationserfassung verwendet werden, einem RAM und einem Analog-digital-(A/D)-Wandler aufgebaut. Die Einheit 40 gibt einen Strahlbefehl an die Einheit 33 der Steuereinheit 30. Dieser Befehl bestimmt die Strahlabstrahlungsrichtung, die sich über die Zeit ändert, innerhalb eines vorbestimmten Bereichs. Die Einheit 40 gibt einen Sendebefehl als das Sendesignal an den VCO 11 des Blocks 10. Dieser Befehl zeigt eine Strahlsendeperiode an. Die Einheit 40 erfasst Schwebungsfrequenzen des vom Mischer 25 ausgegebenen Schwebungssignals jede Abtastperiode im A/D-Wandler, um Abtastdaten zu erhalten. Diese Abtastdaten werden im RAM zwischengespeichert. Der DSP unterzieht die Abtastdaten einer schnellen Fouriertransformation (FFT).
Nachstehend wird der Betrieb der Radarvorrichtung 1 beschrieben.
Wenn die Einheit 40 einen Sendebefehl an den Sendeblock 11 sendet, während sie einen Strahlbefehl an die Einheit 33 der Steuereinheit 30 sendet, wird ein frequenzmoduliertes hochfrequentes Signal jede Abstrahlperiode periodisch im VCO11 erzeugt. Eine Dreieckswellenmodulation wird bekanntermaßen für eine Trägerwelle der Frequenz F0 mit einer Frequenzmodulationsbreite ΔF unter Verwendung einer von einer Gleichspannungsquelle (nicht gezeigt) zur Modulation ausgegebenen gesteuerten Spannung ausgeführt. Folglich wird die modulierte Welle mit der variablen Frequenz im Bereich von F0 ± ΔF (d. h. mit der variablen Wellenlänge im Bereich λ ± Δλ) als das hochfrequente Signal erzeugt. Aus diesem Signal wird im Teiler 12 ein lokales Signal erzeugt und an den Mischer 25 des Empfangsblocks 20 gegeben. Aus dem hochfrequenten Signal werden im Teiler 13 das erste und das zweite Sendesignal erzeugt, und diese Sendesignale mit der gleichen Amplitude und Phase werden in den Verstärkern 14a und 14b der Abstimmeinheit 14 empfangen.
In diesem Fall verhindert das Widerstandselement 133 des Teilers 13 selbst dann, wenn ein Teil der elektrischen Leistung des ersten Sendesignals vom Verstärker 14a zum Teiler 13 zurückkehrt, im Wesentlichen, dass die zurückgekehrte Leistung zum Verstärker 14b übertragen wird. Genauer gesagt, ein erstes Rückkehrsignal wird, wie in 2 gezeigt, vom Verstärker 14a über die Übertragungsleitungen 131 und 132 zum Verstärker 14b übertragen, und ein zweites Rückkehrsignal wird vom Verstärker 14a über das Widerstandselement 133 zum Verstärker 14b übertragen. Die Phasen der Rückkehrsignale weisen am Verstärker 14b um eine halbe Wellenlänge λ verschiedene Phasen auf. Folglich werden die Rückkehrsignale im Wesentlichen ausgelöscht, so dass dem Verstärker 14b keine elektrische Leistung der Signale zugeführt wird. Die Leistung/Energie der Rückkehrsignale wird im Widerstandselement 133 verbraucht. In gleicher Weise verhindert das Widerstandselement 133 des Teilers 13 selbst dann, wenn ein Teil der elektrischen Leistung des zweiten Sendesignals vom Verstärker 14b zum Teiler 13 zurückkehrt, im Wesentlichen, dass die zurückgekehrte Leistung zum Verstärker 14a übertragen wird. Folglich kann der Teiler 13 mit dem Element 133 die Isolation zwischen den Verstärkern 14a und 14b verbessern, und kann die Weiche bzw. der Combiner 24 mit dem Element 133 die Isolation zwischen den Verstärkern 23a und 23b verbessern.
In der Steuereinheit 30 werden im Ansprechen auf den Strahlbefehl Abstimmbefehle von der Einstelleinheit 33 an die jeweiligen Verstärker 14a und 14b gesendet und die Sendesignale jeweils in Übereinstimmung mit den Abstimmbefehlen in den Verstärkern 14a und 14b verstärkt. Bei dieser Verstärkung wird das Verstärkungsverhältnis des im Verstärker 14a verstärkten ersten Sendesignals zum im Verstärker 14b verstärkten zweiten Sendesignal jede Abtastperiode, die deutlich länger als die Abstrahlperiode ist, in einem vorbestimmten Verhältnisbereich über die Zeit geändert.
Die verstärkten Sendesignale, welche die gleiche Phase aufweisen, werden in den Strahlanschlüssen BP1 und BP2 der Rotman-Linse 15 empfangen. In der Rotman-Linse 15 werden erste hochfrequente Wellen mit ersten Phasenunterschieden aus dem ersten verstärkten Sendesignal an den Antennenanschlüssen AP erzeugt, zweite hochfrequente Wellen mit zweiten Phasenunterschieden aus dem zweiten verstärkten Sendesignal an den Antennenanschlüssen AP erzeugt und die ersten und die zweiten hochfrequenten Wellen an jedem Antennenanschluss AP miteinander kombiniert. In der Arrayantenne 16 wird ein bestimmter Strahl von elektromagnetischen Wellen aus den kombinierten hochfrequenten Wellen der Antennenanschlüsse AP geformt.
Dieser bestimmte Strahl ist aus dem ersten Abschnitt von elektromagnetischen Wellen, die erste Phasenunterschiede an der Antennenoberfläche AN1 und eine elektrische Leistung entsprechend der elektrischen Leistung des ersten verstärkten Sendesignals aufweist, und dem zweiten Abschnitt von elektromagnetischen Wellen, die zweite Phasenunterschiede an der Antennenoberfläche AN1 und eine elektrische Leistung entsprechend der elektrischen Leistung des zweiten verstärkten Sendesignals aufweist, aufgebaut. D. h., der erste Abschnitt von elektromagnetischen Wellen weist Ausbreitungsrichtungen auf, die auf die erste Richtung entsprechend den ersten Phasenunter schieden zentriert sind, und der zweite Abschnitt von elektromagnetischen Wellen weist Ausbreitungsrichtungen auf, die auf die zweite Richtung entsprechend den zweiten Phasenunterschieden zentriert sind. Folglich wird der bestimmte Strahl in der bestimmten Richtung, die sich zwischen der ersten und der zweiten Abstrahlrichtung befindet, abgestrahlt. Da das Amplitudenverhältnis in der Abstimmungseinheit 14 über die Zeit geändert wird, wird ebenso die Abstrahlrichtung des Strahls über die Zeit geändert. Auf diese Weise führt die Radarvorrichtung 1 die Strahlabtastung aus.
Wenn der von der Arrayantenne 16 in der bestimmten Richtung abgestrahlte Strahl von einem Objekt reflektiert wird und zur Antennenvorrichtung 60 zurückkehrt, empfängt die Arrayantenne 21 elektromagnetische Welle eines Strahls, der aus der bestimmten Richtung kommt, an den jeweiligen Antennenelementen. Im Ansprechen auf den Empfang des Strahls in der Antenne 21 erzeugt die Rotman-Linse 22 ein erstes Verbundsignal am Strahlanschluss 23a und ein zweites Verbundsignal am Strahlanschluss 23b.
Das Amplitudenverhältnis des ersten Verbundsignals zum zweiten Verbundsignal hängt von der Einfallsrichtung des empfangenen Strahls ab. Wenn der empfangene Strahl beispielsweise aus der ersten Richtung kommt, nimmt das Amplitudenverhältnis ein Verhältnis von 1:0 an. Wenn der empfange Strahl aus der zweiten Richtung kommt, nimmt das Amplitudenverhältnis ein Verhältnis von 0:1 an. Wenn das Amplitudenverhältnis von 1:0 und 0:1 abweicht, weicht die Einfallsrichtung des empfangenen Strahls von der ersten und der zweiten Richtung ab.
