DE102010040850A1

DE102010040850A1 - Gruppenantennenvorrichtung und Radargerät

Info

Publication number: DE102010040850A1
Application number: DE102010040850A
Authority: DE
Inventors: Asahi Kariya Kondou
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2009-09-17
Filing date: 2010-09-16
Publication date: 2011-04-21
Also published as: JP2011064584A; DE102010040850A8; CN102025026A; US20110063158A1

Abstract

Eine Gruppenantennenvorrichtung umfasst eine Sende-Gruppen-Antenne, die Sende-Antennen-Elemente enthält, eine sendeseitige Richtcharakteristik-Steuereinheit, die eine Richtcharakteristik der Sende-Gruppen-Antenne durch Steuerung von Phasen von mindestens einem Teil der Sende-Antennen-Elemente aufweist und eine empfangsseitige Richtcharakteristik-Steuereinheit umfasst, die eine Richtcharakteristik der Empfangs-Gruppen-Antenne durch Steuerung von Phasen der Empfangs-Antennen-Elemente steuert. Die Gruppenantennenvorrichtung weist eine zusammengesetzte Sende/Empfangs-Richtcharakteristik auf, bei der die Richtung einer Gitterkeule von einer der Sende-Gruppen-Antenne und der Empfangs-Gruppen-Antenne mit der Richtung einer Nullstelle oder eines Teils von Nebenkeulen der anderen von der Sende-Gruppen-Antenne und der Empfangs-Gruppen-Antenne übereinstimmt, und bei der die Richtung einer Gitterkeule der anderen von der Sende-Gruppen-Antenne und der Empfangs-Gruppen-Antenne mit der Richtung einer Nullstelle oder eines Teils von Nebenkeulen der einen von der Sende-Gruppen-Antenne und der Empfangs-Gruppen-Antenne übereinstimmt, wobei sie eine Abtastung in einem Abtastbereich mittels der zusammengesetzten Sende/Empfangs-Richtcharakteristik durchführt.

Description

QUERVERWEIS AUF EINE VERWANDTE ANMELDUNG
Diese Anmeldung basiert auf der früheren, am 17. September 2009 eingereichten japanischen Patentanmeldung Nr. 2009-215751 und beansprucht den Vorrang von deren Priorität. Die Beschreibung dieser früheren japanischen Patentanmeldung wird hiermit durch Bezugnahme in vorliegende Anmeldung inkorporiert.
HINTERGRUND DER ERFINDUNG
(Technisches Gebiet der Erfindung)
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Gruppenantennenvorrichtung, die Gitterkeulen (grating lobes) unterdrücken kann, und auf ein Radargerät, das ein Target bzw. Ziel, das innerhalb eines Abtastbereiches einer Hauptkeule positioniert ist, unter Verwendung der Gruppenantennenvorrichtung erfassen kann.
(Verwandter Stand der Technik)
Die Technik zur Bereitstellung einer solchen Gruppenantennenvorrichtung und eines solchen Radargeräts ist bekannt und beispielsweise in der japanischen Patentanmeldung JP-B-4147447 offenbart. In der in dem Patentdokument JP-B-4147447 offenbarten Technik enthält ein Radargerät eine Gruppenantennenvorrichtung, die durch eine Sendegruppenantenne mit einer Mehrzahl von Antennenelementen, eine mit der Sendegruppenantenne verbundene Sendeverarbeitungseinheit, eine Empfangsgruppenantenne, die eine Mehrzahl von Antennenelementen aufweist, und eine Empfangsverarbeitungseinheit gebildet ist, die mit der Empfangsgruppenantenne verbunden ist.
Dieses Radargerät erfasst ein innerhalb eines Abtastbereiches einer Hauptkeule befindliches Ziel mittels einer zusammengesetzten Sende/Empfangs-Richtcharakteristik, bei der die Richtung einer Gitterkeule der Sendegruppenantenne d. h. eine gitterunterdrückte Seite, mit der Richtung von Nullstellen der Empfangsgruppenantenne, d. h. einer gitterunterdrückenden Seite, übereinstimmt. Der Ausdruck ”zusammengesetzte Sende/Empfangs-Richtcharakteristik bzw. -Richtwirkung” bezieht sich auf eine Richtcharakteristik bzw. Richtwirkung, die aus der Überlagerung der Richtcharakteristik bzw. Richtwirkung auf einer gitterunterdrückten Seite und der Richtcharakteristik bzw. Richtwirkung auf einer gitterunterdrückenden Seite resultiert.
Die zusammengesetzte Sende/Empfangs-Richtwirkung erlaubt es somit, die Richtung der Gitterkeule auf einer gitterunterdrückten Seite mit der Richtung der Nullstellen auf einer gitterunterdrückenden Seite zur Übereinstimmung zu bringen. Demgemäß kann die Empfindlichkeit in der Richtung der Gitterkeule auf einer gitterunterdrückten Seite unterdrückt werden, während das innerhalb des Abtastbereichs der Hauptkeule befindliche Ziel (target) erfasst werden kann.
Eine gitterunterdrückte Seite weist nicht notwendigerweise eine einzige Gitterkeule auf, sondern umfasst eine Mehrzahl von Gitterkeulen. In ähnlicher Weise verfügt die gitterunterdrückende Seite nicht lediglich über eine Hauptkeule, sondern weist eine Mehrzahl von Gitterkeulen auf. Weiterhin haben die Keulen auf einer gitterunterdrückten Seite ebenso wie die Keulen auf einer gitterunterdrückenden Seite die gleichen Richtintervalle. Diese jeweiligen Gitterkeulen können als eine primäre Gitterkeule, eine sekundäre Gitterkeule, ..., eine N-te Gitterkeule bezeichnet werden, oder können als eine erste Gitterkeule, eine zweite Gitterkeule, ..., N-te Gitterkeule bezeichnet werden, in der Reihenfolge des zunehmenden Abstands von der Hauptkeule.
Gemäß der in dem vorstehenden genannten Patentdokument JP-B-4147447 beschriebenen Technik stimmt die Richtung der ersten Gitterkeule auf einer gitterunterdrückten Seite mit der Richtung der Nullstellen zwischen der Hauptkeule und der ersten Gitterkeule auf einer gitterunterdrückenden Seite überein. Dem gemäß kann die Empfindlichkeit in der Richtung der ersten Nebenkeule auf der gitterunterdrückten Seite mittels der zusammengesetzten Sende/Empfangs-Richtwirkung unterdrückt werden.
Auch wenn dies in dem vorstehend genannten Patentdokument JP-B-4147447 nicht offenbart ist, ist das Richtintervall (directional interval) zwischen den Keulen auf der gitterunterdrückenden Seite ”um einen Faktor Zwei” größer als das Richtintervall zwischen den Keulen auf der gitterunterdrückten Seite (Verweis auf 2 der JP-B-4147447 ). Damit stimmt die Richtung der zweiten Gitterkeule auf der gitterunterdrückten Seite mit der Richtung der ersten Gitterkeule auf der gitterunterdrückenden Seite überein. Aus diesem Grund kann die Empfindlichkeit in der Richtung der zweiten Gitterkeule auf der gitterunterdrückten Seite bei der in der JP-B-4147447 beschriebenen Technik nicht mittels der zusammengesetzten Sende/Empfangs-Richtwirkung unterdrückt werden.
Es gibt demzufolge eine Besorgnis, dass ein Zielerfassungsfehler hervorgerufen werden kann, wenn die Richtung der zweiten Gitterkeule auf der gitterunterdrückten Seite in dem sichtbaren Bereich enthalten ist.
Zur Beseitigung dieser Besorgnis kann das Intervall zwischen den Antennenelementen verringert werden, so dass die Richtung der zweiten Gitterkeule auf der gitterunterdrückten Seite in dem sichtbaren Bereich nicht mit der Richtung der ersten Gitterkeule auf der gitterunterdrückenden Seite übereinstimmt. Genauer gesagt sei ein Beispiel herangezogen, bei dem sich eine sichtbare Region innerhalb von ”±90°” erstreckt. Damit die Richtungen der Gitterkeulen nicht miteinander in dieser sichtbaren Region übereinstimmen, kann das Intervall zwischen den Antennenelementen auf der gitterunterdrückenden Seite auf ”ein halb” oder weniger einer Wellenlänge λ der in Benutzung befindlichen Radiowellen bzw. Hochfrequenzwellen festgelegt werden.
Es ist jedoch physikalisch schwierig, das Intervall zwischen den Antennenelementen auf einer gitterunterdrückenden Seite auf ein solches kleines Intervall festzulegen. Aufgrund dieser Schwierigkeit ist es erforderlich, dass die sichtbare Region, per se, verkleinert wird, so dass keine Gitter (grating) hervorgerufen werden. Die Verringerung einer sichtbaren Region, per se, kann zur Verringerung des Erfassungsbereichs eines Ziels führen. Die in dem Patentdokument JP-B-4147447 offenbarte Technik lässt damit Raum für Verbesserungen.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung ist im Lichte der vorstehend erläuterten Umstände getätigt worden, und weist als ihre Aufgabe die Bereitstellung einer Gruppenantennenvorrichtung auf, die eine sichtbare Region verbreitern kann, während das Intervall zwischen Antennenelementen vergrößert wird, und weiterhin die Bereitstellung eines Radargeräts auf, das zur Erfassung eines Ziels unter Verwendung der Gruppenantennenvorrichtung im Stande ist.
