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Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf das technische Gebiet von Radarschaltungen und Radarsystemen in Fahrzeugen.
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Radarsysteme werden heutzutage zunehmend in Fahrzeugen aller Kategorien und Typen eingesetzt. Das Vorsehen von Radarsystemen ermöglicht beispielsweise die Erkennung von potentiellen Gefahren, die durch beispielsweise andere Fahrzeuge, Fußgänger oder sonstige Hindernisse hervorgerufen werden. Der Einsatz von Radarsystemen kann helfen, derartige Hindernisse zu erkennen und geeignete Maßnahmen gegen eine Kollision bereitzustellen. Derartige Maßnahmen umfassen beispielsweise das Erzeugen eines Warnsignals, das an den Fahrer abhängig von einem Abstand bzw. der Veränderung eines Abstands zu einem Gegenstand oder Person ausgegeben wird. Ferner kann auch ein Steuersignal erzeugt werden, um eine Geschwindigkeit des Fahrzeugs zu reduzieren, bzw. anzupassen, oder ein Ausweichmanöver einzuleiten.
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Radarsysteme dienen somit der erhöhten Verkehrssicherheit der Verkehrsteilnehmer, was in Zukunft auch aufgrund gesetzlicher Regelungen in manchen Ländern eine erhöhte Bedeutung erhält.
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Radarsysteme finden dabei nicht nur in Landfahrzeugen Anwendung sondern können ebenso in anderen Fahrzeugtypen wie beispielsweise in Wasserfahrzeugen etc. zum Erkennen von Objekten und zur Vermeidung von Kollisionen eingesetzt werden.
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Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein verbessertes Konzept zur Radarüberwachung in Fahrzeugen zu schaffen.
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Diese Aufgabe wird durch eine Radarschaltung gemäß Anspruch 1, ein Radarsystem gemäß Anspruch 12, und ein Verfahren zum Testen gemäß Anspruch 20 gelöst.
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Die vorliegende Erfindung schafft eine Radarschaltung zur Ansteuerung einer Radarantenne in einem Fahrzeug mit einem Antennenanschluss zum Anschließen einer Radarantenne, einer Sende- und Empfangsschaltung zum Senden und/oder Empfangen eines Radarsignals, wobei die Sende- und Empfangsschaltung an den Antennenanschluss angeschlossen ist. Eine Testschaltung ist vorgesehen, wobei die Testschaltung ebenfalls an den Antennenanschluss angeschlossen ist, und die Testschaltung dazu ausgebildet ist, mit Hilfe eines Testsignals zu testen, ob eine Radarantenne funktionsgemäß angeschlossen ist. Die Radarschaltung mit der Testschaltung ist bei Ausführungsbeispielen in einem Halbleiterchip integriert.
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Die Radarschaltung kann eine Anpassungsschaltung aufweisen, wobei die Sende- und Empfangsschaltung und die Testschaltung über die Anpassungsschaltung an den Antennenanschluss angeschlossen sind.
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Die Testschaltung ist bei einem Ausführungsbeispiel dazu ausgebildet, während des Sendens und/oder Empfangens der Sende- und Empfangsschaltung, mit Hilfe des Testsignals zu testen, ob die Radarantenne funktionsgemäß angeschlossen ist. Dadurch kann eine erhöhte Funktionssicherheit erreicht werden, da selbst wenn das Radarsystem in dem Fahrzeug eingebaut ist eine Möglichkeit geschaffen ist, im Betrieb den korrekten Anschluss der Radarantenne direkt zu überprüfen. Damit können beispielsweise Fehlfunktionen in der elektrischen Antennenverbindung, die sich durch die ständige mechanische Beanspruchung für die Antenne und die Radarschaltung erst im Fahrzeugbetrieb ergeben, erkannt werden und ein Ausfall des Radarsystems vermieden werden.