Ferner werden, im Ansprechen auf den Strahlbefehl der Erfassungseinheit 40, Abstimmbefehle, die Verstärkungsfaktoren anzeigen, von der Einstelleinheit 33 an die jeweiligen Verstärker 23a und 23b gesendet, und die Verbundsignale jeweils in Übereinstimmung mit den Abstimmbefehlen in den Verstärkern 23a und 23b verstärkt. Da die Richtung des vom Block 10 abgestrahlten Strahls von der Erfassungseinheit 40 bestimmt wird, ist das Verstärkungsverhältnis in den Verbundsignalen der Einheit 40 bekannt und werden die Verbundsignale beispielsweise unter der Steuerung der Einheit 40 verstärkt, um die gleiche Amplitude oder eine elektrische Leistung größer einem Schwellenwert aufzuweisen. In diesem Fall kann die Information des Objekts in geeigneter Weise in der Einheit 40 erfasst werden.
Anschließend werden die Verbundsignale in der Weiche bzw. im Combiner 24 kombiniert, um ein Empfangssignal mit Information des Objekts zu erzeugen, und wird das Empfangssignal mit dem lokalen Signal des Teilers 12 im Mischer 25 gemischt, um ein Schwebungssignal zu erzeugen. Die Erfassungseinheit 40 erfasst die Geschwindigkeit der Vorrichtung 1 bezüglich des Objekts und den Abstand zwischen der Vorrichtung 1 und dem Objekt über das Schwebungssignal, zusätzlich zum bestimmten Peilwinkel zum Objekt entsprechend der bestimmten Richtung.
Da das Amplitudenverhältnis in den Sendesignalen, wie vorstehend beschrieben, unter der Steuerung der Steuereinheit 30 änderbar in den Verstärkern 14a und 14b eingestellt wird, kann die Richtung des vom Sendeblock 10 abgestrahlten Strahls änderbar in der Rotman-Linse 15 abgestimmt werden. Ferner kann der Empfangsblock 20 das Empfangssignal derart abstimmen, dass die Einheit 40 in geeigneter Weise Information über das Objekt in geeigneter Weise aus dem Empfangssignal erfassen kann, da die Amplituden der Verbundsignale, die aus dem empfangenen Strahl gebildet werden, in geeigneter Weise unter der Steuerung der Steuereinheit 30 in den Verstärkern 23a und 23b eingestellt werden.
Folglich kann die Erfassungseinheit 40 dann, wenn der Strahl, der von der Arrayantenne 16 in der bestimmten Richtung abgestrahlt wird, die von der Einheit 40 bestimmt wird, vom Objekt reflektiert wird, den Peilwinkel zum Objekt entsprechend der bestimmten Richtung, die Geschwindigkeit der Vorrichtung 1 bezüglich des Objekts und den Abstand zwischen der Vorrichtung 1 und dem Objekt gewinnen.
Folglich kann die Antennenvorrichtung 60, die ein passives Elements mit der gleichen Funktion wie eine Linse verwendet, mit einem einfachen Aufbau ohne eine Verwendung irgendeines Hochfrequenzschalters gefertigt werden und kann die Antennenvorrichtung 60 frei eingestellt werden, um einen Strahl zu formen, der in irgendeiner Richtung zwischen der ersten und der zweiten Richtung abgestrahlt wird, da die Antennenvorrichtung 60 die Rotman-Linse 15, die nur zwei Strahlanschlüsse BP1 und BP2 aufweist, und die zwei Verstärker 14a und 14b aufweist, die mit den Strahlanschlüssen im Sendeblock 10 verbunden sind.
Ferner weist die Antennenvorrichtung 60 die Rotman-Linse 22, die nur zwei Strahlanschlüsse BP3 und BP4 aufweist, und die zwei Verstärker 23a und 23b auf, die mit den Strahlanschlüssen im Empfangsblock verbunden sind. Folglich kann die Antennenvorrichtung 60 unter Verwendung eines passiven Elements mit der gleichen Funktion wie eine Linse mit einem einfachen Aufbau gefertigt werden, um einen Strahl, der aus irgendeiner Richtung zwischen der ersten und der zweiten Richtung kommt, in geeigneter Weise zu empfangen, und um Information über das Objekt in geeigneter Weise aus dem empfangenen Strahl in der Einheit 40 zu erfassen.
Ferner wird die Verstärkung in jedem der Verstärker 14a, 14b, 23a und 23b in Übereinstimmung mit der Umgebungstemperatur der Radarvorrichtung 1 abgestimmt. Folglich kann die Antennenvorrichtung 60 die Abstrahlrichtung des Sendestrahls mit hoher Genauigkeit einstellen und die Einfallsrichtung des empfangenen Strahls mit hoher Genauigkeit erfassen, so dass die Genauigkeit bei der Erfassung des Peilwinkels zum Objekt erhöht werden kann.
Bei dieser Ausführungsform kann die Radarvorrichtung 1 dann, wenn sie beispielsweise an einem Fahrzeug befestigt ist, die Abstrahlrichtung des Sendestrahls in sowohl der horizontalen als auch der vertikalen Ebene ändern. Um die Abstrahlrichtung des Strahls in der horizontalen Ebene zu ändern werden die Antennenelemente der Arrayantenne 16 entlang der horizontalen Richtung ausgerichtet angeordnet und werden die Antennenelemente der Arrayantenne 21 ebenso entlang der horizontalen Richtung ausgerichtet angeordnet. Demgegenüber werden die Antennenelemente der Arrayantenne 16 dann, wenn die Radarvorrichtung 1 die Abstrahlrichtung des Strahls in vertikaler Richtung ändert, entlang der vertikalen Richtung ausgerichtet angeordnet und werden die Antennenelemente der Arrayantenne 21 ebenso entlang der vertikalen Richtung ausgerichtet angeordnet.
Wenn die Radarvorrichtung 1 derart am Fahrzeug befestigt ist, dass die Antennenelemente der Arrayantenne 16 entlang der vertikalen Richtung ausgerichtet ange ordnet sind, ist die Antennenoberfläche der Antenne 16 manchmal bezüglich der vertikalen Ebene geneigt. In diesem Fall weicht der Abstrahlwinkel des Strahls zur Antennenoberfläche unerwünscht vom Abstrahlwinkel des Strahls zur vertikalen Ebene ab. Um dieses Problem zu vermeiden, wird die Vorrichtung 1 in gleicher Weise, wie bei der Abstimmung der optischen Achse der Scheinwerfer des Fahrzeugs, unter Verwendung von drei Bolzen bzw. Schrauben am Fahrzeug befestigt und wird die Befestigungskraft der Bolzen bzw. Schrauben für gewöhnlich von Hand abgestimmt, um die Antennenoberfläche präzise in der vertikalen Ebene anzuordnen. Diese Abstimmung ist jedoch mühevoll. Bei dieser Ausführungsform kann die Abstrahlrichtung des Strahls zur Antennenoberfläche jedoch einfach geändert werden, ohne die Bolzen bzw. Schrauben von Hand abzustimmen, da die Verstärkungen in den Verstärkern beliebig abgestimmt werden können. Dies führt dazu, dass die Radarvorrichtung 1 die Abstrahlrichtung des Strahls in geeigneter Weise ändern kann, so dass die Leistung der Vorrichtung 1 verbessert werden kann.
Bei dieser Ausführungsform weist jede der Rotman-Linsen 15 und 22 zwei Strahlanschlüsse BP auf. Jede Rotman-Linse kann jedoch drei oder mehr als drei Strahlanschlüsse aufweisen. In diesem Fall sind die Strahlanschlüsse mit jeweiligen Verstärkern der Abstimmeinheit 14 oder 23 verbunden.
