DE102012224062B4 - Streifenleiterantenne, Gruppenantenne und Radarvorrichtung - Google Patents
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Abstract
Description
- Hintergrund der Erfindung
- 1. Gebiet der Erfindung
- Die vorliegende Erfindung betrifft eine Streifenleiterantenne, eine Gruppenantenne und eine Radarvorrichtung.
- 2. Beschreibung des Standes der Technik
- Streifenleiterantennen mit breiter Richtcharakteristik sind gemeinhin bekannt. Streifenleiterantennen werden ebenfalls in Radarvorrichtungen oder Funkübertragungsvorrichtungen verwendet, die in bewegbaren Objekten wie Kraftfahrzeugen angebracht sind.
15 ist eine schematische Darstellung einer herkömmlichen Streifenleiterantenne. - Wie in der
15 dargestellt, weist eine Streifenleiterantenne10 eine Hauptenergieversorgungsleitung12 und ein Strahlungselement13 auf. Als Oberflächenmuster eines dielektrischen Substrats sind die Hauptenergieversorgungsleitung12 und das Strahlungselement13 installiert. Die Hauptenergieversorgungsleitung12 und das Strahlungselement13 sind auf der Fläche vorgesehen, welche der Masse des dielektrischen Substrats gegenüberliegt. - Ein Beispiel für ein dielektrisches Substrat umfasst ein dielektrisches Substrat, das eine vorbestimmte relative Dielektrizitätskonstante aufweist. Es existiert beispielsweise ein Substrat, bei welchem eine Kupferfolie von 12 μm mit einer dielektrischen Substanz mit einer Dicke von 0,115 mm und einer relativen Dielektrizitätskonstante von 2,22 verbondet ist. Die Hauptenergieversorgungsleitung
12 ist eine Leitung, in welcher von einer Energiequelle gelieferte Energie fließt, und welche eine Hochfrequenzwelle in das Strahlungselement13 einspeist. Das Strahlungselement13 ist ein mit der Hauptenergieversorgungsleitung12 verbundenes Element und strahlt Funkwellen ab. - Wenn beispielsweise die Streifenleiterantenne
10 an einer fahrzeuginternen Vorrichtung angebracht ist, ist das Strahlungselement13 derart ausgebildet, dass es in vielen Fällen unter einem Winkel von 45° in Bezug auf die Hauptenergieversorgungsleitung12 geneigt ist. Ferner wird das Verhältnis zwischen der in dem Strahlungselement13 fließenden Energie und der von der Energiequelle oder dergleichen an die Hauptenergieversorgungsleitung12 gelieferten Energie als Kopplungsbetrag bezeichnet. Wird beispielsweise angenommen, dass die in der Hauptenergieversorgungsleitung12 fließende Energie 100% beträgt und 20% der Energie in das Strahlungselement13 fließen, so beträgt der Kopplungsbetrag 20%. - Bei der herkömmlichen Streifenleiterantenne, die in der
JP 2010-008 319 A - Wenn, genauer gesagt, das Strahlungselement
13 in einen Resonanzzustand versetzt wird, steigt die Eingangsimpedanz (Zin) an der mit der Hauptenergieversorgungsleitung12 verbundenen Endfläche des Strahlungselements13 . Daher existiert in der Hauptenergieversorgungsleitung12 aufgrund der nicht gegebenen Übereinstimmung der Impedanzen zwischen der Hauptenergieversorgungsleitung12 und dem Strahlungselement13 eine reflektierte Welle, die von dem Strahlungselement13 zurückkehrt und auf eine Eingangswelle trifft. - In diesem Fall ist bei der herkömmlichen Streifenleiterantenne
10 die in der15 dargestellte Elementbreite (W) groß gewählt, und die Eingangsimpedanz (Zin) ist, wenn man das Strahlungselement13 von der Hauptenergieversorgungsleitung12 aus betrachtet, gering gewählt. Da jedoch die Vergrößerbarkeit der Elementbreite begrenzt ist, liegt der Kopplungsbetrag bei maximal 22%. Das heißt, dass die gewünschte Richtcharakteristik nicht erreicht werden kann, da die zum Erreichen der gewünschten Richtcharakteristik erforderliche Energie dem Strahlungselement nicht zugeführt wird. - Die
DE 10 2004 044 120 A1 zeigt eine Antennenstruktur für seriengespeiste planare Antennenelemente, bei denen zur Beeinflussung der Strahlformung der Abstand der Antennenelemente untereinander innerhalb eines Serienspeisungszuges variiert wird. - Überblick über die Erfindung
- Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die Probleme der herkömmlichen Technologie zumindest teilweise zu überwinden.