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Die Testschaltung kann ferner dazu ausgebildet sein, das Testsignal mit einer Frequenz bereitzustellen, die sehr viel kleiner ist, als eine Frequenz eines, von der Sende- und Empfangsschaltung bereitgestelltem Radarsignals. Hierbei ist bei Ausführungsbeispielen die Frequenz des Testsignals mindestens um den Faktor 104 kleiner als die Frequenz des Radarsignals. Bei Ausführungsbeispielen kann die Frequenz zwischen 0 Hz und 100 kHz liegen. Bei anderen Ausführungsbeispielen kann die Frequenz zwischen 0 Hz und 1 MHz liegen. Die Verwendung niedriger Frequenzen im Vergleich zur Frequenz des Radarsignals ermöglicht einerseits den Testbetrieb außerhalb der Radarfrequenzen und damit ohne Beeinflussung des Radarbetriebs und andererseits auch ein sehr empfindliches Erkennen von Schwachstellen in den Antennenverbindungen. Um eine Störung des Radarbetriebs zu vermeiden ist in Ausführungsbeispielen ein Abzweigelement bzw. Koppelelement vorgesehen, welches ermöglicht, aus dem hochfrequenten Signalweg ein niederfrequentes Signal abzuzweigen bzw. einzuspeisen ohne den Radarsignalweg zu stören oder signifikant zu stören. Hierzu kann beispielsweise ein sogenanntes Bias-Tee-Abzweigelement, ein Filterelement bzw. Filterstrukturen oder ein in der Radarschaltung integriertes modifiziertes Anpassungselement, verwendet werden, welches durch die Modifikation eingerichtet ist, an einem Knotenpunkt oder einer Abzweigung niederfrequente Signale abzugreifen bzw. einzuspeisen, ohne dass der Radarsignalweg gestört wird. Daher wird in Ausführungsbeispielen zum Zurückführen des Testsignals ein zusätzlicher Verbindungsweg geschaffen, der für das Empfangen und Senden der Radarsignale nicht verwendet wird bzw. nicht verwendet werden kann. Hierzu kann eine Geschlossene-Schleife-Anordnung (closed loop) vorgesehen sein, um das Testsignal auf einem, dem Radarsignal nicht zugänglichen Pfad, zu der Testschaltung zurückzuführen.
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Die Testschaltung kann auch ausgebildet sein, das Testsignal als ein Gleichstromsignal, bzw. als ein Gleichspannungssignal bereitzustellen. Auch hier wird eine Geschlossene-Schleife-Anordnung vorgesehen, bei welcher das Gleichstromsignal bzw. das Gleichspannungssignal zu der Testvorrichtung über einen anderen Signalweg, beispielsweise einer Masseverbindung zurückgeführt wird.
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Die oben beschriebenen Signalwegverbindungen zum Zurückführen des Signals sind in Ausführungsbeispielen zumindest teilweise verschieden zu der Signalwegverbindung in welcher das Radarsignal geführt wird. Auch hier kann auf einfache aber effektive und wirksame Weise der funktionsgemäße Anschluss der Radarantenne getestet werden. Um eine Störung des Radarbetriebs zu vermeiden, ist in den Ausführungsbeispielen ein Abzweigelement bzw. Koppelelement vorgesehen, welches ermöglicht, aus dem hochfrequenten Signalweg ein gleichstrommäßiges bzw. gleichspannungsmäßiges Signal abzuzweigen oder einzukoppeln ohne den Radarsignalweg zu stören oder signifikant zu stören. Hierzu kann beispielsweise ein sogenanntes Bias-Tee-Abzweigelement, ein Filterelement bzw. eine Filterstruktur oder ein in der Radarschaltung integriertes modifiziertes Anpassungselement, verwendet werden, welches durch die Modifikation eingerichtet ist, an einem Knotenpunkt oder einer Abzweigung Signale abzugreifen ohne das der Radarsignalweg gestört bzw. signifikant gestört wird. Bei einigen Ausführungsbeispielen kann das Abzweigelement ausgebildet sein, so dass sowohl ein gleichspannungs- bzw. gleichstrommäßiges Abzweigen als auch ein niederfrequentes Abzweigen des Testsignals möglich ist.
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Dies ermöglicht ein Testen sowohl in einem ersten niederfrequenten Modus als auch in einem Gleichspannungs- bzw. Gleichstrommodus, wodurch durch das Kombinieren beider Testmodi in der Testschaltung eine erhöhte Sicherheit bei der Erkennung einer schlechten oder nicht vorhandenen Antennenverbindung erreicht wird.
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Bei Ausführungsbeispielen weist die Radarschaltung einen Anschluss zum Anschließen eines mit der Radarantenne gemeinsamen Bezugspotentials auf.
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Die Radarschaltung umfasst bei Ausführungsbeispielen einen Anschluss zum Anschließen eines Anschlusses der Radarantenne für das Testsignal auf.
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Der Antennenanschluss der Radarschaltung kann ausgebildet sein, so dass der Antennenanschluss mit Bonddrähten mit der Radarantenne direkt verbindbar ist oder verbunden ist.
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Der Antennenanschluss der Radarschaltung kann ferner derart ausgebildet sein, dass der Antennenanschluss mit Solderballs mit der Radarantenne verbindbar ist.
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Bei Ausführungsbeispielen ist die gesamte Radarschaltung in einem Gehäuse montiert. Dadurch kann ein kompakter Radarbaustein mit erhöhter Funktionssicherheit aufgrund der Integration des obig erwähnten Testens des Antennenanschlusses in bereitgestellt werden.