Ferner wird ein Wilkinson-Leistungsteiler oder eine Weiche (Combiner), die in der 2 gezeigt sind, sowohl als der Teiler 13 als auch als die Weiche 24 verwendet. Es kann jedoch ein Rat-Race-Leistungsteiler oder eine Weiche, die in der 5 gezeigt sind, sowohl als der Teiler 13 als auch als die Weiche 24 verwendet werden. Der Rat-Race-Leistungsteiler oder die Weiche weist, wie in 5 gezeigt, vier Übertragungsleitungen 231, 232, 233 und 234 und ein Widerstandselement 235 auf. Die Übertragungsleitung 231 ist zwischen dem gemeinsamen Anschluss und dem ersten separaten Anschluss angeordnet, und die Übertragungsleitung 232 ist zwischen dem gemeinsamen Anschluss und dem zweiten separaten Anschluss angeordnet. Die Übertragungsleitung 233 ist zwischen dem zweiten separaten Anschluss und einem Ende des Elements 235 angeordnet, und die Übertragungsleitung 234 ist zwischen dem ersten separaten Anschluss und dem Ende des Elements 235 angeordnet. Das andere Ende des Elements 235 ist auf Masse gelegt. Die Übertragungsleitungen 231 bis 233 weisen die gleiche Länge von λ/4 auf, und die Übertragungsleitung 234 weist eine Länge von 3λ/4 auf. Folglich weisen das erste und das zweite Übertragungssignal, die zur Abstimmeinheit 14 übertragen werden, die gleiche Amplitude und Phase auf. Ferner unterscheidet sich die Länge der ersten Route zwischen den separaten Anschlüssen über die Übertragungsleitungen 231 und 232 um eine halbe Wellenlänge λ von der Länge der zweiten Route über die Übertragungsleitungen 233 und 234. Folglich verhindert das Widerstandselement 235 des Teiler 13 selbst dann, wenn ein Teil der elektrischen Leistung des ersten Übertragungssignals vom Verstärker 14a (oder 14b) zum Teiler 13 zurückkehrt, im Wesentlichen, dass die zurückgekehrte Leistung zum Verstärker 14b (oder 14a) übertragen wird.
Ferner weisen die in den Verstärkern 14a und 14b empfangenen Sendesignale die gleiche Amplitude und die gleiche Phase auf. Die in den Verstärkern 14a und 14b empfangenen Sendesignale können jedoch verschiedene Amplituden oder verschiedene Phasen aufweisen. In diesem Fall ist es erforderlich, die Kalibrierung in der Einheit 14 auszuführen, um die verschiedenen Amplituden oder verschiedenen Phasen der Signale zu kompensieren.
Ferner werden die Verstärkungsfaktoren in der Einheit 14 derart eingestellt, dass die summierte elektrische Leistung der verstärkten Sendesignale einen konstanten Wert annimmt. Folglich wird die Sendeleistung des Radarstrahls konstant und kann der Radarstrahl in Übereinstimmung mit den relevanten Verordnungen und Bestimmungen abgestrahlt werden.
Ferner weist jede der Abstimmeinheiten 14 und 23 variable Verstärker auf. Die Abstimmeinheit 14 oder 23 kann jedoch Phasenschieber anstelle der Verstärker oder Phasenschieber zusätzlich zu den Verstärkern aufweisen.
6 zeigt ein Blockdiagramm einer Radarvorrichtung mit einer Antennenvorrichtung gemäß einer ersten Modifikation der ersten Ausführungsform. Die Radarvorrichtung 2 unterscheidet sich, wie in 6 gezeigt, dahingehend von der in der 1 gezeigten Radarvorrichtung 1, dass die Abstimmeinheit 14 zwei Phasenschieber 14c und 14d anstelle der Verstärker aufweist, während die Abstimmeinheit 23 zwei Phasenschieber 23c und 23d anstelle der Verstärker aufweist.
Gemäß diesem Aufbau verschieben die Phasenschieber 14c und 14d des Sendeblocks 10 die Phasen der Sendesignale, um die Phasenunterschiede zwischen den Signalen einzustellen. Folglich strahlt die Arrayantenne 16 einen Strahl in einer bestimmten Richtung ab, die sich von der ersten und der zweiten Richtung unterscheidet. Diese bestimmte Richtung wird außerhalb des Richtungsbereichs zwischen der ersten und der zweiten Richtung angeordnet, indem der Phasenunterschied zwischen den Signalen in geeigneter Weise eingestellt wird.
Ferner weisen die in den Phasenschiebern 23c und 23d empfangenen Signale dann, wenn die Arrayantenne 21 des Empfangsblocks einen vom Block 19 abgestrahlten und von einem Objekt reflektierten Strahl empfängt, verschiedene Phasen entsprechend denjenigen auf, die in der Abstimmeinheit 14 eingestellt werden. Da die Phasen der Verbundsignale der Steuereinheit 30 bekannt sind, werden die Phasen der Verbundsignale in den Phasenschiebern 23c und 23d verschoben, um die gleiche Phase aufzuweisen. Folglich weist das in geeigneter Weise in der Weiche (Combiner) 24 erzeugte Empfangssignal Information über das Objekt auf. In diesem Fall kann die Erfassungseinheit 40 diese Information in geeigneter Weise erfassen.
Folglich kann die Antennenvorrichtung 60 einen Strahl in einer bestimmten Richtung zwischen der ersten und der zweiten Richtung abstrahlen und einen Strahl in einer bestimmten Richtung, die sich außerhalb des Richtungsbereichs zwischen der ersten und der zweiten Richtung befindet, abstrahlen, da die Abstimmeinheiten 14 und 23 die Phasen der empfangenen Signale abstimmen.
Ferner kann die Antennenvorrichtung 60 das Information über das Objekt anzeigende Empfangssignal in geeigneter Weise erzeugen, indem sie einen von der Vorrichtung 60 abgestrahlten und vom Objekt reflektierten Strahl empfängt.
(Zweite Ausführungsform)
7 zeigt ein Blockdiagramm einer Radarvorrichtung mit einer Antennenvorrichtung gemäß einer zweiten Ausführungsform. Eine Radarvorrichtung 3 unterscheidet sich, wie in 7 gezeigt, dahingehend von der Radarvorrichtung 1 der ersten Ausführungsform, dass eine Antennenvorrichtung 61 der Radarvorrichtung 3 eine Strahlformungseinheit 82 eines Sendeblocks 110 anstelle der Einheit 80 und eine Strahlempfangseinheit 83 eines Empfangsblocks 120 anstelle der Einheit 81 aufweist.
Die Formungseinheit 82 weist sechs Sendearrayantennen 17 und eine dielektrische konvexe Linse 18 auf. Die Antenne 17 weist zwei Antennenelemente auf, die mit den jeweiligen Verstärkern 14a und 14b verbunden sind. Die Linse 18 weist eine erste Eingangsoberfläche (d. h. einen ersten Eingangsabschnitt) 18a, eine zweite Eingangsoberfläche (d. h. einen zweiten Eingangsabschnitt) 18b und eine Antennenoberfläche AN3 auf, die als Ausgangsabschnitt der Einheit 82 dient. Die Antennenelemente der Antenne 17 sind derart angeordnet, dass sie bezüglich der optischen Achse (d. h. der Mittelachse) der Linse 18 symmetrisch zueinander angeordnet. Diese Antennenelemente liegen den jeweiligen Eingangsoberflächen der Linse 18 entlang der optischen Achse gegenüber.
Die Formungseinheit 83 des Empfangsblocks 120 weist eine dielektrische konvexe Linse 26 und eine Sendearrayantenne 27 mit zwei Antennenelementen auf, die mit den jeweiligen Verstärkern 23a und 23b verbunden sind. Die Linse 26 weist eine Antennenoberfläche AN4, die als Eingangsabschnitt dient, eine erste Ausgangsoberfläche (d. h. einen ersten Ausgangsabschnitt) 26a und eine zweite Ausgangsoberfläche (d. h. einen zweiten Ausgangsabschnitt) 26b auf. Die Antennenelemente der Antenne 27 sind derart angeordnet, dass sie bezüglich der optischen Achse (d. h. der Mittelachse) der Linse 22 symmetrisch zueinander sind. Die Antennenelemente der Antenne 27 liegen jeweils den Ausgangsoberflächen der Linse 26 entlang der optischen Achse gegenüber.