Zur Lösung der vorstehend genannten Aufgabe stellt die vorliegende Erfindung gemäß einem Aspekt eine Gruppenantennenvorrichtung bereit, die aufweist: eine Sendegruppenantenne, die eine Mehrzahl von Sendeantennenelementen enthält; eine sendeseitige Richtungs-Steuereinheit (Richtcharakteristik- bzw. Richtwirkungs-Steuereinheit), die eine Richtwirkung oder Richtung der Sendegruppenantenne durch Steuerung von Phasen zumindest eines Teils aus der Mehrzahl von Sendeantennenelementen steuert; eine Empfangsgruppenantenne, die eine Mehrzahl von Empfangsantennenelementen enthält; und eine empfangsseitige Richtwirkungs- bzw. Richtungssteuereinheit, die eine Richtung bzw. Richtwirkung oder Richtcharakteristik der Empfangsgruppenantenne durch Steuerung von Phasen von zumindest einem Teil der Mehrzahl von Empfangsantennenelementen steuert, wobei die Gruppenantennenvorrichtung eine zusammengesetzte Sende/Empfangs-Richtwirkung aufweist, bei der die Richtung einer Gitterkeule einer der Sendegruppenantenne und der Empfangsgruppenantenne mit der Richtung einer Nullstelle oder eines Teils der Seitenkeulen der anderen aus der Sendegruppenantenne und der Empfangsgruppenantenne übereinstimmt, und wobei die Richtung einer Gitterkeule der anderen aus der Sendegruppenantenne und der Empfangsgruppenantenne mit der Richtung einer Nullstelle oder eines Teil von Seitenkeulen dieser einen aus der Sendegruppenantenne und der Empfangsgruppenantenne übereinstimmt, und in einem Abtastbereich mit der zusammengesetzten Sende/Empfangs-Richtwirkung abtastet.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
In den beigefügten Zeichnungen:
1 zeigt ein Blockschaltbild, das eine generelle Konfiguration eines Radargeräts veranschaulicht, das eine Gruppenantennenvorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel enthält;
2 zeigt ein Diagramm, das ein Beispiel eines Gruppenfaktors (array factor) AF(u) veranschaulicht;
3. zeigt ein Diagramm, das ein Beispiel eines Gruppenfaktors AF(θ) für einen Fall veranschaulicht, bei dem die Richtung einer Hauptkeule gleich ”45°” ist;
4 zeigt ein Diagramm, das ein Beispiel der Richtwirkung einer Sendegruppenantenne und ein Beispiel der Richtwirkung einer Empfangsgruppenantenne für die Erläuterung des Prinzips des Auftretens einer Gitterkeule veranschaulicht;
5 ist ein Diagramm, das ein Beispiel einer zusammengesetzten Sende/Empfangs-Richtwirkung veranschaulicht, das aus der Zusammensetzung bzw. Überlagerung der Richtwirkung einer Sendegruppenantenne und der Richtwirkung einer Empfangsgruppenantenne resultiert, um das Verfahren zum Unterdrücken von Gitterkeulen zu erläutern;
6 ist ein Diagramm, das ein Beispiel der Richtwirkung einer Sendegruppenantenne und ein Beispiel der Richtwirkung einer Empfangsgruppenantenne jeweils mittels einer unterbrochenen Linie bzw. einer durchgezogenen Linie in Übereinstimmung mit dem Ausführungsbeispiel veranschaulicht;
7 zeigt ein Diagramm, das eine zusammengesetzte Sende/Empfangs-Richtwirkung veranschaulicht, die aus der Zusammensetzung bzw. Überlagerung der Richtwirkung der Sendegruppenantenne und der Richtwirkung der Empfangsgruppenantenne in Übereinstimmung mit dem Ausführungsbeispiel resultiert;
8 ist ein Schaltbild, das eine generelle Konfiguration eines Radargeräts gemäß einer Modifikation des Ausführungsbeispiels veranschaulicht;
9 zeigt ein Blockschaltbild, das eine generelle Konfiguration eines Radargeräts in Übereinstimmung mit einer weiteren Modifikation des Ausführungsbeispiels veranschaulicht, und
10 ist ein Blockschaltbild, das eine generelle Konfiguration eines Radargeräts in Übereinstimmung mit einer anderen Modifikation des Ausführungsbeispiels veranschaulicht.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSBEISPIELE
Unter Bezugnahme auf die 1 bis 7 wird im folgenden ein Ausführungsbeispiel eines Radargeräts beschrieben, das eine Gruppenantennenvorrichtung, auch als Array-Antennen-Vorrichtung bezeichnet, aufweist. 1 zeigt ein Blockschaltbild, das eine generelle Konfiguration eines Radargeräts veranschaulicht, das eine Gruppenantennenvorrichtung in Übereinstimmung mit dem vorliegenden Ausführungsbeispiel enthält. Unter Bezugnahme auf 1 werden zunächst die Konfiguration und die Funktionen des Radargeräts 1 beschrieben.
Wie in 1 dargestellt ist, weist das Radargerät 1 einen Mikrocomputer 10, einen Oszillator 11, einen Leistungsteiler (power splitter) 12, einen sendeseitigen Phasenschieber 13, eine Sendegruppenantenne 14, eine Empfangsgruppenantenne 15, einen empfangsseitigen Phasenschieber 16, einen Mischer bzw. eine Mischstufe 17, und einen A/D-Wandler (Analog/Digital-Wandler) 18 auf.
Der Mikrocomputer 10 ist mit dem Oszillator 11 derart verbunden, dass er strom- auf des Oszillators 11 angeordnet ist, wohingegen der Leistungsteiler (bzw. Energieteiler) 12 mit dem Oszillator 11 derart verbunden ist, dass er stromab des Oszillators 11 angeordnet ist. Der Oszillator 11 erzeugt eine Schwingung (Oszillation) in einem Frequenzband (z. B. dem Millimeterwellen-Band), das durch den Mikrocomputer 10 zugeordnet wird. Zur gleichen Zeit erzeugt der Oszillator 11 ein Hochfrequenzsignal, das sich in eine dreieckförmige Welle verändert, und gibt das erzeugte Hochfrequenzsignal an den Leistungsteiler 12 ab.
Die Sendegruppenantenne 14 ist mit dem Leistungsteiler 12 über den sendeseitigen Phasenschieber 13 derart verbunden, dass sie stromab des Leistungsteilers 12 angeordnet ist. Der Mischer 17 ist mit dem Leistungsteiler 12 verbunden. Der Leistungsteiler 12 teilt das von dem Oszillator 11 eingespeiste Hochfrequenzsignal in ein Sendesignal S und ein lokales Signal (bzw. Überlagerungssignal) L auf. Der Leistungsteiler 12 gibt dann das Sendesignal S an die Sendegruppenantenne 14 über den sendeseitigen Phasenschieber 13 aus, und gibt das lokale Signal L an den Mischer 17 als Ausgangssignal ab.
Der sendeseitige Phasenschieber 13 ist zwischen der Sendegruppenantenne 14 und dem Leistungsteiler 12 angeordnet, wobei er mit dem Mikrocomputer 10 verbunden ist. Die Sendegruppenantenne 14 ist durch eine Mehrzahl (z. B. fünf) Sendeantennenelemente 14a bis 14e gebildet, die in regelmäßigen Intervallen auf einer nicht gezeigten Ebene (auf einer Antennenoberfläche) als Array angeordnet sind. Der sendeseitige Phasenschieber 13 legt eine Größe der Phasenverschiebung von jedem der in die Sendeantennenelemente 14a bis 14e von dem Leistungsteiler 12 eingespeisten Sendesignale S in Abhängigkeit von den Befehlen des Mikrocomputers 10 fest.
Somit werden die Sendesignale (elektrischen Signale) S von dem Leistungsteiler 12 über den sendeseitigen Phasenschieber 13 eingespeist. Die Sendegruppenantenne 14 strahlt diese Sendesignale S über die Sendeantennenelemente 14a bis 14e in der Form von Sendestrahlen (Radiowellen) nach außen ab. Die Richtung jedes Sendestrahls hängt von der Größe bzw. dem Betrag der Phasenverschiebung des in jedes bzw. ein jeweiliges der Sendeantennenelemente 14a bis 14e eingespeisten Sendesignals S ab. Die Richtung jedes Sendestrahls wird auf der Grundlage der Antennenoberfläche bzw. Antennenfläche der Sendegruppenantenne 14 bestimmt. Genauer gesagt ist die Richtung rechtwinklig zu der Antennenoberfläche gleich ”0°”, und es ist die Richtung parallel zu der Antennenoberfläche gleich ”±90°”. Die Phase des Sendesignals wird für jedes der Sendeantennenelemente 14a bis 14e gesteuert. Folglich kann die Sendegruppenantenne 14 die Sendestrahlen in einem gewünschten Richtungsbereich, d. h. gerichteten Bereich, abstrahlen. Mit anderen Worten ist die Richtwirkung bzw. Richtcharakteristik der Sendegruppenantenne 14 variabel.