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Ein weiterer Aspekt der vorliegenden Anmeldung betrifft ein Radarsystem für ein Fahrzeug mit einem Träger auf dem eine Radarschaltung und eine Radarantenne angeordnet sind. Die Radarschaltung weist einen Antennenanschluss zum Anschließen einer Radarantenne, eine Sende- und Empfangsschaltung zum Senden und Empfangen eines Radarsignals und eine an die Sende- und Empfangsschaltung und an den Antennenanschluss angeschlossene Anpassungsschaltung auf. Ferner weist die Radarschaltung eine Testschaltung auf, wobei die Testschaltung an der Anpassungsschaltung angeschlossen ist. Die Testschaltung der Radarschaltung ist dazu ausgebildet, mit Hilfe eines Testsignals zu testen, ob die Radarantenne angeschlossen ist.
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Dadurch kann basierend auf einem Testsignal, welches von der Testschaltung erzeugt wird, das Radarsystem in dem Fahrzeug jederzeit getestet werden, wodurch ermöglicht wird, Fehlfunktionen des Anschlusses, die sich erst während des Betriebs zeigen, zu erkennen. Solche Fehlfunktionen können beispielsweise aufgrund der sehr hohen mechanischen Belastungen entstehen, die in einem Fahrzeug auf die Verbindungsstellen zwischen der Radarantenne und der Radarschaltung wirken.
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Die Radarschaltung kann bei Ausführungsbeispielen mit sogenannten Bonddrähten mit der Radarantenne verbunden sein. Bei Ausführungsbeispielen kann die Radarschaltung auch mit sogenannten Solderballs mit der Radarantenne verbunden sein. Bei Ausführungsbeispielen kann die Antenne und die Radarschaltung über ein Wafer-Level-Ball-Grid-Array miteinander verbunden sein. Die Radarschaltung kann ohne ein Gehäuse auf dem Träger montiert sein. Die Radarschaltung kann auch in einem Gehäuse montiert sein.
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Die Antenne kann eine Planar-Antenne sein, die als Muster auf den Träger aufgebracht ist. Die Radarantenne kann beispielsweise zumindest eine Patchantenne umfassen.
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Die Radarschaltung und die Radarantenne weisen bei Ausführungsbeispielen einen Anschluss für ein gemeinsames Bezugspotential auf. Hierdurch wird beispielsweise wenn das Testen über eine geschlossene Schleife (closed loop) erfolgt, eine vereinfachte Implementierung sowohl für ein Gleichstrom bzw. Gleichspannungstesten als auch ein Testen mit niederfrequenten Signalen ermöglicht.
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Die Radarschaltung und die Radarantenne können je einen Anschluss für das Testsignal aufweisen.
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Gemäß einem weiteren Aspekt wird ein Verfahren zum Testen der Funktion einer Verbindung zwischen einer Radarschaltung und einer Radarantenne in einem Fahrzeug geschaffen, bei dem die obig beschriebenen Ausführungsformen des Radarsystem zum Testen verwendet wird. Das Verfahren umfasst dabei ein Bereitstellen eines Testsignals durch die Radarschaltung und ein Messen des Testsignals durch die Radarschaltung.
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Daraufhin wird das Testsignal basierend auf dem Messen des Testsignals in der Radarschaltung ausgewertet.
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Ausführungsformen werden nachfolgend unter Bezugnahme auf die folgenden Zeichnungen näher erläutert, in denen
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1 ein Blockschaltbild einer Radarschaltung gemäß einem Ausführungsbeispiel;
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2 ein Blockschaltbild eines Radarsystems mit einer Antenne gemäß einem Ausführungsbeispiel;
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3 ein Blockschaltbild eines Radarsystems mit einer Antenne gemäß einem Ausführungsbeispiel;
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4 ein Blockschaltbild eines Radarsystems mit einer Antenne gemäß einem Ausführungsbeispiel;
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5 ein Blockschaltbild eines Radarsystems mit einer Antenne gemäß einem Ausführungsbeispiel;
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6 ein Blockschaltbild eines Radarsystems mit einer Antenne gemäß einem Ausführungsbeispiel;
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7 ein Blockschaltbild eines Radarsystems mit einer Antenne gemäß einem Ausführungsbeispiel; und
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8 ein Ablaufdiagramm gemäß einem Ausführungsbeispiel.
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Im Folgenden werden Ausführungsbeispiele beschrieben, wobei gleiche oder gleichartige Elemente in den verschiedenen Ausführungsbeispielen mit jeweils mit dem gleichen Bezugszeichen versehen sein können.
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Unter Bezugnahme auf 1 wird nun ein Ausführungsbeispiel einer Radarschaltung 100 zur Anwendung in einem Fahrzeug wie beispielsweise einem motorisierten Kraftfahrzeug beschreiben. Bei Ausführungsbeispielen kann die gesamte Radarschaltung 100 durch einen oder mehrere Halbleiterbausteine implementiert sein. Die Radarschaltung 100 weist zum Anschließen an eine Antenne (in 1 nicht gezeigt) einen Antennenanschluss 102 auf. Die Radarschaltung umfasst ferner eine Sende/Empfangsschaltung 104, die an den Antennenanschluss 102 angeschlossen ist, um ein von der Sende/Empfangsschaltung 104 erzeugtes Radarsignal auf einem Radarsignalpfad über den Antennenanschluss 102 und eine Antennenzuleitung 110 zu der Radarantenne zu übertragen bzw. ein von der Radarantenne empfangenes Signal der Sende/Empfangsschaltung 104 über die Antennenzuleitung 110 und den Antennenanschluss 102 zuzuführen.