- Ein eingehenderes Verständnis der genannten und weiterer Aufgaben, Merkmale, Vorteile und der technischen und industriellen Bedeutung dieser Erfindung ergibt sich durch die Lektüre der nachfolgenden detaillierten Beschreibung gegenwärtig bevorzugter Ausführungsbeispiele der Erfindung, wenn diese in Verbindung mit den zugehörigen Zeichnungen betrachtet werden.
- Kurzbeschreibung der Zeichnungen
-
1A ist eine schematische Darstellung der Konfiguration einer Streifenleiterantenne1 ; -
1B ist eine Schnittdarstellung entlang der in1A dargestellten Linie A-A1; -
2 ist eine schematische Darstellung der Konfiguration der Streifenleiterantenne1 ; -
3 ist ein Diagramm zur Darstellung der Verteilung einer stehenden Welle in einer Energieversorgungsleitung; -
4 ist ein Diagramm zur Darstellung der Beziehung zwischen der Länge der Energieversorgungsleitung und einem Kopplungsbetrag; -
5 ist ein Diagramm zur Darstellung eines Beispiels für die Konfiguration einer Gruppenantenne; -
6 ist ein Diagramm zur Darstellung eines Beispiels für die zum Erhalten einer gewünschten Richtcharakteristik durchgeführte Amplitudenregelung; -
7 ist ein Diagramm zur Darstellung einer Verteilung des Kopplungsbetrags der Gruppenantenne; -
8 ist ein Diagramm zu Darstellung eines Beispiels der Amplitudenregelung bei Verwendung einer herkömmlichen Konfiguration; -
9 ist ein Diagramm zur Darstellung der Richtcharakteristik (Nebenkeulen) bei Verwendung der herkömmlichen Konfiguration und einer offenbarten Konfiguration; -
10 ist eine schematische Darstellung eines Beispiels, bei welchem die Breite einer Energieversorgungsleitung5 größer als die Elementbreite eines Strahlungselements4 gewählt ist; -
11 ist eine schematische Darstellung eines Beispiels, bei welchem die Elementlänge länger als die Elementbreite gewählt ist; -
12 ist eine schematische Darstellung eines Beispiels, bei welchem die Energieversorgungsleitung5 gebogen ausgebildet ist; -
13 ist eine schematische Darstellung eines Beispiels, bei welchem ein Reflexionsunterdrückungsansatz vorgesehen ist; -
14 ist ein Funktions-Blockdiagramm zur Darstellung einer Radarvorrichtung; und -
15 ist eine schematische Darstellung einer herkömmlichen Streifenleiterantenne. - Detaillierte Beschreibung
- Erstes Ausführungsbeispiel
- Streifenleiterantenne
-
1A ist eine schematische Darstellung der Konfiguration einer Streifenleiterantenne1 .1B ist eine Schnittdarstellung entlang der in der1A dargestellten Linie A-A1. Es sei darauf hingewiesen, dass die1A ein Beispiel für eine Draufsicht ist, welche die Streifenleiterantenne1 in einem dielektrischen Substrat von der Oberseite des dielektrischen Substrats aus gesehen zeigt. - Wie in
1A dargestellt, weist die Streifenleiterantenne1 eine Hauptenergieversorgungsleitung3 , ein Strahlungselement4 und eine Energieversorgungsleitung5 auf. Wie in1B dargestellt, sind die Hauptenergieversorgungsleitung3 , das Strahlungselement4 und die Energieversorgungsleitung5 auf der zu der Masse6 entgegengesetzten Seite eines dielektrischen Substrats2 vorgesehen. Bei dem dielektrischen Substrat2 handelt es sich um ein Substrat mit einer vorbestimmten relativen Dielektrizitätskonstanten und es ist beispielsweise ein Substrat, in welchem eine Kupferfolie von 12 μm mit einer dielektrischen Substanz mit einer Dicke von 0,115 mm und einer relativen Dielektrizitätskonstanten von 2,22 verbondet ist. - Die Hauptenergieversorgungsleitung
3 ist eine Leitung, in welcher von einer Energiequelle gelieferte Energie fließt, und welche eine Hochfrequenzwelle über Energieversorgungsleitung5 in das Strahlungselement4 einspeist. Das Strahlungselement4 ist ein Element, das mit der über die Energieversorgungsleitung5 zugeführten Energie schwingt, um in den Schwingungszustand zu gelangen, und welches Funkwellen abstrahlt. Das Strahlungselement4 ist über die Energieversorgungsleitung5 mit der Hauptenergieversorgungsleitung3 verbunden. - Die Energieversorgungsleitung