Auf der anderen Seite ist die Empfangsgruppenantenne 15 durch eine Mehrzahl von (z. B. drei) Empfangsantennenelemente 15a bis 15c gebildet, die als Reihe in regelmäßigen Intervallen auf einer nicht gezeigten Ebene angeordnet sind. Die Empfangsantennenelemente 15a bis 15c sind mit dem Mischer 17 über den empfangsseitigen Phasenschieber 16 verbunden. Wenn die von der Sendegruppenantenne 14 abgestrahlten Sendestrahlen (Radiowellen) von einem Ziel (target) reflektiert werden, empfangen die Empfangsantennenelemente 15a bis 15c der Empfangsgruppenantenne 15 die reflektierten Strahlen (Radiowellen). Die Empfangsantennenelemente 15a bis 15c geben die empfangenen reflektierten Strahlen dann an den empfangsseitigen Phasenschieber 16 in der Form von Empfangssignalen (elektrischen Signalen) R ab. Der empfangsseitige Phasenschieber 16 legt eine Größe der Phasenverschiebung von jedem der Empfangssignale R, die von den Empfangsantennenelementen 15a bis 15c eingespeist werden, in Übereinstimmung mit den Befehlen des Mikrocomputers 10 fest und gibt die Empfangssignale R dann an den Mischer 17 aus.
Die Empfangssignale R werden somit in den Mischer 17 von dem empfangsseitigen Phasenschieber 16 eingespeist, der stromauf des Mischers 17 verschaltet ist. Der Mikrocomputer 10 ist mit dem Mischer 17 über den Analog/Digital-Wandler 18 so verbunden, dass er stromab des Mischers 17 angeordnet ist. Der Mischer 17 mischt die von dem empfangsseitigen Phasenschieber 16 eingespeisten Empfangssignale R mit den von dem Leistungsteiler 12 eingespeisten lokalen Signalen bzw. Überlagerungssignalen L (er führt eine Synchrondetektion durch), um hierdurch die Basisbandsignale herauszugreifen. Die herausgegriffenen Basisbandsignale werden durch den Analog/Digital-Wandler 18 in digitale Signale umgesetzt und die konvertierten digitalen Signale dann an den Mikrocomputer 10 ausgegeben.
Die Richtung jedes reflektierten Strahls, der auf die Empfangsgruppenantenne 15 auftrifft (im Folgenden als eine ”Einfallsrichtung” des reflektierten Strahls bezeichnet), hängt von der Größe bzw. dem Betrag der Phasenverschiebung (Phasendifferenz) von jedem der Empfangssignale R ab, die von den Empfangsantennenelementen 15a bis 15c abgegeben werden. Die Einfallsrichtung des reflektierten Strahls wird bzw. ist auf der Grundlage der Antennenfläche bzw. Antennenoberfläche der Empfangsgruppenantenne 15 bestimmt. Genauer gesagt, ist die Einfallsrichtung rechtwinklig zu der Antennenoberfläche gleich ”0°”, während die Einfallsrichtung parallel zur Antennenoberfläche gleich ”±90°” Die Phase des Empfangssignals R wird für jedes der Empfangsantennenelemente 15a bis 15c gesteuert. Damit kann die Empfangsgruppenantenne 15 die reflektierten Strahlen aus und innerhalb eines gewünschten Richtbereichs empfangen.
Der Mikrocomputer 10 ist hauptsächlich durch einen Mikrocomputer gebildet, der eine Zentraleinheit CPU, einen Festspeicher ROM, einen Direktzugriffsspeicher RAM, einen Unterstützungs-Direktzugriffsspeicher, Backup-RAM, und eine Eingabe/Ausgabe-I/O enthält (diese Komponenten sind alle nicht gezeigt). Der Mikrocomputer 10 ist mit einer Verarbeitungseinheit (z. B. einem Digitalsignalprozessor DSP (digital signal processor)) versehen, die einen schnellen Fourier-Transformations-Prozess (FFT = fast Fourier transform, FFT) für die von dem Mischer 17 über den Analog/Digital-Wandler 18 erhaltenen Basisbandsignale durchführt. Der Mikrocomputer 10 führt verschiedene Prozesse durch Abarbeiten von verschiedenen, in dem ROM gespeicherten Steuerprogrammen aus.
Der Mikrocomputer 10 tastet zunächst den Strahlungswinkel einer Hauptkeule in einem Erfassungsbereich von ”–90°” bis ”+90°” für ein Ziel bzw. ein Target ab, wobei er der Sendegruppenantenne 14 die Aussendung von Sendewellen erlaubt. (Damit entspricht der Erfassungsbereich für ein Ziel dem Abtastbereich). Wenn ein Ziel bzw. Objekt (target) in dem Erfassungsbereich angeordnet ist, werden die von der Sendegruppenantenne 14 abgestrahlten Sendewellen durch das Ziel reflektiert. Die reflektierten Wellen werden dann von der Empfangsgruppenantenne 15 empfangen. Der Mikrocomputer 10 ermittelt, ob die Intensität jedes von der Empfangsgruppenantenne 15 empfangenen Empfangssignals R gleich oder größer als ein Schwellwert ist oder nicht. Der Mikrocomputer 10 erfasst dann, wenn er ermittelt bzw. erkennt, dass die Intensität des Signals gleich groß wie oder größer als der Schwellwert ist, die Richtung des Ziels unter Heranziehung der Phasendifferenz (Phasenverschiebung) des Empfangssignals R.
In dieser Weise benutzt das Radargerät 1 eine sogenannte elektronische Scan- bzw. Abtastmethode. Der Mikrocomputer 10 entspricht einer Objekterfassungseinheit. Bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ist die Antennenoberfläche der Sendegruppenantenne 14 parallel zu derjenigen der Empfangsgruppenantenne 15 ausgebildet, und es reicht der Erfassungsbereich für ein Ziel von ”–90°” bis ”+90°”.
Im Folgenden wird das Prinzip des Auftretens einer Gitterkeule (grating lobe) beschrieben. Ein Array – Faktor bzw. Gruppenfaktor AF, der eine Übertragungsfunktion einer Gruppenantenne darstellt, wird durch die folgende Gleichung (1) ausgedrückt. In der Gleichung bezeichnet An die Amplitude jeder Wellenquelle bzw. jedes Wellensignals, während mit d das Element-Intervall der Antennenelemente, mit θ₀ die Richtung einer Hauptkeule, und mit N die Nummer bzw. Anzahl von Antennenelementen bezeichnet ist.
Eine Gruppenantenne weist eine Hauptkeule, eine Gitterkeule, eine Seitenkeule, eine Nullstelle (Nullpunkt) und dergleichen in einer periodischen Weise auf. Unter diesen Komponenten bezieht sich die Gitterkeule auf eine Keule, die eine Spitze (peak) bzw. einen Spitzenwert aufweist, der im wesentlichen gleich groß ist wie derjenige der Hauptkeule. Die Seitenkeule bezieht sich auf eine Keule, die einen Spitzenwert (peak) besitzt, der im Vergleich mit demjenigen der Hauptkeule und der Gitterkeule geringer ist. Jede dieser Keulen weist eine gewisse Breite auf, die von dem Elementintervall der Antennenelemente abhängt. Bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel entspricht die Hauptkeule einem Richtbereich bzw. gerichtetem Bereich, der einen Spitzenwert enthält und sich von dem Spitzenwert ausgehend beispielsweise um ”10 dB” verringert. Die Gitterkeule entspricht einem Richtbereich bzw. Richtungsbereich, der einen Spitzenwert enthält und sich ausgehend von dem Spitzenwert beispielsweise um ”10 dB” verringert. Die Seitenkeule entspricht einem gerichteten Bereich bzw. Richtungsbereich, der einen Spitzenwert enthält und sich ausgehend von dem Spitzenwert um beispielsweise ”5 dB” verringernd absenkt. Allerdings sind die Absenkungsbereiche bzw. -Größen nicht auf ”10 dB” und ”5 dB” beschränkt. Diese Keulen können Bereiche bzw. Breiten haben, die sich nicht gegenseitig überlappen und die voneinander unterscheidbar sind. Weiterhin entspricht die Nullstelle (Nullpunkt) einer Richtung, die einen abrupten Abfall der Verstärkung hervorruft. Nullstellen treten zwischen Keulen auf.
Hier wird nun eine neue Variable u definiert, wie sie durch die folgende Gleichung (2) ausgedrückt wird. Weiterhin wird zum Zwecke der Vereinfachung, der Erläuterung die vorstehend genannte Gleichung (1) durch die nachstehende Gleichung (3) ausgedrückt, wenn An gleich ”1” ist.