Die Abbildspeichereinheit 32 der Steuereinheit 30 weist die Abbilder bzw. Verzeichnisse (Maps) entsprechend den Linsen 18 und 26 auf, dem die Lage betreffenden Verhältnis zwischen der Linse 18 und der Antenne 17 und dem die Lage betreffenden Verhältnis zwischen der Linse 26 und der Antenne 27 auf.
Im Ansprechen auf das im Verstärker 14a verstärkte erste Sendesignal erzeugt ein Antennenelement der Antenne 17 elektromagnetische Wellen eines ersten Strahls mit der Amplitude und Phase entsprechend der Amplitude und Phase des Signals und strahlt den Strahl ab. Dieser Strahl wird zur ersten Eingangsoberfläche der Linse 18 übertragen. Anschließend wird dieser Strahl gebrochen und durch die Linse 18 bezüglich der Phase verschoben. Das heißt, die Wellen des Strahls weisen erste Phasenunterschiede an der Antennenoberfläche AN3 der Linse 18 auf. Folglich wird der erste Strahl in der ersten Richtung entsprechend den ersten Phasenunterschieden abgestrahlt. Diese erste Richtung wird von der optischen Achse der Linse 18 abgelenkt.
In gleicher Weise erzeugt das andere Antennenelement der Antenne 17 im Ansprechen auf das im Verstärker 14b verstärkte zweite Sendesignal elektromagnetische Wellen eines zweiten Strahls mit der Amplitude und Phase entsprechend der Amplitude und Phase des zweiten Sendesignals und strahlt den Strahl ab. Dieser Strahl wird zur zweiten Eingangsoberfläche der Linse 18 übertragen. Anschließend wird dieser Strahl gebrochen und durch die Linse 18 bezüglich der Phase verschoben. Das heißt, die Wellen des Strahls weisen zweite Phasenunterschiede an der Antennenoberfläche AN3 der Linse 18 auf. Folglich wird der zweite Strahl in der zweiten Richtung entsprechend den zweiten Phasenunterschieden abgestrahlt. Diese zweite Richtung ist bezüglich der optischen Achse der Linse 18 geneigt.
Wenn das erste und das zweite Sendesignal in den Verstärkern 14a und 14b mit einem änderbaren Verstärkungsverhältnis verstärkt werden, werden die elektromagnetischen Wellen des ersten Strahls und die elektromagnetischen Wellen des zweiten Strahls an der Antennenoberfläche AN3 der Linse 18 miteinander kombiniert, um einen bestimmten Strahl zu bilden. Dieser bestimmte Strahl weist Ausbreitungsrichtungen auf, die auf die bestimmte Richtung, die sich zwischen der ersten und der zweiten Richtung befindet, zentriert sind. Folglich strahlt der Sendeblock 110 den bestimmten Strahl in der bestimmten Richtung ab, während er die Richtung des Strahls ändert.
Wenn ein Strahl von elektromagnetischen Wellen, der aus der ersten Richtung kommt, in der Linse 26 empfangen wird, weisen diese Wellen erste verschiedene Phasen an einer Antennenoberfläche AN4 der Linse 26 auf. Dieser Strahl wird durch die Linse 26 gebrochen, während die Phasen der Wellen verschoben werden, und die Wellen weise an der ersten Ausgangsoberfläche der Linse 26 die gleiche Phase auf. Das heißt, die Empfangsstärke der Wellen weist an der ersten Ausgangsoberfläche einen Höchstwert auf. Anschließend wird der Strahl von der Linse 26 ausgegeben. Das mit dem Verstärker 23a verbundene Antennenelement der Antenne 27 empfängt diesen Strahl und erzeugt ein erstes Empfangssignal aus dem Strahl. Folglich kann Information über das Objekt aus dem Empfangssignal bei dem Peilwinkel zum Objekt entsprechend der ersten Richtung erfasst werden.
In gleicher Weise weisen diese Wellen dann, wenn ein Strahl von elektromagnetischen Wellen, der aus der zweiten Richtung kommt, in der Linse 26 empfangen wird, zweite verschiedene Phasen an der Antennenoberfläche AN4 der Linse 26 auf. Dieser Strahl wird durch die Linse 26 gebrochen, während die Phasen der Wellen verschoben werden, und die Wellen weisen an der zweiten Ausgangsoberfläche der Linse 26 die gleiche Phase auf. Anschließen wird der Strahl von der Linse 26 ausgegeben. Das mit dem Verstärker 23b verbundene Antennenelement der Antenne 27 empfängt diesen Strahl und erzeugt ein zweites Empfangssignal aus dem Strahl. Folglich kann Information über das Objekt aus dem Empfangssignal bei dem Peilwinkel zum Objekt entsprechend der zweiten Richtung erfasst werden.
Wenn ein Strahl von elektromagnetischen Wellen mit Ausbreitungsrichtungen, die auf die bestimmte Richtung zwischen der ersten und der zweiten Richtung zentriert sind, in der Linse 26 empfangen wird, weist ein erster Abschnitt dieser Wellen, die einen ersten Strahl bilden, erste verschiedene Phasen an der Antennenoberfläche AN4 der Linse 26 auf, und weist ein zweiter Abschnitt dieser Wellen, die einen zweiten Strahl bilden, zweite verschiedene Phasen an der Antennenoberfläche AN4 der Linse 26 auf. Der erste Strahl wird von der Linse 26 gebrochen, und die Wellen dieses Strahls weisen an der ersten Ausgangsoberfläche der Linse 26 die gleiche Phase auf und werden im mit dem Verstärker 23a verbundenen Antennenelement der Antenne 27 empfangen. Anschließend wird ein erstes Empfangssignal aus den Wellen mit der gleiche Phase erzeugt und im Verstärker 23a verstärkt. Der zweite Strahl wird von der Linse 26 gebrochen, und die Wellen des zweiten Strahls weisen an der zweiten Ausgangsoberfläche der Linse 26 die gleiche Phase auf und werden im mit dem Verstärker 23b verbundenen Antennenelement der Antenne 27 empfangen. Anschließend wird ein zweites Empfangssignal aus den Wellen des zweiten Strahls mit der gleichen Phase erzeugt und im Verstärker 23b verstärkt. Folglich kann Information über das Objekt aus den Empfangssignalen bei dem Peilwinkel zum Objekt entsprechend der bestimmten Richtung gewonnen werden.
Folglich kann die Antennenvorrichtung 61 unter Verwendung der dielektrischen Linse 18 einen Strahl in irgendeiner Richtung zwischen der ersten und der zweiten Richtung abstrahlen, wobei sie einfach aufgebaut ist, da die Formungseinheit 82 des Blocks 110 nur zwei Antennenelemente aufweist, um einen Strahl in der bestimmten Richtung abzustrahlen.
Ferner kann die Antennenvorrichtung 61 mit einem einfachen Aufbau unter Verwendung der dielektrischen Linse 26 einen Strahl, der aus irgendeiner Richtung zwischen der ersten und der zweiten Richtung kommt, in geeigneter Weise empfangen, um Information über das Objekt aus dem Empfangsstrahl zu gewinnen, da die Empfangseinheit 83 des Blocks 120 nur zwei Antennenelemente aufweist, um einen Strahl zu empfangen, der aus der bestimmten Richtung kommt.
Ferner kann die Antennenvorrichtung 61, in gleicher Weise wie bei der ersten Ausführungsform, die Abstrahlrichtung des Strahls mit hoher Genauigkeit steuern und den Peilwinkel zum Objekt mit hoher Genauigkeit erfassen.
Bei dieser Ausführungsform weist jede der Arrayantennen 17 und 27 zwei Antennenelemente auf. Jede Arrayantenne kann jedoch drei oder mehr als drei Antennenelemente aufweisen. In diesem Fall werden die Antennenelemente mit jeweiligen Verstärkern der Abstimmeinheit 14 oder 23 verbunden.