5 ist ein Beispiel für eine Energieversorgungsleitung, welche das Strahlungselement4 mit der Hauptenergieversorgungsleitung3 verbindet, derart konfiguriert ist, dass ein gewünschtes Verhältnis zwischen der Impedanz des Strahlungselements4 im schwingenden Zustand und der Impedanz der Hauptenergieversorgungsleitung3 gegeben ist, und die von der Hauptenergieversorgungsleitung3 gelieferte Energie an das Strahlungselement4 leitet. Wenn die Streifenleiterantenne1 beispielsweise in einer fahrzeuginternen Vorrichtung oder dergleichen verwendet wird, wird das Strahlungselement4 um 45° geneigt, indem die Energieversorgungsleitung5 derart angeordnet wird, dass sie in Bezug auf die Hauptenergieversorgungsleitung3 einen Winkel von 45° aufweist. - Im Folgenden wird die Energieversorgungsleitung
5 näher beschrieben. Angenommen Zq ist ein Wellenwiderstand der Energieversorgungsleitung5 , Zin ist eine Eingangsimpedanz, wenn die Energieversorgungsleitung5 von der Hauptenergieversorgungsleitung3 aus gesehen wird, und Zant ist eine Eingangsimpedanz des Strahlungselements4 im schwingenden Zustand, so erfüllt Zq den folgenden Ausdruck. Das heißt, dass ”Quadrat von (Zq) = (Zin × Zant)” erfüllt ist. Dementsprechend kann Zin berechnet werden, indem Zant von dem Quadrat von (Zq) subtrahiert wird. - Wenn ferner der Kopplungsbetrag der in der
1A dargestellten Streifenleiterantenne1 als ein Parameter S ausgedrückt wird, lässt sich der Kopplungsbetrag wie folgt ausdrücken. Das heißt, dass ”Kopplungsbetrag (C) = 1 – (Quadrat von S11|) – (Quadrat von |S21|)” ist erfüllt. Werden eine Impedanz Zo der Hauptenergieversorgungsleitung und Zin verwendet, können somit ”S11 = (–Zo/Zin)/(2 + Zo/Zin)” und ”S21 = 2/(2 + Zo/Zin)” berechnet werden. - Dementsprechend ist bei der in
1A dargestellten Streifenleiterantenne1 die Impedanz (Zant) der Endfläche des Strahlungselements4 im schwingenden Zustand der Maximalwert und die Eingangsimpedanz (Zin), wenn die Energieversorgungsleitung5 von der Hauptenergieversorgungsleitung3 aus gesehen wird, ist der Minimalwert. Durch das Anbringen der Energieversorgungsleitung5 mit dem Wellenwiderstand (Zq) zwischen dem Strahlungselement4 und der Hauptenergieversorgungsleitung3 ist die Eingangsimpedanz in das Strahlungselement4 , gesehen aus der Richtung der Hauptenergieversorgungsleitung3 , gering. - Da die Eingangsimpedanz von der Hauptenergieversorgungsleitung
3 zu der Energieversorgungsleitung5 abnimmt und die Energie leichter strömt, ist folglich der Kopplungsbetrag erheblich und die gewünschte Richtcharakteristik kann erreicht werden. - Spezifisches Beispiel für eine Streifenleiterantenne
- Im Folgenden wird ein spezifisches Beispiel der in
1A dargestellten Streifenleiterantenne beschrieben.2 ist eine schematische Darstellung eines spezifischen Beispiels für eine Streifenleiterantenne1 . Es sei darauf hingewiesen, dass2 ein in Draufsicht dargestelltes Beispiel ist, welches die Streifenleiterantenne1 in einem dielektrischen Substrat angebracht darstellt, wobei die Blickrichtung, wie in1A , auf die Oberseite des dielektrischen Substrats gerichtet ist. In2 ist das dielektrische Substrat2 nicht dargestellt. - Die in
2 dargestellte Streifenleiterantenne1 weist, wie in1A , eine Hauptenergieversorgungsleitung3 , ein Strahlungselement4 und eine Energieversorgungsleitung5 auf. Die Streifenleiterantenne1 ist an der Energieversorgungsleitung5 derart angebracht, dass sie in Bezug auf die Hauptenergieversorgungsleitung3 um 45° geneigt ist. Es sei angenommen, dass die Breite der Hauptenergieversorgungsleitung3 0,2 mm ist und die Energie in2 von links nach rechts strömt. Wenn die Energie strömt, sei angenommen, dass λg eine Wellenlänge in der Hauptenergieversorgungsleitung3 , eine sogenannte In-Tube-Wellenlänge, ist. - Das Strahlungselement