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Obwohl in dem Blockschaltbild der 1 der Antennenanschluss 102 nur als einzelnes Element gezeigt ist, ist es für einen Fachmann verständlich, dass der Antennenanschluss 102 in Ausführungsformen mehrere Anschlussbereiche repräsentieren kann. Beispielsweise können in der Radarschaltung 100 mehrere Anschlussbereiche vorgesehen sein, um eine elektrische Verbindung zum Anschließen an die Antenne bereitzustellen. Die Anschlussbereiche können beispielsweise Bereiche sein zum Befestigen von Anschlussdrähten an die Antennenzuleitung 110 oder direkt an eine Antenne. Das Anschließen kann beispielsweise eine Befestigung mittels Bonden, Flip-Chip-Technik, Oberflächen-Befestigungs-Techniken (Surface-Mount-Techniken) etc. sein. Die Anschlussbereiche können beispielsweise ein Ball-Grid-Array oder Anschlussbereiche sein, die bei anderen Befestigungstechniken verwendet werden. Die Anschlussverbindung kann dabei mittels Solderballs oder Bonddrähten gebildet sein.
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Ferner können auch mehrere Anschlussbereiche vorgesehen sein, um eine elektrische Verbindung an mehrere Zuleitungen oder mehrere Teilantennen durchzuführen.
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Die Antenne kann, wie später ausgeführt, eine Planarantenne sein, die auf einem Träger, beispielsweise einer Leiterplatte, integriert ist. Beispielsweise kann die Antenne eine oder mehrere Patchantennen aufweisen.
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Die Sende/Empfangsschaltung 104 kann durch bekannte Techniken zum Erzeugen von Radarsignale für Fahrzeuge implementiert sein. Bei Ausführungsbeispielen kann die Frequenz der erzeugten Radarsignale beispielsweise 24 oder 77 GHz betragen, wobei es verständlich ist, dass jede andere Frequenz im Radarbereich verwendet werden kann. Die Sende/Empfangsschaltung 104 kann in Ausführungsformen eine reine Senderschaltung, eine reine Empfangsschaltung oder eine Schaltung zum Senden und Empfangen von Radarsignalen sein.
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Die Sende/Empfangsschaltung 104 kann bekannte Auswerteschaltungen aufweisen, um entsprechende Abstandsberechnung oder Differenzgeschwindigkeitsberechnungen durchführen zu können. Basierend auf diesen Berechnungen können entsprechende Informationen an eine Steuereinheit oder einen Benutzer des Fahrzeugs ausgegeben werden.
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Wie aus der 1 zu erkennen ist, weist die Radarschaltung 100 ferner eine Testschaltung 106 auf, die an die Antennenanschluss 102 angeschlossen ist. Die Verkopplung der Testschaltung 106 mit der Antenne erfolgt zumindest teilweise über eine Testanschlussleitung 106A, die an einer Schaltungsverzweigung mit dem Radarsignalpfad gekoppelt ist. Wie nachfolgend ausgeführt kann in Ausführungsbeispielen die Testschaltung 106 ferner einen zweiten Anschluss mit dem Signalpfad aufweisen, so dass eine geschlossene elektrische Schleife gebildet ist, in welcher das Testsignal geführt wird.
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Die Testanschlussleitung 106A ist in Ausführungsbeispielen ein elektrisch leitender Anschlusspfad, in welcher keine Radarsignale geführt werden. Bei Ausführungsbeispielen wird durch ein geeignetes Verzweigungselement wie beispielsweise eine Filterstruktur, ein speziell für das Einspeisen des Testsignals modifiziertes Anpassungselement, welches in der Radarschaltung in den Radarsignalpfad integriert ist, oder ein Bias-Tee etc. verhindert, dass Radarsignale in die Testanschlussleitung 106A eindringen können bzw. dass der Radarsignalpfad durch die Testanschlussleitung 106A gestört wird. Die Testanschlussleitung 106A ist geeignet, ein elektrisches Gleichspannungs- bzw. Gleichstromsignal oder ein niederfrequentes Testsignal zu führen.
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Das Verkoppeln der Testschaltung 106 mit der Antenne kann auch außerhalb der Radarschaltung beispielsweise direkt an der Radarantenne erfolgen, wie es in 1 gestrichelt gezeigt ist. Beispielsweise kann bei einem Ausführungsbeispiel ein an der Antenne vorgesehener Masseanschluss die Schaltungsverzweigung darstellen, die verwendet wird, um das Testsignal einzubringen.