Ferner kann die Antennenvorrichtung, wie in 8 gezeigt, die Phasenschieber 14c und 14d und die Phasenschieber 23c und 23d, die in der 6 gezeigt sind, anstelle der Verstärker 14a, 14b, 23a und 23b aufweisen. In diesem Fall kann die Antennenvorrichtung, in gleicher Weise wie die in der 6 gezeigte Antennenvorrichtung, einen Strahl mit hoher Genauigkeit in irgendeiner Richtung, die sich von der ersten und der zweiten Richtung unterscheidet, abstrahlen und einen Strahl, der aus irgendeiner Richtung kommt, die sich von der ersten und der zweiten Richtung unterscheidet, mit hoher Genauigkeit empfangen.
(Dritte Ausführungsform)
9 zeigt ein Blockdiagramm einer Radarvorrichtung mit einer Antennenvorrichtung gemäß einer dritten Ausführungsform. Eine Radarvorrichtung 5 unterscheidet sich, wie in 9 gezeigt, dahingehend von der Radarvorrichtung 1 der ersten Ausführungsform, dass eine Antennenvorrichtung 62 der Radarvorrichtung 5 einen Sende- und Empfangsblock 50 anstelle des Blocks 10 und des Block 20 aufweist. Der Block 50 weist den VCO 11, die Teiler 12 und 13, die Abstimmeinheit 14, eine Strahlformungs- und Strahlempfangseinheit 84, die Abstimmeinheit 23, die Weiche 24 und den Mischer 25 auf.
Die Einheit 84 weist eine Rotman-Linse 52 und eine Arrayantenne 51 auf. Die Linse 52 weist zwei Sendestrahlanschlüsse BP (BP1 und BP2), mehrere Antennenanschlüsse AP (z. B. vier Antennenanschlüsse AP1, AP2, AP3 und AP4) und zwei Empfangsstrahlanschlüsse BP (BP3 und BP4) auf. Die Linse 52 ist ein als Linse wirkendes passives Element. Die Strahlanschlüsse BP1 und BP2 (d. h. die Eingangsabschnitte) sind auf der ersten Seite der Linse 52 angeordnet und in einem vorbestimmten Intervall voneinander beabstandet. Die Antennenanschlüsse BP1 und BP2 sind mit den jeweiligen Verstärkern 14a und 14b der Einheit 14 verbunden. Die Strahlanschlüsse BP3 und BP4 (d. h. die Empfangsabschnitte) sind auf der ersten Seite der Linse 52 angeordnet und in einem anderen vorbestimmten Intervall voneinander beabstandet. Die Strahlanschlüsse BP3 und BP4 sind mit den jeweiligen Verstärkern 23a und 23b der Einheit 23 verbunden. Die Antennenanschlüsse AP (d. h. der Ausgangsabschnitt) sind auf der zweiten Seite der Linse 52 angeordnet und zu vorbestimmten Intervallen voneinander beabstandet. Jeder Strahlanschluss BP ist über Wellenleiterkanäle der Linse 52 zu verschiedenen Intervallen von den Antennenanschlüssen beabstandet. Die Arrayantenne 51 weist mehrere Antennenelemente (z. B. vier Antennenelemente) auf, die mit den jeweiligen Antennenanschlüssen AP verbunden sind. Die Antennenelemente sind an der Antenneoberfläche AN5 zu gleichen Intervallen ausgerichtet angeordnet.
Die Abbildspeichereinheit 32 der Steuereinheit 30 weist die Abbilder entsprechend der Rotman-Linse 52 auf.
Gemäß diesem Aufbau der Antennenvorrichtung 62 strahlt die Einheit 84, in gleicher Weise wie bei der ersten Ausführungsform, einen bestimmten Strahl von elektromagnetischen Wellen, die aus den Sendesignalen erzeugt werden, in der bestimmten Richtung ab.
Wenn ein Objekt den bestimmten Strahl als einen einfallenden Strahl zur Antennenvorrichtung 62 reflektiert, empfängt die Antenne 51 diesen einfallenden Strahl, der aus der bestimmten Richtung kommt. Dieser Strahl ist aus elektromagnetischen Wellen eines dritten Strahls, der Ausbreitungsrichtungen aufweist, die auf eine dritte Richtung zentriert sind, und aus elektromagnetischen Wellen eines vierten Strahls, der Ausbreitungsrichtungen aufweist, die auf eine vierte Richtung zentriert sind, die sich von der dritten Richtung unterscheidet, aufgebaut.
Im Ansprechen auf diesen Empfang erzeugt die Linse 52 dritte hochfrequente Wellen mit dritten Phasenunterschieden und vierte hochfrequente Wellen mit vierten Phasenunterschieden an den Ausgangsanschlüssen AP, überträgt die dritten hochfrequenten Wellen zum Strahlanschluss BP3, um die dritten hochfrequenten Wellen am Strahlanschluss BP3 mit der gleichen Phase zu versehen, und überträgt die vierten hochfrequenten Wellen zum Strahlanschluss BP4, um die vierten hochfrequenten Wellen am Strahlanschluss BP4 mit der gleichen Phase zu versehen. Die Linse 52 erzeugt ein erstes Verbundsignal aus den dritten hochfrequenten Wellen mit der gleichen Phase am Strahlanschluss BP3 und ein zweites Verbundsignal aus den vierten hochfrequenten Wellen mit der gleichen Phase am Strahlanschluss BP4.
Folglich können die gleichen Effekte wie bei der ersten Ausführungsform erhalten werden. Ferner kann der Aufbau der Antennenvorrichtung 62 weiter vereinfacht werden, da nur eine Rotman-Linse 52 für die Antennenvorrichtung 62 verwendet wird.
Bei dieser Ausführungsform kann die Antennenvorrichtung nach dem Konzept der zweiten Ausführungsform strukturiert sein. D. h., anstelle der Einheit 84 kann die Antennenvorrichtung eine dielektrische konvexe Linse aufweisen, wobei die Arrayantenne 17 derart angeordnet ist (siehe 7), dass sie der ersten Seite der Linse gegenüberliegt, und die Arrayantenne 27 derart angeordnet ist (siehe 7), dass sie der ersten Seite der Linse gegenüberliegt.
Bei der ersten bis dritten Ausführungsform wird der Strahl über die Rotman-Linse oder die dielektrische Linse empfangen, um Information über das Objekt mit hoher Genauigkeit zu erfassen. Der Strahl kann jedoch empfangen werden, ohne die Rotman-Linse oder die dielektrische Linse zu verwenden.
10 zeigt ein Blockdiagramm einer Radarvorrichtung mit einer Antennenvorrichtung gemäß einer Modifikation der ersten Ausführungsform. Eine Radarvorrichtung 7 unterscheidet sich, wie in 10 gezeigt, derart von der in der 1 gezeigten Radarvorrichtung 1, dass eine Antennenvorrichtung 63 der Vorrichtung 7 einen Empfangsblock 70 anstelle des Blocks 20 aufweist. Der Block 70 weist die Arrayantenne 21 und mehrere Mischer 25 auf, die mit den jeweiligen Antennenelementen der Antenne 21 verbunden sind. Die Speichereinheit 32 der Steuereinheit 30 weist die Abbilder entsprechend dem Sendeblock 10 auf, und die Einstelleinheit 33 gibt Befehle an die Abstimmeinheit 14.
Gemäß diesem Aufbau der Vorrichtung 7 wird ein Strahl von elektromagnetischen Wellen, der aus der bestimmten Richtung kommt, in den Antennenelementen der Antenne 21 empfangen. Der in den Antennenelementen empfangene Strahl weist bestimmte Phasenunterschiede auf. Die Phase der in jedem Antennenelement empfangenen Wellen unterscheidet sich von denjenigen der in den Antennenelementen empfangenen Wellen.
Im Ansprechen auf diesen Strahlempfang erzeugt die Antenne 21 ein Objektsignal in jedem Antennenelement. Jeder Mischer 25 erzeugt ein Schwebungssignal aus dem Signal des entsprechenden Antennenelements und einem lokalen Signal des Teilers 12. Die Erfassungseinheit 40 empfängt die Schwebungssignale der Mischer 25 und er fasst Information über das Objekt, wobei sie eine Signalverarbeitung, wie beispielsweise eine digitale Strahlformung (DBF), anwendet.