2 zeigt eine Darstellung, die einen Gruppenfaktor (array factor) AF(u) für einen Fall darstellt, bei dem als Beispiel das Elementintervall d so festgelegt ist, dass es gleich groß wie die Wellenlänge λ ist, und die Anzahl von Elementen N der Antennenelemente auf ”5” gesetzt ist.
Wie in 2 gezeigt ist, hat der Gruppenfaktor AF(u) eine Hauptkeule ML, eine erste Gitterkeule GL1 und eine zweite Gitterkeule GL2 mit einem Zyklus bzw. einer Periode ”2π”. Hierbei wird in der vorstehend genannten Gleichung (3) eine Exponentialfunktion verwendet. Anhand von 2 und der Gleichung (3) ist somit erkennbar, dass der Gruppenfaktor AF(u) eine Funktion ist, die einen Typus bzw. eine Periode ”2π” für die Variable u aufweist.
Des Weiteren soll der Fall diskutiert werden, dass die Richtung θ₀ der Hauptkeule ML auf ”π/4 (= 45°)” festgelegt ist. In diesem Fall kann der potentielle Bereich der Variablen u durch die folgende Gleichung (4) ausgedrückt werden. Ein solcher Bereich der Variablen u wird als ein ”sichtbarer Bereich” bezeichnet. Der sichtbare Bereich ist in 2 durch einen Pfeil markiert. (√2 – 2)π ≤ u ≤ (√2 + 2)π Gleichung (4)
Aus der Gleichung (2) ist erkennbar, dass der mögliche Bereich der Variablen u (d. h. der sichtbare Bereich) größer wird, wenn das Elementintervall d größer wird. Auf der anderen Seite entspricht eine Richtung θGL der Gitterkeule derjenigen Richtung, die durch die Gleichung (2) definiert ist, wobei deren rechte Seite gleich ”±2πm (m = 1, 2, 3, ...)” ist, d. h. sie entspricht derjenigen Richtung, die durch die folgende Gleichung (5) gebildet bzw. wiedergegeben ist. Demgemäß versteht es sich, dass die Gitterkeule mit gewisser Wahrscheinlichkeit in die sichtbare Region eintritt, wenn das Elementintervall d größer wird. Es ist hierbei festzustellen, dass die nachfolgende Gleichung (6) eine Gleichung ist, die die Gleichung (5) für die Richtung θ auflöst. Als Vergleich entspricht eine Richtung θML der Hauptkeule der Richtung, die durch die Gleichung (5) definiert ist, wenn ”m = 0” ist.
3 zeigt ein Diagramm, das einen Gruppenfaktor AF(θ) zeigt, wobei die horizontale Achse der 2 ersetzt ist, und zwar durch die Anzeige der Richtung θ. In 3 ist die Richtung θ₀ der Hauptkeule auf ”π/4 (= 45°)” festgelegt.
Wie aus 3 ersichtlich ist, weist die erste Gitterkeule in dem Gruppenfaktor AF (θ) eine Richtung θGL1 (= ”–17°”) auf, wenn die Richtung θML der Hauptkeule ML gleich ”45°” ist.
Im Folgenden wird eine Methode bzw. ein Verfahren zum Unterdrücken des Auftretens von Gittern (grating bzw. Gitterkeulen) in einer sichtbaren Region erläutert. Bei den Ausführungen bezeichnet AT die Sendegruppenantenne und AR die Empfangsgruppenantenne.
Zunächst wird eine Technik erläutert, die der in dem Patentdokument JP-B-4147447 offenbarten Technik entspricht, d. h. einer konventionellen, vorstehend erwähnten Methode entspricht. Das Richtungsintervall bzw. der Richtungsabstand zwischen den Keulen der Sendegruppenantenne AT ist bei dem Stand der Technik um einen Faktor 2 größer als das Richtintervall (directional interval) zwischen den Keulen der Empfangsgruppenantenne AR.
Genauer gesagt ist die Wellenlänge der Radiowellen, die für die Sendegruppenantenne AT und die Empfangsgruppenantenne AR verwendet werden, mit λ bezeichnet. In diesem Fall ist als Beispiel ein Elementintervall Dt der Sendeantennenelemente, die die Sendegruppenantenne AT bilden, so festgelegt, dass es ”gleich dem zweifachen der Wellenlänge λ” ist. Weiterhin ist ein Elementintervall Dt der Empfangsantennenelemente, die die Empfangsgruppenantenne AR bilden, beispielsweise derart festgelegt, dass es ”gleich der Wellenlänge λ” ist. Mit anderen Worten wird hier angenommen, dass eine Beziehung ”Dt = Dr × 2.0” zwischen dem Elementintervall Dt der Sendeantennenelemente und dem Elementintervall Dr der Empfangsantennenelemente hergestellt ist.
Mit dieser Beziehung wird eine erste Gitterkeule T:GL1 dann, wenn eine Hauptkeule T:ML der Sendegruppenantenne AT eine Richtung aufweist, die durch die ”Richtung θ₀ = 45° (= ASIN(1/√2))” ausgedrückt wird, eine Richtung aufweisen, die sich als ”Richtung θTGL1 = 12° (= ASIN(–1/4 + 1/√2))” ausdrücken lässt, wie sich das aus der Gleichung (6) ableiten lässt. In diesem Fall weist eine zweite Gitterkeule T:GL2 eine Richtung auf, die sich als ”Richtung θTGL2 = –17° (= ASIN(–1 + 1/√2))” ausdrücken lässt, wie sich dies aus Gleichung (6) erschließt.
Wenn weiterhin eine Hauptkeule R:ML der Empfangsgruppenantenne AR eine Richtung aufweist, die sich durch die ”Richtung θ₀ = 45° (= ASIN(1/√2))” ausdrücken lässt, wird eine erste Gitterkeule R:GL1 eine Richtung aufweisen, die sich durch die ”Richtung θRGL1 = –17° (= ASIN(–1 +´1/√2))” ausdrücken lässt, wie sich dies aus Gleichung (6) erschließt. Demgemäß versteht es sich, dass das Richtungsintervall bzw. Richtintervall zwischen den Keulen der Empfangsgruppenantenne AR zuverlässig das ”Zweifache” des Richtintervalls zwischen den Keulen der Sendegruppenantenne AT wird, indem die Beziehung ”Dt = Dr × 2.0” zwischen dem Elementintervall Dt der Sendeantennenelemente und dem Elementintervall Dr der Empfangsantennenelemente eingestellt wird. Es ist anzumerken, dass ”ASIN” eine inverse Funktion einer Sinusfunktion darstellt.
Bei der Technik gemäß dieser konventionellen Ausgestaltung stimmt die Richtung θTGL2 der zweiten Gitterkeule der Sendegruppenantenne AT bei ”–17°” mit der Richtung θRGL1 der ersten Gitterkeule der Empfangsgruppenantenne AR überein. Folglich tritt die Gitterung (grating) in dem sichtbaren Bereich (–90° bis +90°) auf. Anders ausgedrückt kann die Empfindlichkeit in der Richtung θTGL2 der zweiten Gitterkeule der Sendegruppenantenne AT nicht länger durch die zusammengesetzte Sende/Empfangs-Richtwirkung unterdrückt werden, was zu Erfassungsfehlern hinsichtlich eines Ziels führt.
In dieser Hinsicht wird das Richtintervall zwischen den Keulen der Sendegruppenantenne AT bei der vorliegenden Unterdrückungsmethode bzw. der erfindungsgemäßen Ausführungsform so festgelegt, dass sie nicht dem Zweifachen des Richtintervalls zwischen den Keulen der Empfangsgruppenantenne AR entspricht.
Genauer gesagt ist die Wellenlänge der Radiowellen, die für die Sendegruppenantenne AT und die Empfangsgruppenantenne AR verwendet werden, durch λ repräsentiert. In diesem Fall wird das Elementintervall Dt der Sendeantennenelemente, die die Sendegruppenantenne AT bilden, beispielsweise so festgelegt bzw. eingestellt, dass es ”gleich groß wie die Wellenlänge λ” ist. Weiterhin wird das Elementintervall Dr der Empfangsantennenelemente, die die Empfangsgruppenantenne AR bilden, beispielsweise so festgelegt bzw. eingestellt, das es ”gleich dem 1,5-fachen der Wellenlänge λ” ist. Anders ausgedrückt, es sei angenommen, dass eine Beziehung ”Dr = Dt × 1.5” zwischen dem Elementintervall Dt der Sendeantennenelemente und dem Elementintervall Dr der Empfangsantennenelemente herbeigeführt ist.
Aufgrund dieser Beziehung wird die erste Gitterkeule T:GL1 dann, wenn die Hauptkeule T:ML der Sendegruppenantenne AT eine Richtung aufweist, die durch ”Richtung θ₀ = 45° (= ASIN(1/√2))” ausgedrückt wird, eine Richtung haben, die durch ”Richtung θTGL1 = –17° (= ASIN(–1 + 1/√2))” ausgedrückt ist, wie dies aus der Gleichung (6) ableitbar ist.