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Die Testschaltung 106 ist derart ausgebildet und ermöglicht, dass das Testsignal erzeugt werden kann und ferner durch das Einspeisen eines Testsignals erkannt werden kann, ob die Antenne funktionsgemäß angeschlossen ist. Zum Erzeugen des Testsignals kann die Testschaltung 106 eine Gleichspannungsquelle oder eine Gleichstromquelle aufweisen, wobei das Einspeisen des Testsignals über einen Schalter, beispielsweise einen Transistor, gesteuert werden kann. Ferner kann die Testschaltung 106 bei Ausführungsbeispielen auch einen Signalgenerator aufweisen, um ein niederfrequentes elektrisches Signal zu erzeugen. Bei weiteren Ausführungsbeispielen kann das Testsignal auch ein Hochfrequenzsignal sein. Die Signalform kann ein Signal mit gleichbleibender Frequenz oder ein Signal mit variierenden Frequenzen sein. Beispielsweise kann der Signalgenerator ein regelmäßiges Sinussignal oder ein regelmäßiges Rechtecksignal erzeugen. Es können jedoch auch andere Signale mit einem vorbestimmten Frequenzspektrum verwendet werden.
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8 zeigt ein Ablaufdiagramm 800 zum Durchführen von Tests mittels der Radarschaltung 100. In einem ersten Schritt 810 wird ein Testsignal bereitgestellt, wie es bereits oben beschrieben wurde. Das Testsignal wird in einem Schritt 820 gemessen, um einen Messwert zu bestimmten. Der Messwert kann beispielsweise ein basierend auf dem Testsignal basierende Spannung, Strom, oder Impedanz sein. In einem weiteren Schritt wird der Messwert ausgewertet, um zu erkennen, ob die Antenne funktionsgemäß angeschlossen ist.
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Zum Erkennen des funktionsgemäßen Anschlusses kann beispielsweise basierend auf der Signalstärke des zurückgeführten Testsignals eine Entscheidung getroffen werden, ob ein Fehlanschluss der Antenne vorliegt. Hierzu kann entweder ein Parameter des empfangenen Testsignals selbst, beispielsweise eine ein maximaler Wert oder ein Mittelwert einer Spannung, eines Stroms oder einer Leistung des Testsignals verwendet werden, oder es kann auch ein Parameter wie beispielsweise ein ohmscher Widerstand oder eine Impedanz basierend auf dem empfangenen Testsignal bestimmt werden. Wird bestimmt, dass diese Werte außerhalb eines vorbestimmten bzw. vordefinierten Bereichs liegen, wird von der Testschaltung 106 ein Signal ausgegeben, welches darstellt, dass ein nicht-ordnungsgemäßer Anschluss der Antenne bestimmt wurde. Das Signal kann beispielsweise in einer Steuereinheit verwendet werden, um einen Warnhinweis an den Fahrer zu erzeugen oder Steuerungen, die auf dem Radarsignal basieren, abzuschalten, um beispielsweise Unfälle, die durch eine nicht mehr funktionsgemäß angeschlossene Antenne verursacht werden können, zu vermeiden.
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Ein nicht mehr funktionsgemäßer Anschluss kann beispielsweise im Laufe der Betriebszeiten durch übermäßige mechanische Beanspruchung hervorgerufen werden, die innerhalb von Fahrzeugen auftritt. Dies kann zu elektrischen Fehlanschlüssen in dem Antennenanschluss 102 oder in den Zuleitungen zur Antenne, beispielsweise auf einer Leiterplatte geführten Mikrostreifen, führen, wodurch die Antenne nicht mehr ordnungsgemäß angeschlossen ist. Ferner können Alterserscheinungen, minderwertiges Material, Unfälle oder andere Faktoren dafür verantwortlich sein, dass ein bei der ersten Inbetriebnahme des Fahrzeugs funktionsgemäßer Anschluss der Antenne im Laufe des lang-jährlichen Betriebs nicht mehr funktionsgemäß ist.
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Die obig beschriebene Radarschaltung ermöglicht es, einen Test jederzeit, z. B. bei der Herstellung des Radarsystems, direkt nach der Herstellung und auch während des Betriebs, d. h. auch während Radarsignale an die Antenne geleitet oder empfangen werden, durchzuführen, ohne dass der Radarbetrieb gestört wird.
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Wie bereits obig beschrieben, können sowohl ein Gleichstrom bzw. Gleichspannungstestsignal als auch ein niederfrequentes Testsignal zum Testen verwendet werden. Bei Ausführungsbeispielen können diese auch kombiniert werden, um erhöhte Sicherheit hinsichtlich des Vorliegens einer nicht-funktionsfähigen Verbindung zu erhalten. Das Erzeugen der Testsignale kann von einer Steuereinheit gesteuert werden, beispielsweise, um in regelmäßigen Abständen oder abhängig von der der Betriebszeit des Fahrzeugs Testsignale zu erzeugen.