4 gibt eine Wellenlänge von λg/2 vor, welche der Hälfte der In-Tube-Wellenlänge der Hauptenergieversorgungsleitung3 entspricht, so dass die Elementbreite 0,8 mm beträgt und das Strahlungselement in einen schwingenden Zustand versetzt wird. befindet sich das Strahlungselement4 im schwingenden Zustand, weist ferner die Eingangsimpedanz (Zant) an der Endfläche ”b” den Maximalwert auf. - Es sei angenommen, dass die Energieversorgungsleitung
5 einen Wellenwiderstand (Zq), eine Länge von λg/4, die ein Viertel der In-Tube-Wellenlänge der Hauptenergieversorgungsleitung3 beträgt, und eine beliebige Breite aufweist. Hierbei erfüllt der Wellenwiderstand (Zq) den vorgenannten Ausdruck und der Kopplungsbetrag kann als der vorgenannte Parameter S ausgedrückt werden. - Im Folgenden wird die Länge der Energieversorgungsleitung
5 beschrieben.3 ist ein Diagramm zur Darstellung einer Verteilung einer stehenden Welle in der Energieversorgungsleitung. In3 gibt die horizontale Achse einen Abstand zwischen dem Strahlungselement4 und der Hauptenergieversorgungsleitung3 an und die vertikale Achse gibt die Spannung an.4 ist ein Diagramm zur Darstellung einer Beziehung zwischen der Länge der Energieversorgungsleitung und dem Kopplungsbetrag. In4 zeigt die horizontale Achse die Länge der Energieversorgungsleitung5 und die vertikale Achse gibt einen Kopplungsbetrag an. Ferner gibt in4 die Linie C den Kopplungsbetrag für den Fall an, dass die Elementbreite des Strahlungselements4 0,8 mm beträgt, und die Linie D gibt den Kopplungsbetrag für den Fall an, dass die Elementbreite des Strahlungselements4 0,4 mm beträgt. - Wenn, wie in
3 dargestellt, die Länge von der Endfläche b des Strahlungselements4 0 ist, das heißt, der Abstand zwischen der Endfläche b des Strahlungselements4 und der Hauptenergieversorgungsleitung3 0 ist, weist die Spannung an der Endfläche b des Strahlungselements4 den Maximalwert auf. Entsprechend weist die Spannung in Intervallen von λ/2 den Maximalwert auf. Wenn andererseits die Länge von der Endfläche b des Strahlungselements4 λg/4 beträgt, weist die Spannung den Minimalwert auf. Entsprechend weist die Spannung in Intervallen von λ/2 den Minimalwert auf. - Eine derartige stehende Welle ist in der Energieversorgungsleitung
3 vorhanden. Wenn die Länge der Energieversorgungsleitung5 λg/4 beträgt, wie in4 dargestellt, beträgt der Kopplungsbetrag daher 80%, welches der Maximalwert ist. Wenn die Länge der Energieversorgungsleitung5 λg/2 ist, weist der Kopplungsbetrag den Minimalwert auf. Anschließend wiederholen sich der Maximalwert und der Minimalwert in Intervallen von λg/4. Das heißt, die Länge der Energieversorgungsleitung5 , in welcher der Kopplungsbetrag hoch ist, kann anhand der Periode der stehenden Welle in der Energieversorgungsleitung5 bestimmt werden. Es sei darauf hingewiesen, dass, wie in4 dargestellt, der selbe Vorteil erzielbar ist, selbst wenn die Elementbreite des Strahlungselements4 0,4 mm beträgt. - Dementsprechend kann durch das Anpassen der Länge der Energieversorgungsleitung
5 ungeachtet der Breite der Energieversorgungsleitung5 die dem Strahlungselement4 zugeführte Energiemenge angepasst werden. Daher kann durch das Anpassen der Länge der Energieversorgungsleitung5 der Kopplungsbetrag angepasst werden. Das heißt, dass durch das Verändern der Länge der Energieversorgungsleitung5 Zin erhöht oder verringert werden kann. Anders ausgedrückt handelt es sich bei der Energieversorgungsleitung5 um eine Leitung, durch welche der Betrag von Zin gesteuert werden kann, indem die Länge derselben angepasst wird. - Zweites Ausführungsbeispiel
- Konfiguration der Gruppenantenne
- Im Folgenden wird ein Beispiel für eine Gruppenantenne beschrieben, bei welcher in Zusammenhang mit dem ersten Ausführungsbeispiel beschriebene Streifenleiterantennen verwendet werden.