Wenn die Hauptkeule R:ML der Empfangsgruppenantenne AR eine Richtung aufweist, die sich durch ”Richtung θ₀ = 45° (= ASIN(1/√2))” ausdrücken lässt, nimmt weiterhin die erste Gitterkeule R:GL1 eine Richtung ein, die sich durch ”Richtung θRGL1 = 2° (= ASIN(–2/3 + 1/√2))” ausdrücken lässt, wie sich dies aus Gleichung (6) ableiten lässt.
Weiterhin nimmt eine zweite Gitterkeule R:GL2 in diesem Fall eine Richtung ein, die sich durch ”Richtung θRGL2 = –39° (= ASIN(–4/3 + 1/√2))” ausdrücken lässt. Zu Vergleichszwecken wird auf 4 Bezug genommen. 4 zeigt eine Darstellung, die die Richtung bzw. Richtwirkung der Sendegruppenantenne AT bzw. diejenige der Empfangsgruppenantenne AR durch eine unterbrochene Linie bzw. eine durchgezogene Linie veranschaulicht.
Demgemäß wird das Richtintervall zwischen den Keulen der Sendegruppenantenne AT zuverlässig zu dem ”1,5-fachen” des Richtintervalls zwischen den Keulen der Empfangsgruppenantenne AR, indem die Beziehung von ”Dr = Dt × 1,5” zwischen dem Elementintervall Dt der Sendeantennenelemente und dem Elementintervall Dr der Empfangsantennenelemente eingestellt bzw. festgelegt wird. Weiterhin versteht es sich, dass die Richtung θTGL1 der ersten Gitterkeule T:GL1 der Sendegruppenantenne AT mit der zentralen Richtung bzw. mit der Richtung zwischen den Richtungen θRGL1 und θRGL2 der ersten und der zweiten Gitterkeule R:GL1 und R:GL2 der Empfangsgruppenantenne AR übereinstimmt.
Wie durch die durchgezogene Linie in 4 veranschaulicht ist, weist die Empfangsgruppenantenne AR ”drei” Seitenkeulen und ”vier” Nullstellen zwischen den Richtungen der ersten und der zweiten Gitterkeule R:GL1 und R:GL2 auf. Von den ”drei” Seitenkeulen weist diejenige, die den niedrigsten Spitzenwert aufweist (im Folgenden als ”Seitenkeule mit geringstem Spitzenwert” bezeichnet) eine Richtung bzw. Orientierung auf, die mit der vorstehend angesprochenen zentralen Richtung bzw. mit der Richtung übereinstimmt. Demgemäß wird die erste Gitterkeule T:GL1 der Sendegruppenantenne AT durch die Seitenkeule mit geringstem Spitzwert der Empfangsgruppenantenne AR unterdrückt.
In diese Weise, kann das Ausmaß der Unterdrückung der ersten Gitterkeule der Sendegruppenantenne AT dadurch, dass die Beziehung ”Dr = Dt × 1,5” zwischen dem Elementintervall Dt der Sendeantennenelemente und dem Elementintervall Dr der Empfangsantennenelemente herbeigeführt bzw. eingestellt wird, maximiert werden.
Wie es durch die unterbrochene Linie in 4 angezeigt ist, weist die Sendegruppenantenne AT ”3” Seitenkeulen und ”4” Nullstellen zwischen den Richtungen der Hauptkeule T:ML und der ersten Gitterkeule T:GL1 auf. Demzufolge wird die erste Gitterkeule R:GL1 der Empfangsgruppenantenne AR durch die Seitenkeulen und die Nullstellen der Sendegruppenantenne AT unterdrückt.
In gleichartiger Weise weist auch die Sendegruppenantenne AT ”drei” Seitenkeulen und ”drei” Nullstellen auf, die gegenüber der Hauptkeule T:ML mit Bezug zu der Richtung der ersten Gitterkeule T:GL1 beabstandet sind. Demgemäß wird die zweite Gitterkeule R:GL2 der Empfangsgruppenantenne AR durch die Seitenkeulen und die Nullstellen der Sendegruppenantenne AT unterdrückt.
Demzufolge kann die Größe der Unterdrückung der ersten T:GL1 der Sendegruppenantenne AT dadurch maximiert werden, dass die Beziehung ”Dr = Dt × 1,5” zwischen dem Elementintervall Dt der Sendeantennenelemente und dem Elementintervall Dr der Empfangsantennenelemente eingestellt bzw. festgelegt wird.
Weiterhin wird die erste Gitterkeule R:GL1 der Empfangsgruppenantenne AR durch die Seitenkeulen und die Nullstellen zwischen der Hauptkeule T:ML und der ersten Gitterkeule T:GL1 der Sendegruppenantenne AT unterdrückt. Ferner wird die zweite Gitterkeule R:GL2 der Empfangsgruppenantenne AR durch die Seitenkeulen und die Nullstellen unterdrückt, die gegenüber der Hauptkeule T:ML mit Bezug zu der ersten Gitterkeule T:GL1 der Empfangsgruppenantenne AT beabstandet sind.
In 5 ist ein Diagramm gezeigt, das eine zusammengesetzte Sende/Empfangs-Richtwirkung bzw. -Richtcharakteristik veranschaulicht, bei der sich die Richtwirkung der Sendegruppenantenne AT und diejenige der Empfangsgruppenantenne AR überlas gern bzw. zusammengesetzt sind. Wie in 5 dargestellt ist, stimmt bei der zusammengesetzten Sende/Empfangs-Richtcharakteristik die Richtung θTGL1 der ersten Gitterkeule T:GL1 der Sendegruppenantenne AT mit der Richtung der Nullstellen oder der Richtung der Seitenkeulen der Empfangsgruppenantenne AR überein. Zudem stimmen die Richtungen θRGL1 und θRGL2 der ersten und der zweiten Gitterkeulen R:GL1 und R:GL2 der Empfangsgruppenantenne AR mit der Richtung der Nullstellen oder der Richtung der Seitenkeulen der Sendegruppenantenne AT überein.
Mit anderen Worten wird die erste Gitterkeule T:GL1 der Sendegruppenantenne AT durch die Nullstellen oder die Seitenkeulen der Empfangsgruppenantenne AR um ungefähr ”10 dB” unterdrückt. In gleichartiger Weise werden die erste und die zweite Gitterkeule R:GL1 und R:GL2 der Empfangsgruppenantenne AR durch die Nullstellen oder die Seitenkeulen der Sendegruppenantenne AT um ungefähr ”10 dB” unterdrückt.
Wenn jedoch das Elementintervall Dt der Sendegruppenantenne AT und das Elementintervall Dr der Empfangsgruppenantenne AR so festgelegt sind, dass sie, wie vorstehend beschrieben, die Beziehung ”Dr = Dt × 1,5” erfüllen, stimmt die Richtung einer nicht gezeigten, dritten Gitterkeule R:GL3 der Empfangsgruppenantenne AR mit der Richtung einer nicht gezeigten, zweiten Gitterkeule T:GL2 der Sendegruppenantenne AT überein. Daher treten Gitterkeulen in der zusammengesetzten Sende/Empfangs-Richtcharakteristik auf.
Wenn die Richtung, in der die Gitterkeulen aufgetreten sind, in die sichtbare Region eintritt, ist es wahrscheinlich, dass ein Ziel fehlerhaft erfasst werden kann. Zur Vermeidung des Auftretens von Gitterkeulen in einer sichtbaren Region ist es erforderlich, dass das Element Dt der Sendegruppenantenne AT auf ein Intervall festgelegt bzw. eingestellt ist, das es nicht erlaubt, dass die zweite Gitterkeule T:GL2 der Sendegruppenantenne AT in die sichtbare Region eintritt.
Genauer gesagt ist es erforderlich, dass das Elementintervall Dt der Sendegruppenantenne AT so eingestellt ist, dass die nachfolgende Gleichung (7) erfüllt ist. Gleichung (7) wird dadurch erhalten, dass ermöglicht wird, dass die Richtung ”θ₀” der Hauptkeule auf ”+90°” eingestellt wird, und dass für den Faktor ”m” und die Richtung ”θ” jeweils ”2” bzw. ”–90°” eingesetzt werden, und zwar in den vorstehend genannten Gleichungen (2) und (5). Hierbei entspricht die Richtung der Hauptkeule, d. h. ”θ₀ = +90°”, der Richtung eines Endes der sichtbaren Region. Weiterhin entsprechen die Bedingungen, d. h. ”m = 2” und ”θ = –90°”, den Bedingungen bzw. Zuständen, dass die zweite Gitterkeule T:GL2 der Sendegruppenantenne AT in der Richtung des anderen Endes der sichtbaren Region auftritt.
Aus der vorstehend gezeigten Gleichung (7) ist ersichtlich, dass das Auftreten von Gitterkeulen in der sichtbaren Region vermieden werden kann, indem das Elementintervall Dt der Sendegruppenantenne AT auf ”Dt < λ” eingestellt wird.