Folglich kann der Empfangsblock der Antennenvorrichtung weiter vereinfacht werden.
Bei der ersten bis dritten Ausführungsform wird der Strahl in der Einheit, die eine Rotman-Linse oder eine dielektrische Linse aufweist, geformt, um in der bestimmten Richtung abgestrahlt zu werden. Der Sendestrahl kann jedoch geformt werden, ohne die Rotman-Linse oder die dielektrische Linse zu verwenden.
11 zeigt ein Blockdiagramm einer Radarvorrichtung mit einer Antennenvorrichtung gemäß einer Modifikation der ersten Ausführungsform. Eine Radarvorrichtung 9 unterscheidet sich, wie in 11 gezeigt, dahingehend von der in der 1 gezeigten Radarvorrichtung 1, dass eine Antennenvorrichtung 64 der Vorrichtung 9 einen Sendeblock 90 anstelle des Blocks 10 aufweist. Der Block 90 weist den VCO 11, den Teiler 12 und die Antenne 16 mit einem einzigen Antennenelement auf. Die Speichereinheit 32 der Steuereinheit 30 weist die Abbilder entsprechend dem Empfangsblock 20 auf, und die Einstelleinheit 33 gibt Befehle an die Abstimmeinheit 23.
Gemäß diesem Aufbau der Antennenvorrichtung 64 formt die Arrayantenne 16 einen Strahl von elektromagnetischen Wellen aus der elektrischen Leistung des vom Teiler 12 ausgegebenen Sendesignals und strahlt den Strahl in einer festen Richtung ab. Die elektrische Leistung dieses Strahls setzt sich aus der elektrischen Leistung eines ersten Strahls, der in die erste Richtung gerichtet ist, und der elektrischen Leistung eines zweiten Strahls, der in die zweite Richtung gerichtet ist, zusammen.
Wenn der Empfangsblock 20 einen aus der festen Richtung kommenden Strahl empfängt, erfasst die Erfassungseinheit 40 Information über das Objekt bei dem festen Peilwinkel zum Objekt entsprechend der festen Richtung.
Folglich kann die Antennenvorrichtung 64 einen Strahl in der festen Richtung zwischen der ersten und der zweiten Richtung abstrahlen und ein Empfangssignal aus dem Strahl erzeugen, um Information über das Objekt zu erfassen.
Ferner kann der Sendeblock der Antennenvorrichtung weiter vereinfacht werden.
Bei den Antennenvorrichtungen 63 und 64 werden die Verstärker 14a und 14b oder die Verstärker 23a und 23b verwendet. Es können jedoch die Phasenschieber 14c und 14d oder die Verstärker 23c und 23d, die in der 6 gezeigt sind, anstelle der Verstärker verwendet werden. In diesem Fall kann die Antennenvorrichtung einen Strahl in einer Richtung abstrahlen, die sich von der ersten und der zweiten Richtung unterscheidet, oder einen Strahl empfangen, der aus einer Richtung kommt, die sich von der ersten und der zweiten Richtung unterscheidet.
Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die vorstehend beschriebenen Ausführungsformen beschränkt, sondern kann auf verschiedene Weise verwirklich werden, ohne den Schutzumfang der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
Vorstehend wurde eine Antennenvorrichtung mit einer Linse oder einem als Linse wirkenden passiven Element offenbart.
Eine Antennenvorrichtung weist einen Teiler, der ein erstes und ein zweites Signal erzeugt, und Verstärker auf, welche die Signale mit einem änderbaren Amplitudenverhältnis des ersten Signals zum zweiten Signal verstärken. Eine Rotman-Linse gibt erste Phasenunterschiede auf erste hochfrequente Wellen, die an einem Eingangsanschluss aus dem ersten verstärkten Signal erzeugt werden und zu Ausgangsanschlüssen übertragen werden, und gibt zweite Phasenunterschiede auf zweite hochfrequente Wellen, die an einem anderen Eingangsanschluss aus dem zweiten verstärkten Signal erzeugt werden und zu den Ausgangsanschlüssen übertragen werden. Eine Antenne formt einen Strahl, der aus elektromagnetischen Wellen, welche die ersten Phasenunterschiede und eine elektrische Leistung entsprechend dem ersten verstärkten Signal an einer Antennenoberfläche aufweisen, und elektromagnetischen Wellen, welche die zweiten Phasenunterschiede und eine elektrische Leistung entsprechend dem zweiten verstärk ten Signal an der Antennenoberfläche aufweisen, aufgebaut ist, und strahlt den Strahl in einer bestimmten Richtung entsprechend den Phasenunterschieden und dem Amplitudenverhältnis ab.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

- JP 2008-243147 [0001]
- JP 2003-152422 [0010]

Claims

Antennenvorrichtung mit: – einer Sendesignalerzeugungseinheit, die ein erstes Sendesignal und ein zweites Sendesignal erzeugt; – einer Sendesignalabstimmeinheit, die das von der Signalerzeugungseinheit erzeugte erste Sendesignal abstimmt, so dass dieses eine erste Amplitude oder eine erste Phase aufweist, und die das von der Signalerzeugungseinheit erzeugte zweite Sendesignal abstimmt, so dass dieses eine zweite Amplitude oder eine zweite Phase aufweist; und – einer Strahlformungseinheit, die aufweist: – einen ersten Eingangsabschnitt, von dem erste elektromagnetische Wellen übertragen werden, die eine Amplitude oder eine Phase entsprechend der ersten Amplitude oder der ersten Phase des von der Sendesignalabstimmeinheit abgestimmten ersten Sendesignals aufweisen; – einen zweiten Eingangsabschnitt, von dem zweite elektromagnetische Wellen übertragen werden, die eine Amplitude oder eine Phase entsprechend der zweiten Amplitude oder der zweiten Phase des von der Sendesignalabstimmeinheit abgestimmten zweiten Sendesignals aufweisen; – einen Ausgangsabschnitt, an welchem die vom ersten Eingangsabschnitt übertragenen ersten elektromagnetischen Wellen erste Phasenunterschiede aufweisen, während die vom zweiten Eingangsabschnitt übertragenen zweiten elektromagnetischen Wellen zweite Phasenunterschiede aufweisen; und – eine Antennenoberfläche, an der ein bestimmter Strahl, der aus einem ersten Abschnitt von elektromagnetischen Wellen mit den ersten Phasenunterschieden und einer elektrischen Leistung entsprechen einer elektrischen Leistung der ersten elektromagnetischen Wellen und einem zweiten Abschnitt von elektromagnetischen Wellen mit den zweiten Phasenunterschieden und einer elektrischen Leistung entsprechend einer elektrischen Leistung der zweiten elektromagnetischen Wellen aufgebaut ist, geformt wird, und von welcher der bestimmte Strahl auf der Grundlage der ersten Phasenunterschiede und der elektrischen Leistung des ers ten Abschnitts von elektromagnetischen Wellen und der zweiten Phasenunterschiede und der elektrischen Leistung des zweiten Abschnitts von elektromagnetischen Wellen in einer bestimmten Richtung abgestrahlt wird.
Antennenvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Sendesignalabstimmeinheit einen ersten variablen Verstärker, der dazu ausgelegt ist, das erste Sendesignal zu verstärken, um das erste Sendesignal mit der ersten Amplitude zu erzeugen, und einen zweiten variablen Verstärker aufweist, der dazu ausgelegt ist, das zweite Sendesignal zu verstärken, um das zweite Sendesignal mit der zweiten Amplitude zu erzeugen.
Antennenvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Sendesignalabstimmeinheit ferner eine Steuereinheit aufweist, die dazu ausgelegt ist, eine erste variable Abstimmung des ersten Sendesignals und eine zweite variable Abstimmung des zweiten Sendesignals im Ansprechen auf die bestimmte Richtung des bestimmten Strahls einzustellen, und die dazu ausgelegt ist, den ersten und den zweiten variablen Verstärker zu steuern, um das erste Sendesignal mit der ersten Amplitude in Übereinstimmung mit der ersten variablen Abstimmung und das zweite Sendesignal mit der zweiten Amplitude in Übereinstimmung mit der zweiten variablen Abstimmung zu erzeugen.
Antennenvorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinheit die erste und die zweite variable Abstimmung derart einstellt, dass eine Summe der elektrischen Leistung des vom ersten variablen Verstärker erzeugten ersten Sendesignals und der elektrischen Leistung des vom zweiten variablen Verstärkers erzeugten zweiten Sendesignals einen konstanten Wert aufweist.
Antennenvorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinheit einen Temperatursensor aufweist, der dazu ausgelegt ist, eine Umgebungstemperatur der Antennenvorrichtung zu erfassen, und die erste und die zweite variable Abstimmung in Übereinstimmung mit der erfassten Umgebungstemperatur korrigiert, um einen Unterschied zwischen einer Ist-Charakteristik der Strahlformungseinheit, die sich mit der Umgebungstemperatur ändert, und einer Soll-Charakteristik der Strahlformungseinheit zu kompensieren.
Antennenvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Sendesignalabstimmeinheit einen ersten Phasenschieber, der dazu ausgelegt ist, die Phase des ersten Sendesignals zu verschieben, um das erste Sendesignal mit der ersten Phase zu erzeugen, und einen zweiten Phasenschieber aufweist, der dazu ausgelegt ist, die Phase des zweiten Sendesignals zu verschieben, um das zweite Sendesignal mit der zweiten Phase zu erzeugen.
Antennenvorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Sendesignalabstimmeinheit ferner eine Steuereinheit aufweist, die dazu ausgelegt ist, eine erste Abstimmung des ersten Sendesignals und eine zweite Abstimmung des zweiten Sendesignals im Ansprechen auf die bestimmte Richtung des bestimmten Strahls einzustellen, und die dazu ausgelegt ist, den ersten und den zweiten Phasenschieber zu steuern, um das erste und das zweite Sendesignal mit der ersten und der zweiten Phase zu erzeugen.
Antennenvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Sendesignalerzeugungseinheit das erste und das zweite Sendesignal mit der gleichen Amplitude und der gleichen Phase erzeugt.
Antennenvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Sendesignalerzeugungseinheit einen Oszillator, der dazu ausgelegt ist, ein hochfrequentes Wellensignal zu erzeugen, und einen Teiler aufweist, der dazu ausgelegt ist, die elektrische Leistung des hochfrequenten Wellensignals in einen ersten Abschnitt elektrischer Leistung und einen zweiten Abschnitt elektrischer Leistung zu teilen, um das erste Sendesignal aus dem ersten Abschnitt elektrischer Leistung und das zweite Sendesignal aus dem zweiten Abschnitt elektrischer Leistung zu erzeugen.
Antennenvorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Teiler zwei Übertragungsleitungen, die an ersten Enden miteinander verbunden sind, und einen Widerstand aufweist, welcher die zweiten Enden der Übertragungsleitungen miteinander verbindet, und das hochfrequente Wellensignal von den ersten Enden der Übertragungsleitungen über jede der Übertragungsleitungen zu den zweiten Enden der Übertragungsleitungen übertragen wird, um das erste und das zweite Sendesignal an den zweiten Enden der Übertragungsleitungen zu erhalten.
Antennenvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Strahlformungseinheit eine Rotman-Linse, die einen ersten Strahlanschluss als den ersten Eingangsabschnitt, einen zweiten Strahlanschluss als den zweiten Eingangsanschluss und mehrere Antennenanschlüsse als den Ausgangsanschluss aufweist, und eine Arrayantenne aufweist, die mehrere Antennenelemente aufweist, die an der Antennenoberfläche angeordnet und mit den jeweiligen Antennenanschlüssen der Rotman-Linse verbunden sind, wobei die Rotman-Linse die ersten elektromagnetischen Wellen mit der gleichen Phase aus dem ersten Sendesignal am ersten Strahlanschluss erzeugt, die zweiten elektromagnetischen Wellen mit der gleichen Phase aus dem zweiten Sendesignal am zweiten Strahlanschluss erzeugt, die ersten Phasenunterschiede an den Antennenanschlüssen auf die ersten elektromagnetischen Wellen gibt, die zweiten Phasenunterschieden an den Antennenanschlüssen auf die zweiten elektromagnetischen Wellen gibt, und die ersten elektromagnetischen Wellen an den Antennenanschlüssen mit den zweiten elektromagnetischen Wellen kombiniert, um kombinierte elektromagnetischen Wellen zu erzeugen, und die Arrayantenne den bestimmten Strahl mit den kombinierten elektromagnetischen Wellen, die in den jeweiligen Antennenelementen empfangen werden, formt und den bestimmten Strahl in der bestimmte Richtung abstrahlt.
Antennenvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Strahlformungseinheit eine dielektrische Linse, die eine erste Eingangsoberfläche als den ersten Eingangsabschnitt, eine zweite Eingangoberfläche als den zweiten Eingangsabschnitt und die Antennenoberfläche am Ausgangabschnitt angeordnet aufweist, und eine Arrayantennen aufweist, die ein erstes Antennenelement, welches der ersten Eingangsoberfläche der dielektrischen Linse gegenüberliegt, und ein zweites Antennenelement aufweist, welches der zweiten Eingangsoberfläche der dielektrischen Linse gegenüberliegt, wobei die Arrayantenne die ersten elektromagnetischen Wellen mit der gleichen Phase aus dem ersten Sendesignal im ersten Antennenelement und die zweiten elektromagnetischen Wellen mit der gleichen Phase aus dem zweiten Sendesignal im zweiten Antennenelement erzeugt, die dielektrische Linse die ersten elektromagnetischen Wellen vom ersten Antennenelement an der ersten Eingangsoberfläche empfängt und die ersten elektromagnetischen Wellen bricht, um die ersten elektromagnetischen Wellen mit den ersten Phasenunterschieden an der Antennenoberfläche zu bilden, die dielektrische Linse die zweiten elektromagnetischen Wellen vom zweiten Antennenelement an der zweiten Eingangsoberfläche empfängt und die zweiten elektromagnetischen Wellen bricht, um die zweiten elektromagnetischen Wellen mit den zweiten Phasenunterschieden an der Antennenoberfläche zu bilden, und die Kombination der ersten elektromagnetischen Wellen mit den ersten Phasenunterschieden und der zweiten elektromagnetischen Wellen mit den zweiten Phasenunterschieden als der bestimmte Strahl von der Antennenoberfläche der dielektrischen Linse ausgegeben wird.
Antennenvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass sie ferner aufweist: – eine Verbundsignalabstimmeinheit, die – ein erstes Verbundsignal und ein zweites Verbundsignal von der Strahlformungseinheit empfängt, die einen einfallenden Strahl, der aus einem dritten Abschnitt von elektromagnetischen Wellen mit dritten Phasenunterschieden und einem vierten Abschnitt von elektromagnetischen Wellen mit vierten Phasenunterschieden, die sich von den dritten Phasenunterschieden unterscheiden, aufgebaut ist, an der Antennenoberfläche empfängt, dritte elektromagnetische Wellen mit den dritten Phasenunterschieden und einer elektrischen Leistung entsprechend einer elektrischen Leistung des dritten Abschnitts von elektromagnetischen Wellen am Ausgangabschnitt erzeugt, vierte elektromagnetische Wellen mit den vierten Phasenunterschieden und einer elektrischen Leistung entsprechend einer elektrischen Leistung des vierten Abschnitts von elektromagnetischen Wellen am Ausgangsab schnitt erzeugt, die dritten elektromagnetischen Wellen an einen ersten Empfangsabschnitt überträgt, um die gleiche Phase am ersten Empfangsabschnitt auf die dritten elektromagnetischen Wellen zu geben, die vierten elektromagnetischen Wellen an einen zweiten Empfangsabschnitt überträgt, um die gleiche Phase am zweiten Empfangsabschnitt auf die vierten elektromagnetischen Wellen zu geben, das erste Verbundsignal mit einer Amplitude und einer Phase entsprechend einer Amplitude und einer Phase der dritten elektromagnetischen Wellen am ersten Empfangsabschnitt erzeugt, und das zweite Verbundsignal mit einer Amplitude und einer Phase entsprechend einer Amplitude und einer Phase der vierten elektromagnetischen Wellen am zweiten Empfangsabschnitt erzeugt, und – die Amplituden oder Phasen des ersten und des zweiten Verbundsignals abstimmt, um das erste und das zweite Verbundsignal mit der gleichen Amplitude und der gleichen Phase zu erzeugen; und – eine Empfangssignalerzeugungseinheit, die ein Empfangssignal, das Information über ein Objekt bereitstellt, welches den bestimmten Strahl als den einfallenden Strahl zur Strahlformungseinheit reflektiert, aus dem ersten und dem zweiten Verbundsignal erzeugt, die von der Verbundsignalabstimmeinheit abgestimmt werden, um die Information über das Objekt zu erfassen.
Antennenvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Strahlformungseinheit eine Arrayantenne mit mehreren Antennenelementen aufweist, die in einer vertikalen Ebene ausgerichtet angeordnet sind, um den bestimmten Strahl von der Arrayantenne abzustrahlen, während die bestimmte Richtung des bestimmten Strahls in der vertikalen Ebene geändert wird.
Antennenvorrichtung mit: – einer Strahlempfangseinheit, die aufweist: – eine Antennenoberfläche, an der ein einfallender Strahl empfangen wird, der aus einem ersten Abschnitt von elektromagnetischen Wellen mit ersten Phasenunterschieden und einem zweiten Abschnitt von elektromagnetischen Wellen mit zwei ten Phasenunterschieden, die sich von den ersten Phasenunterschieden unterscheiden, aufgebaut ist; – einen Eingangsabschnitt, von dem erste elektromagnetische Wellen mit den ersten Phasenunterschieden und einer elektrischen Leistung entsprechend einer elektrischen Leistung des ersten Abschnitts von elektromagnetischen Wellen im Strahl und zweite elektromagnetische Wellen mit den zweiten Phasenunterschieden und einer elektrische Leistung entsprechend einer elektrischen Leistung des zweiten Abschnitts von elektromagnetischen Wellen im Strahl übertragen werden; – einen ersten Ausgangsabschnitt, an welchem die ersten elektromagnetischen Wellen, die vom Eingangsabschnitt übertragen werden, eine Phase aufweisen und ein erstes Verbundsignal aus den ersten elektromagnetischen Wellen erzeugt wird, um eine erste Amplitude und eine erste Phase entsprechend einer Amplitude und einer Phase der ersten elektromagnetischen Wellen aufzuweisen; und – einen zweiten Ausgangsabschnitt, an welchem die zweiten elektromagnetischen Wellen, die vom Eingangsabschnitt übertragen werden, eine Phase aufweisen und ein zweites Verbundsignal aus den zweiten elektromagnetischen Wellen erzeugt wird, um eine zweite Amplitude und eine zweite Phase entsprechend einer Amplitude und einer Phase der zweiten elektromagnetischen Wellen aufzuweisen; – einer Verbundsignalabstimmeinheit, welche die Amplituden oder Phasen des ersten und des zweiten Verbundsignals abstimmt; und – einer Empfangssignalerzeugungseinheit, die ein Empfangssignal mit Information über ein Objekt, von welchem der einfallende Strahl kommt, aus dem ersten und dem zweiten Verbundsignal erzeugt, die von der Verbundsignalabstimmeinheit abgestimmt werden, um die Information über das Objekt zu erfassen.
Antennenvorrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbundsignalabstimmeinheit einen dritten variablen Verstärker, der dazu ausgelegt ist, das erste Verbundsignal zu verstärken, und einen vierten variablen Verstärker aufweist, der dazu ausgelegt ist, das zweite Verbundsignal zu verstärken, und die Steuereinheit eine dritte variable Abstimmung des ersten Verbundsignals und eine vierte variable Abstimmung des zweiten Verbundsignals im Ansprechen auf die bestimmte Richtung des einfallenden Strahls einstellt und den dritten und den vier ten variablen Verstärker steuert, um das erste und das zweite Verbundsignal mit der gleichen Amplitude in Übereinstimmung mit der dritten und der vierten variablen Abstimmung zu erzeugen.
Antennenvorrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbundsignalabstimmeinheit einen ersten Phasenschieber, der dazu ausgelegt ist, die Phase des ersten Verbundsignals zu verschieben, und einen zweiten Phasenschieber aufweist, der dazu ausgelegt ist, die Phase des zweiten Verbundsignals zu verschieben, und die Steuereinheit eine dritte variable Abstimmung des ersten Verbundsignals und eine vierte variable Abstimmung des zweiten Verbundsignals im Ansprechen auf die bestimmte Richtung des einfallenden Strahls einstellt und den dritten und den vierten variablen Verstärker steuert, um das erste und das zweite Verbundsignal mit der gleichen Phase in Übereinstimmung mit der dritten und der vierten variablen Abstimmung zu erzeugen.
Antennenvorrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Empfangsignalerzeugungseinheit eine Weiche aufweist, die dazu ausgelegt ist, eine elektrische Leistung des ersten Verbundsignals und eine elektrische Leistung des zweiten Verbundsignals zu kombinieren, um das Empfangssignal zu erzeugen, und die Weiche zwei Übertragungsleitungen, deren erste Enden miteinander verbunden sind, und einen Widerstand aufweist, welcher die zweiten Enden der Übertragungsleitungen miteinander verbindet, wobei das erste und das zweite Verbundsignal jeweils von den zweiten Enden der Übertragungsleitungen über die Übertragungsleitungen zu den ersten Enden der Übertragungsleitungen übertragen werden.
Antennenvorrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Strahlempfangseinheit eine Rotman-Linse, die mehrere Antennenanschlüsse als den Eingangsabschnitt und einen ersten Strahlanschluss als den ersten Ausgangsabschnitt und einen zweiten Strahlanschluss als den zweiten Ausgangsanschluss aufweist, und eine Arrayantenne mit mehreren Antennenelementen, die mit den jeweiligen Antennenanschlüssen der Rotman-Linse verbunden sind, an der Antennenoberfläche aufweist, wobei die Arrayantenne den einfallenden Strahl empfängt und die Rotman-Linse die ersten und die zweiten elektromagnetischen Wellen an den Antennenanschlüssen, das erste Verbundsignal am ersten Strahlanschluss erzeugt und das zweite Verbundsignal am zweiten Strahlanschluss erzeugt.
Antennenvorrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Strahlempfangseinheit eine dielektrische Linse, die eine Antennenoberfläche am Eingangsabschnitt angeordnet, eine erste Ausgangsoberfläche als den ersten Ausgangsabschnitt und eine zweite Ausgangsoberfläche als den zweiten Ausgangsabschnitt aufweist, und eine Arrayantenne mit einem ersten Antennenelement, welches der ersten Ausgangsoberfläche der dielektrischen Linse gegenüberliegt, und einem zweiten Antennenelement, welches der zweiten Ausgangsoberfläche der dielektrischen Linse gegenüberliegt, aufweist, wobei die dielektrische Linse den ersten Abschnitt des einfallenden Strahls, der an der Antennenoberfläche empfangen wird, bricht, um die ersten elektromagnetischen Wellen an der ersten Ausgangsoberfläche zu erhalten, die dielektrische Linse den zweiten Abschnitt des einfallenden Strahls, der an der Antennenoberfläche empfangen wird, bricht, um die zweiten elektromagnetischen Wellen an der zweiten Ausgangsoberfläche zu erhalten, und die Arrayantenne die ersten und die zweiten elektromagnetischen Wellen an den jeweiligen Antennenelementen empfängt, um das erste und das zweite Verbundsignal zu erzeugen.