5 ist eine schematische Darstellung eines Beispiels für die Konfiguration der Gruppenantenne.5 ist zum Beispiel ein Beispiel für eine Draufsicht auf eine Gruppenantenne von der Oberseite des dielektrischen Substrats aus gesehen, wie in1A gezeigt. In5 ist das dielektrische Substrat2 nicht dargestellt. - Im Folgenden wird beispielsweise ein in der
5 dargestellter Fall beschrieben, bei dem sechs Streifenleiterantennen verwendet werden. Es sei darauf hingewiesen, dass die Anzahl der Streifenleiterantennen oder dergleichen lediglich als Beispiel zu verstehen ist, und dass eine beliebige Anzahl Streifenleiterantennen verwendet werden kann. Bei der in5 dargestellten Gruppenantenne sind die Streifenleiterantennen1 in Intervallen von einer In-Tube-Wellenlänge (λg) der Hauptenergieversorgungsleitung angeordnet. In5 fließt die Energie in der Zeichnung von links nach rechts. Die Elementnummern ”1”, ”2”, ”3”, ”4”, ”5” und ”6” sind gemäß ihrer Abfolge beginnend mit der der Stromquelle nächsten Streifenleiterantenne aufgeführt. Es sei darauf hingewiesen, dass ein Abstimmelement mit einem Kopplungsbetrag von 100% als das Strahlungselement mit der Elementnummer ”6” verwendet wird. - Die in den
1a und dergleichen dargestellten Streifenleiterantennen dienen als die Strahlungselemente mit den Nummern ”1” bis ”5”. Um ferner größere Kopplungsbeträge durch die Erhöhung der Elementanzahl zu erreichen, sind die Längen der Energieversorgungsleitungen5 mit λg/4 oder3 λg/4 mit der Zunahme der Elementanzahl gegeben. Beispielsweise sind die Längen der Energieversorgungsleitungen5 mit der Elementnummer ”1” als λg/2 gegeben. Die Länge ist derart gewählt, dass sie graduell um eine vorbestimmte Zahl mit der Zunahme der Elementnummer zunimmt, und die Längen der Energieversorgungsleitungen5 der Streifenleiterantenne mit der Elementnummer ”5” sind mit3 λg/4 gegeben. Es sei darauf hingewiesen, dass die Längen der Energieversorgungsleitungen5 nicht notwendigerweise hin zur Elementnummer ”6”, das heißt zur Endfläche, zunehmen müssen, und dass sie mit einer geeigneten Länge zum Erreichen des gewünschten Kopplungsbetrags gewählt sein können. Die Energieversorgungsleitung5 kann mit einer beliebigen Länge gewählt sein. - Simulationsergebnis
- Im Folgenden wird ein unter Verwendung der in
5 dargestellten Gruppenantenne erhaltenes Simulationsergebnis mit einem Simulationsergebnis verglichen, das unter Verwendung einer Gruppenantenne erreicht wurde, in welcher sechs in15 dargestellte herkömmliche Streifenleiterantennen angeordnet sind. Im Folgenden wird ein Beispiel beschrieben, bei welchem die Antennen derart ausgebildet sind, dass ein Nebenkeulenverhältnis von 30 dB erreicht wird. -
6 ist ein Diagramm zur Darstellung eines Beispiels für eine zum Erhalten der gewünschten Richtcharakteristik durchgeführte Amplitudenregelung. In6 gibt die horizontale Achse die Elementnummer an und die vertikale Achse gibt einen gewichteten Koeffizienten an. Sind die Antennen derart ausgebildet, dass bei der Verwendung einer Gruppenantenne mit sechs Streifenleiterantennen das Nebenkeulenverhältnis 30 dB beträgt, so weist die Strahlungsstärke jedes Elements vorzugsweise die in der6 dargestellte Verteilung auf. Genauer gesagt, betragen die gewichteten Koeffizienten der in der Mitte befindlichen Strahlungselemente mit den Elementnummern ”3” und ”4” 1, wobei es sich um den Maximalwert handelt. Ferner betragen die gewichteten Koeffizienten des am Anfang befindlichen Strahlungselements mit der Elementnummer ”1” und des am Ende befindlichen Strahlungselements mit der Elementnummer ”6” 0,38. Die gewichteten Koeffizienten der Strahlungselemente mit den Elementnummern ”2” und ”5” betragen 0,69. Das heißt, dass die Strahlungsmengen der zur Mitte hin angeordneten Strahlungselemente höher gewählt sind. - Bei der Gruppenantenne, bei welcher Streifenleiterantennen mit der offenbarten Konfiguration gemäß der Darstellung in