Wie vorstehend erwähnt, ist die Beziehung bzw. Gleichung ”Dr = Dt × 1,5” zwischen dem Elementintervall Dt der Sendeantennenelemente und dem Elementintervall Dr der Empfangsantennenelemente vorhanden. Daher ist das Ausmaß bzw. der Betrag der Unterdrückung maximal groß, was durch die Seitenkeulen der Empfangsgruppenantenne AR gegenüber bzw. in Relation zu der ersten Gitterkeule T:GL1 der Sendegruppenantenne AT hervorgerufen wird.
Jedoch ist die Beziehung bzw. Gleichung nicht auf ”Dr = Dt × 1,5” beschränkt, sondern kann auch ”Dt < Dr < Dt × 2” sein. Auch mit dieser Beziehung lässt sich die erste Gitterkeule T:GL1 der Sendegruppenantenne AT durch die Nullstellen oder die Seitenkeulen bzw. Nebenkeulen der Empfangsgruppenantenne AR unterdrücken. Dies liegt daran, dass die Richtung der ersten Gitterkeule T:GL1 der Sendegruppenantenne AT, die das Elementintervall Dt aufweist, zwischen die Richtungen der ersten und der zweiten Gitterkeulen R:GL1 und R:GL2 der Empfangsgruppenantenne AR fällt, die das Elementintervall Dr aufweist.
Es sei nun auf die 6 und 7 Bezug genommen. Das vorliegende Ausführungsbeispiel wird nun erneut ferner basierend auf dem Verfahren zum Unterdrücken von Gitterkeulen, wie vorstehend beschrieben, erläutert. 6 zeigt eine Darstellung, die die Richtwirkung bzw. Richtcharakteristik der Sendegruppenantenne 14 und die Richtwirkung bzw. Richtcharakteristik der Empfangsgruppenantenne 15 mittels einer durchgezogenen Linie bzw. einer unterbrochenen Linie veranschaulicht. 7 ist ein Diagramm, das eine zusammengesetzte Sende/Empfangs-Richtcharakteristik veranschaulicht, bei der die Richtcharakteristik der Sendegruppenantenne 14 und diejenige der Empfangsgruppenantenne 15 zusammengesetzt bzw. überlagert sind.
Bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel stehen das Elementintervall Dt zwischen den Sendeantennenelementen 14a bis 14e und das Elementintervall Dr der Empfangsantennenelemente 15a bis 15c in einer Beziehung, die sich durch ”Dr = Dt × 1,5” ausdrücken lässt.
Damit fällt, wie in 6 gezeigt ist, die Richtung θTGL1 der ersten Gitterkeule T:GL1 der Empfangsgruppenantenne 14 zwischen die Richtungen θRGL1 und θRGL2 der ersten und der zweiten Gitterkeule R:GL1 und R:GL2 der Empfangsgruppenantenne 15.
Genauer gesagt, stimmt die Richtung θTGL1 der ersten Gitterkeule T:GL1 der Sendegruppenantenne 14 mit der Richtung der Nullstellen oder der Richtung der Seitenkeulen bzw. Nebenkeulen der Empfangsgruppenantenne 15 überein. Zusätzlich stimmen die Richtungen θRGL1 und θRGL2 der ersten und der zweiten Gitterkeule R:GL1 und R:GL2 der Empfangsgruppenantenne 15 mit der Richtung der Nullstellen oder der Richtung der Seiten- bzw. Nebenkeulen der Sendegruppenantenne 14 überein.
Wie in 7 dargestellt ist, wird die erste Gitterkeule T:GL1 der Sendegruppenantenne 14 bei der zusammengesetzten Sende/Empfangs-Richtcharakteristik um ungefähr ”10 dB” durch die Nullstellen oder die Seitenkeulen der Empfangsgruppenantenne 15 unterdrückt bzw. verringert. In gleichartiger Weise werden die erste und die zweite Gitterkeule R:GL1 und R:GL2 der Empfangsgruppenantenne 15 durch die Nullstellen oder die Seiten- bzw. Nebenkeulen der Sendegruppenantenne 14 um ungefähr ”10 dB” unterdrückt bzw. verringert.
Bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel, bei dem die Wellenlänge λ für das Radargerät 1 verwendet wird, ist weiterhin das Elementintervall bzw. der Element-Rasterabstand Dt der Sendeantennenelemente 14a bis 14e auf das ”0,9-fache” der Wellenlänge λ eingestellt, und es ist das Elementintervall Dr der Empfangsantennenelemente 15a bis 15c auf das ”1,35-fache” der Wellenlänge λ festgelegt. Da somit die vorstehend erläuterte Beziehung ”Dt < λ” erfüllt sein kann, wird das Auftreten einer Gittererzeugung (grating) in der sichtbaren Region (±90°) verhindert.
Gemäß der in dem Patentdokument JP-B-4147447 offenbarten Technik, die als herkömmliche Ausführungsform bereitgestellt ist, ist das Elementintervall Dt so festgelegt, dass es ”einhalb bzw. 0,5” oder weniger der Wellenlänge λ beträgt, um zu erreichen, dass keine Gitterbildung in der sichtbaren Region (±90°) hervorgerufen wird. In dieser Hinsicht kann das Elementintervall Dt gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel so eingestellt werden, dass es größer als eine Hälfte der Wellenlänge λ ist, falls das Elementintervall Dt kleiner als die Wellenlänge λ ist. Damit kann die Sendegruppenantenne 15 noch leichter konfiguriert werden.
Es ist hierbei anzumerken, dass der sendeseitige Phasenschieber 13 und der empfangsseitige Phasenschieber 16 des Radargeräts 1 einer senderseitigen Richtcharakteristik-Steuereinheit bzw. einer empfangsseitigen Richtcharakteristik-Steuereinheit entsprechen.
Das mit der vorliegenden Erfindung in Beziehung stehende Radargerät 1 ist nicht auf die bei dem vorstehend erläuterten Ausführungsbeispiel beispielhaft erläuterte Konfiguration beschränkt, sondern kann auch unterschiedlich innerhalb eines Umfangs modifiziert werden, der den Gehalt der Erfindung nicht verlässt. Als Beispiel kann das vorstehend genannte Ausführungsbeispiel geeignet modifiziert und implementiert werden, wie es im Folgenden dargelegt wird.
Bei dem vorstehend genannten Ausführungsbeispiel, ist die Sendegruppenantenne 14 derart konfiguriert, dass sie ”fünf” Sendeantennenelemente 148 bis 14e enthält. Jedoch ist die Anzahl von Sendeantennenelementen nicht auf diese Zahl beschränkt. Die Anzahl der Sendeantennenelemente kann je nach Bedarf auch erhöht oder verringert werden. In gleichartiger Weise ist die Empfangsgruppenantenne 15 bei dem vorstehend erläuterten Ausführungsbeispiel derart konfiguriert, dass sie ”drei” Empfangsantennenelemente 15a bis 15c enthält. Jedoch ist die Anzahl von Empfangsantennenelementen nicht auf diese Zahl begrenzt. Die Anzahl von Empfangsantennenelementen kann je nach Bedarf auch erhöht oder verringert werden.
Bei dem vorstehend erläuterten Ausführungsbeispiel wurde zugelassen bzw. ermöglicht, dass der sendeseitige Phasenschieber 13 die Richtung bzw. Richtcharakteristik der Sendegruppenantenne 14 dadurch festlegen konnte, dass die Größe bzw. der Betrag der Phasenverschiebung für jedes der Mehrzahl von Sendesignalen S eingestellt wurde bzw. wird, die in die Sendeantennenelemente 14a bis 14e eingespeist werden. Jedoch muss die Größe der Phasenverschiebung nicht notwendigerweise für alle aus der Mehrzahl von Sendeantennenelementen 14a bis 14e, die die Sendegruppenantenne 14 bilden, eingestellt bzw. gesetzt werden.
Als Beispiel kann ein Radargerät 1a konfiguriert werden, wie es in 8 dargestellt ist, die der 1 entspricht. Bei diesem Radargerät kann die Größe bzw. der Betrag der Phasenverschiebung des Sendeantennenelements 14a unter den Sendeantennenelementen 14a bis 14e als eine Referenz verwendet werden, um die Größen bzw. Beträge der Phasenverschiebung der verbleibenden Sendeantennenelemente 14b bis 14e festzulegen. In diesem Fall weist ein senderseitiger Phasenschieber 13a keinen Phasenschieber für das Sendeantennenelement 14a auf, da es ist nicht erforderlich ist, die Phase des Sendeantennenelements 14a zu steuern. Folglich kann die Richtung bzw. Richtcharakteristik der Sendegruppenantenne 14 auch dadurch gesteuert werden, dass die Phasen zumindest eines Teils aus der Mehrzahl von Sendeantennenelementen 14a bis 14e gesteuert werden.
Bei dem vorstehend erläuterten Ausführungsbeispiel wurde zugelassen bzw. ermöglicht, dass der empfangsseitige Phasenschieber 16 die Richtung bzw. Richtwirkung der Empfangsgruppenantenne 14 dadurch einstellt, dass die Größe der Phasenverschiebung jedes aus der Mehrzahl von Empfangssignalen R eingestellt wird, die in die Empfangsantennenelemente 15a bis 15c eingespeist werden. Jedoch muss die Größe der Phasenverschiebung nicht notwendigerweise für alle aus der Mehrzahl von Empfangsantennenelementen 15a bis 15c, die die Empfangsgruppenantenne 15 bilden, eingestellt werden.