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Hinsichtlich der Implementierung der Radarschaltung 100 in einem Radarsystem mit Antenne und den verschiedenen Möglichkeiten einer Einspeisung des Testsignals werden unter Bezugnahme auf die nachfolgenden Figuren nunmehr verschiedene Ausführungsformen beschrieben.
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Die 2 bis 5 beziehen sich auf verschiedene Ausführungsformen, bei denen das Testsignal von der Testanordnung in eine geschlossene Schleife gespeist wird.
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Bei diesen Anordnungen weist die extern von der Radarschaltung liegende Schaltung, d. h. beispielsweise die Antenne selbst oder die Zuführungsleitungen für die Antenne, einen Anschluss für einen zusätzlichen elektrisch leitenden Pfad auf, um das Testsignal an die Testschaltung 106 zurückzuführen und dadurch die geschlossene Schleife zu schließen.
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2 zeigt eine Ausführungsform, eines Radarsystems 200, bei dem ein Anschluss 114 einer Antenne 112 verwendet wird, um einen geschlossene Schleife zu bilden. Der Anschluss kann beispielsweise ein für einen Masseanschluss der Antenne 112 vorgesehener Anschluss sein, wobei derselbe über beispielsweise Filterstrukturen mit dem Radarsignalpfad verkoppelt sein kann, um eine Einkopplung der Radarsignale in den Anschluss 114 und damit eine Beeinflussung des Radarsignals zu verhindern. Die Antenne 112 kann eine Planarantenne sein, die beispielsweise als metallisches Muster auf einer Leiterplatte aufgebracht ist. Die Radarschaltung 100, die beispielsweise als Halbleiterbaustein implementiert ist, kann mit entsprechenden Anschlussbereichen auf der Leiterplatte verbunden sein, so dass ein Anschluss der Radarschaltung 100 an die Antenne 112 erfolgt.
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Das Radarsystem 200 weist eine Ausführungsform der bereits unter Bezugnahme auf 1 beschriebenen Radarschaltung 100 auf. Die Radarschaltung 100 weist in dem Radarsignalpfad zwischen der Sende/Empfangsschaltung 104 und dem Antennenanschluss 102 ein Anpassungselement bzw. Anpassungsschaltung 116 auf, um eine Anpassung an die Impedanz der angeschlossenen Antenne 112 durchzuführen. Das Anpassungselement 116 kann beispielsweise ein Anpassungsnetzwerk oder andere bekannte Anpassungssysteme umfassen. Die Testschaltung 106 ist über die Testanschlussschaltung 106A mit einem Eingang des Anpassungselements 116 verbunden, um ein Testsignal über das Anpassungselement 116 zu dem Anschluss 114 der Antenne 112 zu leiten. Im Unterschied zu bekannten Anpassungselementen ist das Anpassungselement 116 modifiziert, so dass ein Gleichstrom bzw. eine Gleichspannung oder ein niederfrequentes Testsignal in den Radarsignalweg eingespeist werden kann, ohne dass der Radarsignalweg signifikant gestört wird. Dazu kann das Anpassungselement 116 beispielsweise einen Knoten aufweisen, der mit einer Filterstruktur versehen ist, um zu vermeiden dass Radarsignale in die Testanschlussleitung 106A eindringen können.
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Das Testsignal wird nach dem Einspeisen in das Anpassungselement 116 in dem Radarsignalpfad über die Antennenzuleitung 110 zu dem Anschluss 114 und über Masse zurückgeführt, so dass eine geschlossene Schleife für das Testsignal gebildet ist. Die Testschaltung 106 bestimmt, beispielsweise durch Messen von Strom bzw. Spannungswerte der Testsignale in der geschlossenen Schleife, ein Testergebnissignal, welches als Ausgangssignal 118 aus der Testschaltung 106 ausgegeben wird und beispielsweise einer Steuereinheit zugeführt wird. Das Ausgangssignal 118 kann beispielsweise ein digitales Signal sein, welches bestimmt, ob der Test erfolgreich war oder nicht. Mit anderen Worten gesagt, gibt das Ausgangssignal eine Information darüber aus, ob die Antenne 112 funktionsgemäß an die Radarschaltung angeschlossen ist oder nicht.
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Das unter Bezugnahme auf die 2 beschriebene Radarsystem kann somit ein Testen durchführen ohne dass zusätzliche externe Anschlüsse in der Radarschaltung vorzusehen sind. Zwar sind zur Implementierung Modifikationen des Anpassungselements erforderlich, diese können jedoch im Design ohne relativ viel Aufwand zur Verfügung gestellt werden. Da zusätzliche Anschlüsse bei der Herstellung und dem Häusen von integrierten Halbleiterschaltungen stets einen zusätzlichen Kostenfaktor bewirken, kann durch die Vermeidung eines weiteren Anschlusses somit eine kostengünstige Implementierung eines Radarsystem auf der Basis von integrierten Halbleiterschaltungen ermöglicht werden.