5 verwendet werden, kann der Kopplungsbetrag durch Anpassen der Längen der Energieversorgungsleitungen5 variiert werden. Wie durch die Linie A in7 angegeben, kann auf diese Weise die gewünschte Kopplungsbetragsverteilung erreicht werden.7 ist ein Diagramm zur Darstellung der Kopplungsbetragsverteilung der Gruppenantenne. In7 gibt die horizontale Achse die Elementzahl an und die vertikale Achse gibt den Kopplungsbetrag an. In7 gibt die Linie A die Kopplungsbetragsverteilung der offenbarten Gruppenantenne an und die Linie B gibt die Kopplungsbetragsverteilung der herkömmlichen Gruppenantenne an. - Im Allgemeinen ist bei einer Gruppenantenne, bei welcher die Streifenleiterantennen in Reihe angeordnet sind, die Energie an der am Ende angeordneten Streifenleiterantenne geringer als an der Streifenleiterantenne, welche am Anfang nahe der Stromquelle angeordnet ist. Daher ist bei dem am Ende angeordneten Strahlungselement ein höherer Kopplungsbetrag erforderlich.
- Im Falle der offenbarten Konfiguration kann der Kopplungsbetrag von ungefähr 80% erreicht werden, indem die Länge der Energieversorgungsleitung
5 als λg/4 oder dergleichen gegeben wird. Im Gegensatz dazu kann ein Kopplungsbetrag von weniger als 20% erreicht werden, indem die Länge der Energieversorgungsleitung5 mit λg/2 oder dergleichen gewählt wird. Dementsprechend kann durch Wählen der Länge der Energieversorgungsleitung5 der nach5 am Ende angeordneten Streifenleiterantenne derart, dass sie näher an λg/4 ist, der größere Kopplungsbetrag mit der Zunahme der Elementnummer erreicht werden, wie durch die Linie A in7 dargestellt. Daher weisen die Streifenleiterantennen der Gruppenantennen eine Strahlungsstärkenverteilung auf, wie sie in6 dargestellt ist. - Andererseits kann bei der Streifenleiterantenne, bei welcher die Hauptenergieversorgungsleitung
3 und das Strahlungselement4 direkt miteinander verbunden sind, wie dies in15 dargestellt ist, lediglich höchstens der Kopplungsbetrag von ungefähr 22% erreicht werden, wie zuvor beschrieben. Aus diesem Grunde betragen, wie durch die Linie B in7 dargestellt, sämtliche Kopplungsbeträge der auf das Element Nummer ”3” folgenden Strahlungselemente ungefähr 22%. Dementsprechend werden die in der8 dargestellten Strahlungsstärken erhalten.8 ist ein Diagramm zur Darstellung eines Beispiels für die Amplitudenregelung bei Verwendung der herkömmlichen Konfiguration. In8 gibt die horizontale Achse die Elementnummer an und die vertikale Achse gibt einen gewichteten Koeffizienten an. - Bei Verwendung der herkömmlichen Konfiguration beträgt, wie in
8 dargestellt, der gewichtete Koeffizient des Strahlungselements mit der Elementnummer ”3” 0,76, der gewichtete Koeffizient des Strahlungselements mit der Elementnummer ”4” beträgt 0,67, der gewichtete Koeffizient des Strahlungselements mit der Elementnummer ”5” beträgt 0,59, und der gewichtete Koeffizient des Strahlungselements mit der Elementnummer ”6” beträgt 1,12. - Das heißt, dass bei einem Vergleich der
6 mit der8 , ein erforderlicher Energiebetrag an die Strahlungselemente mit den Elementnummern ”1” und ”2” zum Erreichen der gewünschten Richtcharakteristik geliefert werden kann, wenn die herkömmliche Konfiguration verwendet wird. Da jedoch bei der herkömmlichen Konfiguration selbst der maximale Kopplungsbetrag ungefähr 22% beträgt, wie in der8 dargestellt, ist die in den Strahlungselementen mit den Elementnummern ”3”, ”4” und ”5” strömende Energie gering und die in dem Abstimmelement mit der Elementnummer ”6” strömende Energie nimmt entsprechend zu. Daher weist der Strahlungsbetrag des am Ende befindlichen Abstimmelements den Maximalwert auf. - Infolgedessen ergibt sich eine Verstärkungsdifferenz zwischen der Gruppenantenne, bei welcher die herkömmliche Konfiguration verwendet wird, und derjenigen, bei welcher die offenbarte Konfiguration verwendet wird.