Als Beispiel kann wie bei dem Radargerät 1a, das in der der 1 entsprechenden 8 dargestellt ist, die Größe bzw. der Betrag der Phasenverschiebung des Empfangsantennenelements 15a aus den Empfangsantennenelementen 15a bis 15c als eine Referenz benutzt werden, um hierdurch die Größen der Phasenverschiebung der verbleibenden Empfangsantennenelemente 15b und 15c festzulegen. Da die Phase des Empfangsantennenelements 15a in diesem Fall nicht notwendigerweise gesteuert werden muss, ist ein empfangsseitiger Phasenschieber 16a nicht mit einem Phasenschieber für das Empfangsantennenelement 15a versehen. Folglich kann die Richtwirkung der Empfangsgruppenantenne 15 auch dadurch gesteuert werden, dass die Phasen von zumindest einem Teil aus der Mehrzahl von Empfangsantennenelementen 15a bis 15c gesteuert werden.
Der empfangsseitige Phasenschieber 16a muss nicht notwendigerweise bei der Steuerung der Richtcharakteristik der Empfangsgruppenantenne 15 benutzt werden. Alternativ zu dem empfangsseitigen Phasenschieber 16a kann als Beispiel auch ein Schalter 16b verwendet werden, wie er in 9 dargestellt ist, die der 1 oder 8 entspricht, wobei der Schalter 16b bei der Steuer der Richtcharakteristik der Empfangsgruppenantenne 15 verwendet wird, um hierdurch eine digitale Verarbeitung durchzuführen, wie etwa die gut bekannte digitale Strahlformung DBF (digital beam forming). Auch bei dieser Konfiguration kann die Richtcharakteristik der Empfangsgruppenantenne 15 gesteuert werden.
Weiterhin muss der senderseitige Phasenschieber 13a nicht notwendigerweise bei der Steuerung der Richtcharakteristik der Sendegruppenantenne 14 eingesetzt werden.
Als Alternative zu dem sendeseitigen Phasenschieber 13a können ein Phasennetzwerk 131 wie etwa die bekannte Butler-Matrix und ein Schalter 132 bei der Steuerung der Richtcharakteristik der Sendegruppenantenne 14 eingesetzt werden, wie dies auch bei dem Radargerät 1c der Fall ist, das in 10 dargestellt ist, die den 1, 8 oder 9 entspricht. Im Einzelnen kann das Phasennetzwerk 131 so konfiguriert sein, dass die Sendegruppenantenne 14 fünf Typen oder Arten von Richtcharakteristiken aufweist, und dass die fünf Typen von Richtcharakteristiken unter Verwendung des Schalters 132 geschaltet bzw. umgeschaltet werden können. Weiterhin kann der Schalter 16b so konfiguriert sein, dass die Empfangsgruppenantenne 15 Richtwirkungen bzw. Richtcharakteristiken aufweist, die den jeweiligen fünf Typen von Richtcharakteristiken der Sendegruppenantenne 14 entsprechen. Auch bei dieser Konfiguration kann die Richtcharakteristik der Sendegruppenantenne 14 gesteuert werden.
Bei dem vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiel ist die Sendegruppenantenne 14 als eine planare bzw. ebene Antenne konfiguriert, bei der eine Mehrzahl von Sendeantennenelementen auf einer Ebene angeordnet bzw. aufgereiht sind. Jedoch ist die Konfiguration nicht hierauf beschränkt. Die Sendegruppenantenne 14 kann auch lediglich eine Gruppenantenne aufweisen bzw. als eine solche ausgelegt sein, und es muss eine Mehrzahl von Sendeantennenelementen nicht notwendigerweise in einer Ebene angeordnet bzw. aufgereiht sein.
In gleichartiger Weise ist die Empfangsgruppenantenne 15 bei dem vorstehen erläuterten Ausführungsbeispiel als eine planare bzw. ebene Antenne konfiguriert, bei der eine Mehrzahl von Empfangsantennenelementen in einer Ebene angeordnet bzw. aufgereiht sind. Jedoch ist die Konfiguration nicht auf diese Gestaltung beschränkt. Die Empfangsgruppenantenne 15 muss lediglich als eine Gruppenantenne ausgebildet sein, und es muss folglich eine Mehrzahl von Empfangsantennenelementen nicht notwendigerweise in einer Ebene angeordnet sein.
Bei dem vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiel stehen das Elementintervall Dt der Sendeantennenelemente 14a bis 14e und das Elementintervall Dr der Empfangsantennenelemente 15a bis 15c in der Beziehung ”Dr = Dt × 1,5”. Alternativ kann auch eine Beziehung bzw. Gleichung ”Dt < Dr < Dt × 2” eingestellt bzw. realisiert sein.
Bei dem vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiel ist das Elementintervall Dt der Sendeantennenelemente 14a bis 14e auf das ”0,9-fache” der Wellenlänge λ eingestellt, wenn die Wellenlänge der für das Radargerät 1 verwendeten Radiowellen mit λ dargestellt ist. Alternativ hierzu kann das Elementintervall Dt auch auf das ”0,99-fache” oder ”0,5-fache” der Wellenlänge λ eingestellt sein. Wichtig hierbei ist lediglich, dass die Beziehung ”Dt < λ” realisiert ist.
Da die Abtastbereiche der Sende- und Empfangsgruppenantennen 14 und 15 bei dem vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiel jeweils so eingestellt sind, dass sie im Bereich von ”±90°” liegen, ist die Beziehung ”Dt < λ” eingestellt bzw. realisiert. Jedoch müssen die Abtastbereiche nicht notwendigerweise von ”±90°” reichen. Wenn die Abtastbereiche der Sende- und Empfangsgruppenantenne 14 und 15 auf den Bereich von ”±θ” eingestellt sind, ist lediglich erforderlich, dass eine Beziehung ”Dt < λ/sinθ” realisiert ist.
Aus Gründen der Zweckmäßigkeit wurde das vorstehend beschriebene Ausführungsbeispiel unter Festlegung der Richtung der von der Sendegruppenantenne 14 abgestrahlten Hauptkeule auf den Wert ”45°” erläutert. Jedoch kann die Hauptkeule der Sendegruppenantenne 14 in dem von ”–90°” bis ”+90°” reichenden Bereich abgetastet bzw. abgelenkt werden. Folglich ist zugelassen, dass die Richtungen der Nullstellen und der Seiten- bzw. Nebenkeulen der Empfangsgruppenantenne 15, der Richtung der Hauptkeule der Sendegruppenantenne 14 folgen können.
Im Folgenden werden Aspekte der vorstehend erläuterten Ausführungsbeispiele summarisch zusammengefasst:
Zur Erreichung der vorstehend genannten Zielsetzung bzw. Aufgabe (Objekt) weist eine Gruppenantennenvorrichtung gemäß dem Ausführungsbeispiel eine zusammengesetzte Sende/Empfangs-Richtcharakteristik auf, bei der die Richtung einer Gitterkeule von einer der Sendegruppenantenne und Empfangsgruppenantenne mit der Richtung einer Nullstelle oder eines Teils von Nebenkeulen der anderen der Sendegruppenantenne und der Empfangsgruppenantenne übereinstimmen, und bei der die Richtung einer Gitterkeule der anderen aus der Sendegruppenantenne und der Empfangsgruppenantenne mit der Richtung einer Nullstelle oder eines Teils von Seiten- bzw. Nebenkeulen der einen der Sendegruppenantenne und der Empfangsgruppenantenne übereinstimmt.
In Übereinstimmung mit der Konfiguration der Antennenvorrichtung wird die Gitterkeule der Sendegruppenantenne durch die Nullstellen der Nebenkeulen der Empfangsgruppenantenne unterdrückt. In gleichartiger Weise wird die Gitterkeule der Empfangsgruppenantenne durch die Nullstellen der Nebenkeulen der Sendegruppenantenne unterdrückt.
Dies bedeutet, dass bei der Sendegruppenantenne und der Empfangsgruppenantenne die Richtung einer zweiten Gitterkeule einer Gruppenantenne (im Folgenden als eine ”erste Gruppenantenne” bezeichnet) nicht mit der Richtung einer ersten Gitterkeule der anderen Gruppenantenne übereinstimmt (im Folgenden als eine ”zweite Gruppenantenne” bezeichnet). Dies unterscheidet sich von der vorstehend erläuterten herkömmlichen Methode, bei der die Richtung einer zweiten Gitterkeule auf der gitterunterdrückten Seite mit der Richtung einer ersten Gitterkeule der gitterunterdrückenden Seite übereinstimmt.