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Unter Bezugnahme auf die 3 wird nunmehr ein weiteres Ausführungsbeispiel eines Radarsystems 200 beschrieben.
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Das Radarsystem 200 gemäß der 3 weist im Unterschied zu dem Radarsystem gemäß 2 eine Verbindung der Testschaltung 106 über die Testanschlussleitung 106A mit dem Anschluss 114 der Antenne 112 auf. Ferner ist das Anpassungselement 116 mit einem Masseanschluss 120 verbunden so dass wiederum eine geschlossene Schleife gebildet ist. Da das Anpassungselement typischerweise Masseanschlüsse aufweist, erfordert diese Implementierung keine Modifikation des Anpassungselements, da die vorhandenen Masseanschlüsse verwendet werden können. Jedoch ist ein zusätzlicher externer Anschluss erforderlich, um die Testanschlussleitung 106A extern zu führen.
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Ein Ausführungsbeispiel eines Radarsystems, bei dem eine geschlossene Testsignalschleife ohne Verwendung einer Masseverbindung gebildet ist, wird nunmehr unter Bezugnahme auf 4 beschrieben.
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In dem Radarsystem 200 gemäß 4 ist zusätzlich zu der Testanschlussleitung 106A eine weitere Testanschlussleitung 106B vorgesehen. Die Testanschlussleitung 106A verbindet, wie bereits unter Bezugnahme auf 2 erläutert, die Testschaltung 106 mit dem Anpassungselement 116. Das Anpassungselement 116 ist, wie oben erläutert, entsprechend für das Einspeisen des Testsignals angepasst. Ferner ist die weitere Testanschlussleitung 106B mit dem externen Anschluss 114 der Antenne 112 verbunden. Dadurch wird eine geschlossene Schleife gebildet, ohne dass eine Masseverbindung zum Leiten des Testsignals verwendet wird. Da die Testsignalführung ohne Masseverbindung erfolgt, kann die Testschaltung 106 bei Ausführungsbeispielen entsprechend eingerichtet sein, um einen Massekurzschluss im Radarsignalpfad zu erkennen, indem ein über Masse abfließender Testsignalanteil erkannt wird. Somit kann eine erhöhte Sicherheit hinsichtlich der Funktionsfähigkeit des Radarsystems erreicht werden, indem die zusätzliche Fehlerquelle eines Massekurzschlusses erkannt werden kann.
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Ein weiteres Ausführungsbeispiel eines Radarsystems 200 wird nunmehr unter Bezugnahme auf die 5 beschrieben.
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Das Radarsystem 200 gemäß 5 weist zum Leiten der Radarsignale zwischen dem Anpassungselement 116 und der Antenne 112 eine differentielle Signalführung auf, d. h. es ist eine differentielle Antennenzuleitung 122 mit zwei Leitern 122A und 122B vorgesehen, die die Antenne 112 mit dem Anpassungselement 116 verbindet. Die Testschaltung 106 ist bei diesem Ausführungsbeispiel über die Testanschlussleitung 106A mit dem Anpassungselement 116 verbunden. Einer der beiden differentiellen Leiter wird verwendet, um das Testsignal zu der Antenne 112 hinzuführen. Der Andere der beiden differentiellen Leiter wird verwendet, um das Testsignal wieder zu dem Anpassungselement 116 zurückzuführen. Mit anderen Worten gesagt, wird unter Verwendung der beiden differentiellen Leiter eine geschlossene Schleife für das Testsignal gebildet. Dadurch kann vermieden werden, dass zusätzliche Leiter für die geschlossene Schleife erforderlich sind. Über die Verbindung der Testschaltung 106 mit dem Anpassungselement 116 wird es dabei ermöglicht, dass die Testschaltung 106 über entsprechende Verzweigungspunkte im Anpassungselement 116 das Testsignal einspeisen kann.
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Ein weiteres Ausführungsbeispiel eines Radarsystems 200 wird nunmehr unter Bezugnahme auf 6 beschrieben.