9 ist ein Diagramm zur Darstellung der Richtcharakteristik (Nebenkeulen) bei Verwendung der herkömmlichen Konfiguration und bei Verwendung der offenbarten Konfiguration. In9 gibt die horizontale Achse einen Winkel zwischen der Hauptenergieversorgungsleitung3 und dem Strahlungselement4 an und die vertikale Achse gibt die Verstärkung an. In9 gibt eine durchgezogene Linie die Verstärkung im Falle der Verwendung der offenbarten Gruppenantenne an und eine gestrichelte Linie gibt die Verstärkung im Falle der Verwendung der herkömmlichen Gruppenantenne an. In der9 gibt ferner eine Linie E eine Hauptkeule, eine Linie F eine erste Nebenkeule, eine Linie G eine zweite Nebenkeule und eine Linie H eine dritte Nebenkeule an. - Wie in
9 dargestellt, weisen bei Verwendung der herkömmlichen Konfiguration die Strahlungsstärken der Strahlungselemente nicht die in der6 dargestellte Strahlungsstärkenverteilung auf, sondern die Strahlungsstärkenverteilung nach8 . Da die Differenz zwischen der maximalen Nebenkeule und der Hauptkeule 12,2 dB beträgt, kann die gewünschte Richtcharakteristik daher nicht erreicht werden. Wie in9 dargestellt, weisen bei Verwendung der offenbarten Konfiguration jedoch die Strahlungsstärken der Strahlungselemente die Strahlungsstärkenverteilung gemäß6 auf. Da das Nebenkeulenverhältnis auf 30 dB eingestellt werden kann, kann somit die gewünschte Richtcharakteristik erreicht werden. Durch das unmittelbare Zuführen der Energie zu dem Strahlungselement4 kann ferner der Kopplungsbetrag variiert werden, während eine unnötige polarisierte Kreuzungswellenkomponente unterdrückt werden kann. - Drittes Ausführungsbeispiel
- Im Folgenden werden weitere Konfigurationen der Streifenleiterantenne unter Bezugnahme auf die
10 bis13 beschrieben. Da das Strahlungselement4 sich in sämtlichen der10 bis13 im schwingenden Zustand befindet, ist die Länge eines Endes des Strahlungselements4 vorzugsweise mit λg/2 gegeben, wobei es sich um die Hälfte der In-Tube-Wellenlänge der Hauptenergieversorgungsleitung3 handelt. Um den maximalen Kopplungsbetrag zu erhalten, ist der Abstand zwischen der Hauptenergieversorgungsleitung3 und dem Strahlungselement4 , das heißt, die Länge der Energieversorgungsleitung5 , vorzugsweise mit λg/4 oder3 λg/4 gegeben. -
10 ist eine schematische Darstellung eines Beispiels, bei welchem die Breite der Energieversorgungsleitung5 größer als die Elementbreite des Strahlungselements4 gewählt ist. Wie in10 dargestellt, kann die Breite der Energieversorgungsleitung5 größer gewählt sein als die Elementbreite des Strahlungselements4 .11 ist eine schematische Darstellung eines Beispiels, bei welchem die Elementlänge größer als die Elementbreite ist. Wie in11 dargestellt, kann das in der2 gezeigte Strahlungselement4 und dergleichen um 90° gedreht werden und im gedrehten Zustand mit der Energieversorgungsleitung5 verbunden werden. In11 handelt es sich bei der Verbindungsposition von Strahlungselement und Energieversorgungsleitung5 vorzugsweise um eine Position, in welcher die Endfläche des Strahlungselements eine Länge von λg/2 aufweist. das heißt, dass die Energieversorgungsleitung5 vorzugsweise mit der Endfläche des Strahlungselements mit der Länge λg/2 verbunden ist.12 ist eine schematische Darstellung für ein Beispiel einer gebogen ausgebildeten Energieversorgungsleitung5 . Wie in12 dargestellt, ist es möglich, dass die Energieversorgungsleitung5 , welche die Hauptenergieversorgungsleitung3 mit dem Strahlungselement4 verbindet, nicht gerade, sondern gebogen ist. - In jeder der in den