Im Vergleich zu der vorstehend erläuterten herkömmlichen Technik besteht der Unterschied darin, dass die Richtung, in der die Gitterbildung (grating) auftritt, bei der zusammengesetzten Sende/Empfangs-Richtcharakteristik bei der vorstehend erläuterten Konfiguration weiter von der Richtung der Hauptkeule beabstandet ist, wodurch es erschwert wird, dass die Gitterbildung (grating) in einer sichtbaren Region auftritt. Damit kann die sichtbare Region mittels der vorstehend beschriebenen Konfiguration verbreitert werden, ohne dass das Elementintervall zwischen den Antennenelementen verringert wird.
Bei der Gruppenantennenvorrichtung ist eine Beziehung ”Dt < Dr < Dt × 2” gebildet. Diese Beziehung ermöglicht es, dass die Richtung einer ersten Gitterkeule der ersten Gruppenantenne zwischen die Richtungen einer ersten Gitterkeule und einer zweiten Gitterkeule der zweiten Gruppenantenne fällt. In diesem Fall weist die zweite Gruppenantenne eine Mehrzahl von Nebenkeulen und eine Mehrzahl von Nullstellen zwischen den Richtungen der ersten und der zweiten Gitterkeule auf. Daher kann die erste Gitterkeule der ersten Gruppenantenne durch die Nullstellen oder die Nebenkeulen (Seitenkeulen) der zweiten Gruppenantenne unterdrückt werden.
In ähnlicher Weise weist die erste Gruppenantenne eine Mehrzahl von Nebenkeulen und eine Mehrzahl von Nullstellen zwischen den Richtungen der Hauptkeule und der ersten Gitterkeule auf. Die erste Gitterkeule der zweiten Gruppenantenne wird daher durch die Nullstellen oder die Nebenkeulen der ersten Gruppenantenne unterdrückt.
In gleichartiger Weise weist die erste Gruppenantenne ferner eine Mehrzahl von Nebenkeulen und eine Mehrzahl von Nullstellen auf, die von der Hauptkeule mit Bezug zu der ersten Gitterkeule beabstandet sind. Daher wird die zweite Gitterkeule der zweiten Gruppenantenne durch die Nullstellen oder die Nebenkeulen der ersten Gruppenantenne unterdrückt.
Bei der Gruppenantennenvorrichtung ist eine Beziehung ”Dt < λ/sinθ” gebildet bzw. realisiert. Diese Beziehung kann das Auftreten von Gittern (grating) in der sichtbaren Region ebenfalls verhindern, wenn ein Abtastbereich gleich ”±0” ist.
Bei der Gruppenantennenvorrichtung sind ein Elementintervall Dt und ein Elementintervall Dr so festgelegt, dass eine Beziehung ”Dr = Dt × 1,5” und eine Beziehung ”Dt < λ” realisiert sind, wenn der Abtastbereich gleich ”±90°” ist. Dies bedeutet, dass die Richtung der ersten Gitterkeule der ersten Gruppenantenne mit einer zentralen bzw. mittleren Richtung zwischen den Richtungen der ersten und der zweiten Gitterkeule der zweiten Gruppenantenne liegt. In diesem Fall weist die zweite Gruppenantenne eine Mehrzahl von Seiten- bzw. Nebenkeulen zwischen den Richtungen der ersten und der zweiten Gitterkeule auf. Von der Mehrzahl von Nebenkeulen ist die Nebenkeule, die den geringsten bzw. niedrigsten Spitzenwert aufweist, an oder in der vorstehend erwähnten Richtung angeordnet. Demgemäß wird die erste Gitterkeule der ersten Gruppenantenne durch die Nebenkeule mit dem geringsten Spitzenwert der zweiten Gruppenantenne unterdrückt. Damit kann die Größe bzw. das Ausmaß der Unterdrückung bei der Gruppenantennenvorrichtung maximiert werden.
Es ist anzumerken, dass die Gruppenantennenvorrichtung weiterhin einen Phasenschieber enthalten kann, der Phasen von mindestens einem Teil der Empfangsantennenelemente steuert. Die empfangsseitige Richtcharakteristik-Steuereinheit kann die Richtcharakteristik der Empfangsgruppenantenne unter Verwendung des Phasenschiebers steuern.
Alternativ kann die Gruppenantennenvorrichtung weiterhin einen Schalter aufweisen, der Phasen von mindestens einem Teil der Empfangsantennenelemente steuert. Die empfangsseitige Richtcharakteristik-Steuereinheit kann die Richtcharakteristik bzw. Richtwirkung der Empfangsgruppenantenne unter Verwendung des Schalters steuern.
Zur Erreichung oder Lösung der vorstehend genanten Zielsetzung bzw. Aufgabe (Objekt) weist ein Radargerät die Gruppenantennenvorrichtung und eine Objekterfassungseinheit auf, die ein Objekt auf der Grundlage eines Empfangssignals detektiert, das durch Radiowellen gebildet ist, die von der Sendegruppenantenne ausgesendet und durch das Objekt reflektiert werden sowie durch die Empfangsgruppenantenne empfangen werden. Folglich kann das Radargerät das Objekt (Ziel) unter Verwendung der Gruppenantennenvorrichtung erfassen.
Es versteht sich, dass die vorliegende Erfindung nicht auf die vorstehend beschriebenen Konfigurationen beschränkt ist, sondern dass auch jegliche und alle Modifikationen, Variationen oder Äquivalente, die den Fachleuten einfallen können, als im Umfang und Rahmen der vorliegenden Erfindung liegend einzustufen sind.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

JP 2009-215751 [0001]
JP 4147447 B [0003, 0003, 0007, 0008, 0008, 0008, 0011, 0047, 0078]

Claims

Gruppenantennenvorrichtung, mit: einer Sendegruppenantenne, die eine Mehrzahl von Sendeantennenelementen aufweist; einer sendeseitigen Richtcharakteristik-Steuereinheit, die eine Richtcharakteristik der Sendegruppenantenne durch Steuern von Phasen von mindestens einem Teil der Mehrzahl von Sendeantennenelementen steuert; einer Empfangsgruppenantenne, die eine Mehrzahl von Empfangsantennenelementen aufweist; und einer empfangsseitigen Richtungscharakteristik-Steuereinheit, die eine Richtcharakteristik der Empfangsgruppenantenne durch Steuerung von Phasen von mindestens einem Teil der Mehrzahl von Empfangsantennenelementen steuert, wobei die Gruppenantennenvorrichtung eine zusammengesetzte Sende/Empfangs-Richtcharakteristik aufweist, bei der die Richtung einer Gitterkeule von einer aus der Sendegruppenantenne und der Empfangsgruppenantenne mit der Richtung einer Nullstelle oder eines Teils von Nebenkeulen der anderen der Sendegruppenantenne und der Empfangsgruppenantenne übereinstimmt, und bei der die Richtung einer Gitterkeule der anderen von der Sendegruppenantenne und der Empfangsgruppenantenne mit der Richtung einer Nullstelle oder eines Teils von Nebenkeulen der einen von der Sendegruppenantenne und der Empfangsgruppenantenne übereinstimmt, und eine Abtastung in einem Abtastbereich mittels der zusammengesetzten Sende/Empfangs-Richtcharakteristik durchführt.
Gruppenantennenvorrichtung nach Anspruch 1, bei der ein Elementintervall Dt von einem der Sendeantennenelemente und der Empfangsantennenelemente, und ein Elementintervall Dr der anderen von den Sendeantennenelementen und den Empfangsantennenelementen Beziehungen gemäß ”Dt < Dr < Dt × 2” und ”Dt < λ/sinθ” aufweisen, wobei mit λ eine Wellenlänge von Radiowellen bezeichnet ist, die bei der Gruppenantennenvorrichtung verwendet wird, und mit ”±θ” der Abtastbereich der Sendegruppenantenne und der Empfangsgruppenantenne bezeichnet ist.
Gruppenantennenvorrichtung nach Anspruch 2, bei der das Elementintervall Dt und das Elementintervall Dr Beziehungen gemäß ”Dr = Dt × 1,5” und ”Dt < λ” aufweisen, wenn der Abtastbereich gleich ”±90°” ist.
Gruppenantennenvorrichtung nach Anspruch 1, die weiterhin einen Phasenschieber aufweist, der Phasen von zumindest einem Teil der Empfangsantennenelemente steuert, wobei die empfangsseitige Richtcharakteristik-Steuereinheit die Richtcharakteristik der Empfangsgruppenantenne unter Verwendung des Phasenschiebers steuert.
Gruppenantennenvorrichtung nach Anspruch 1, die weiterhin einen Schalter aufweist, der Phasen von zumindest einem Teil der Empfangsantennenelemente steuert, wobei die empfangsseitige Richtcharakteristik-Steuereinheit die Richtcharakteristik der Empfangsgruppenantenne unter Verwendung des Schalters steuert.
Radargerät, mit: der Gruppenantennenvorrichtung gemäß Anspruch 1; und einer Objekterfassungseinheit, die ein Objekt auf der Grundlage eines Empfangssignals erfasst, das durch Radiowellen gebildet ist, die von der Sendegruppenantenne ausgesendet und durch das Objekt reflektiert sowie von der Empfangsgruppenantenne empfangen sind.