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Bei dem in 6 beschriebenen Ausführungsbeispiel wird ein Radartestsignal in den Radarsignalpfad eingespeist und basierend auf dem Radartestsignal bestimmt, ob die Antenne 112 funktionsgemäß angeschlossen ist. Bei Ausführungsbeispielen wird dazu die reflektierte Leistung des eingespeisten Signals gemessen. Zur Erzeugung des Radartestsignals ist in der Testschaltung 106 ein Hochfrequenzsignalgenerator 124 vorgesehen. Die Testschaltung 106 ist über einen Schalter 126 mit jeweils zwei Anschlüssen eines Kopplerelements 128 verbunden, die in dem Radarsignalpfad zwischen der Antenne 112 und der Sende/Empfangsschaltung 104 angeordnet ist, um je nach Schalterstellung das von der Testschaltung 106 erzeugte Testsignal über die Kopplerelements 128 in eine Vorwärtsrichtung oder eine Rückwärtsrichtung in den Radarsignalpfad einzuspeisen. Das Kopplerelement 128 kann beispielsweise mittels Richtkoppler aufgebaut werden, die ein Auskoppeln bzw. Einkoppeln von Signalen abhängig von der Richtung ermöglichen. Die Empfangsstufe der Sende/Empfangsschaltung 104 misst das reflektierte Testsignal und ermittelt daraus Parameter, mit deren Hilfe die Funktion der Antenne 112 überprüft werden kann. Solche Parameter können der Signalpegel, die Signalfrequenz sein. Ebenso können weitere Parameter wie beispielsweise ein mittlerer Signalpegel, Spitzenwerte, Nulldurchgänge und so weiter, ermittelt werden. Hierbei wird ausgenützt, dass bei einem nicht mehr funktionsgemäßem Anschluss der Antenne 112 sich die komplexwertige Impedanz für das Testsignal ändert, so dass es zu einer Veränderung des Reflexionsfaktors kommt, was durch das Überwachen des reflektierten Signals erfasst werden kann. Testsignale können über das Kopplerelement 128 in Vorwärts- oder Rückwärtsrichtung eingekoppelt werden. Die in Vorwärtsrichtung- und in Rückwärtsrichtung eingespeisten Testsignale können zueinander in ein Verhältnis gesetzt werden. Die Auswertung eines solchen Verhältnisses erhöht die Robustheit und Zuverlässigkeit der Messung und der Auswertung, da durch die Verhältnisbildung Parameter wie z. B. Ausgangspegel des Signalgenerators 124 oder Empfindlichkeit des Empfängers, bzw. der Sende/Empfangsschaltung 104 aus der Messung eliminiert werden. Die Auswertung der Messungen kann durch eine dafür ausgebildete Schaltung durchgeführt werden oder durch eine geeignete Software in der Radarschaltung 100 an sich durchgeführt werden.
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Zu beachten ist, dass durch das zusätzliche Koppelelement 128 und die Auskopplung der Signale auch die Verlustleistung im Radarsignalpfad erhöht wird.
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Ein weiteres Ausführungsbeispiel ist nachfolgend unter Bezugnahme auf 7 beschrieben.
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Bei diesem Ausführungsbeispiel wird über jeweilige Signalsensoren zumindest ein Parameter der von der Sende/Empfangseinheit ausgesendeten Radarsignale in Vorwärtsrichtung und in Rückwärtsrichtung gemessen und daraufhin der Testschaltung 106 zugeführt. Der Parameter kann beispielsweise ein Mittelwert oder Maximalwert der Leistung sein. Die Testschaltung 106 bestimmt daraufhin abhängig von den gemessenen Werten, ob ein funktionsgemäßer Antennenanschluss vorliegt oder nicht. Das Radarsystem 200 gemäß 7 weist ein Kopplungselement 130 auf, das zwischen die Sende/Empfangseinheit 104 und die Antenne 112 geschaltet ist. Ein Teil des Radarsignals in Vorwärtsrichtung und ein Teil des Signals in Rückwärtsrichtung werden an jeweils einem von zwei Ausgängen des Kopplungselements 130 ausgekoppelt und jeweils einem Sensorelement 132 zugeführt, die den jeweiligen Parameter messen. Bei einem Ausführungsbeispiel sind die Sensorelemente 132 beispielsweise Sensoren zum Bestimmen einer Leistung der ausgekoppelten Signale. Die Sensorelemente sind mit einem Schalter 134 gekoppelt, um die jeweiligen Messignale selektiv der Testschaltung 106 zuzuführen. Basierend auf der Messung der Sensorelemente 232 wird in der Testschaltung 106 bestimmt, ob die Antenne 112 funktionsgemäß angeschlossen ist. Dies kann beispielsweise dadurch erfolgen, dass ein Reflexionsfaktor durch Quotientenbildung der beiden Messignale berechnet wird und dieser mit einem vorbestimmten Wert verglichen wird.
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In den obig beschriebenen Ausführungsbeispielen wurden verschiedene Ausführungsformen und Konzepte zum Realisieren eines Testens des funktionsgemäßen Anschlusses einer Radarantenne beschrieben. Es versteht sich, dass jede dieser unterschiedlichen Realisierungen mit jeder anderen beschriebenen Realisierung kombiniert werden kann, um beispielsweise eine erhöhte Sicherheit zu erhalten oder aus anderen Gründen. Daher kann jedes Merkmal, das in einem der verschiedenen Ausführungsbeispiele beschrieben oder gezeigt ist, mit jedem andere Ausführungsbeispiel kombiniert werden.