10 bis12 dargestellten Konfigurationen kann die von der Hauptenergieversorgungsleitung3 aus gesehen in das Strahlungselement4 gerichtete Eingangsimpedanz gering gehalten werden, indem die Energieversorgungsleitung5 mit dem Wellenwiderstand (Zq) zwischen dem Strahlungselement4 und der Hauptenergieversorgungsleitung3 angeordnet wird. Da die Strahlungsstärken der Strahlungselemente selbst in beliebiger Konfiguration die in6 dargestellte Strahlungsstärkenverteilung aufweisen, kann somit die gewünschte Richtcharakteristik erreicht werden. Da ferner Leitungen mit verschiedenen Formen für die Energieversorgungsleitung5 verwendet werden können, ist es möglich, der Streifenleiterantenne eine große Vielseitigkeit zu verleihen. - Selbst wenn die Energieversorgungsleitung
5 mit der Mitte der Endfläche des Strahlungselements4 verbunden ist, kann die Energieversorgungsleitung5 an jeder Position der Endfläche angeschlossen werden, an welcher die Energieversorgungsleitung5 angeschlossen werden soll. Das heißt, wenn es sich bei der Verbindungsposition um eine Position handelt, in welcher die von der Hauptenergieversorgungsleitung3 aus gesehen in das Strahlungselement4 gerichtete Eingangsimpedanz gering ist, kann die Energieversorgungsleitung5 an jeder beliebigen Position angeschlossen werden. -
13 ist eine schematische Darstellung eines Beispiels für das Vorsehen eines Reflexionsunterdrückungsansatzes. Durch das Vorsehen eines Reflexionsunterdrückungsansatzes9 in der Hauptenergieversorgungsleitung3 , wie in der13 dargestellt, ist es möglich, eine reflektierte Welle einer in die Energieversorgungsleitung5 von der Hauptenergieversorgungsleitung3 aus eingehenden Eingangswelle zu unterdrücken. Das heißt, da der Wert des zuvor beschriebenen S11 niedrig gewählt werden kann, wird die Verstärkung der Antenne erhöht. Um die reflektierte Welle zu unterdrücken, handelt es sich bei der Anbringungsposition des Reflexionsunterdrückungsansatzes vorzugsweise um eine Position, in welcher die reflektierte Welle eine entgegengesetzte Phase aufweist. Die Position λg/4 ist ein Beispiel für die Position, in welcher die reflektierte Welle eine entgegengesetzte Phase aufweist. - Viertes Ausführungsbeispiel
- Im Folgenden wird eine Radarvorrichtung beschrieben, bei welcher die in
5 dargestellte Gruppenantenne Verwendung findet.14 ist ein Funktions-Blockdiagramm zur Darstellung der Radarvorrichtung. Vorliegend wird eine an einem Fahrzeug angebrachte Radarvorrichtung angenommen. - Eine Radarvorrichtung
200 gemäß14 weist eine Radarantenne100 auf. Die Radarantenne100 weist die Gruppenantennen20 ,30 ,31 und32 auf. Die Gruppenantenne20 ist eine Sendeantenne und weist die gleiche Konfiguration wie die in5 dargestellte Gruppenantenne auf. Die Gruppenantennen30 ,31 und32 sind Empfangsantennen und können die gleiche Konfiguration wie die in5 dargestellte Gruppenantenne oder die konventionelle Konfiguration aufweisen, bei welcher die in15 dargestellte Streifenleiterantenne verwendet wird. - Als Beispiel soll die Gruppenantenne
20 beschrieben werden, wobei die Gruppenantenne20 eine polarisierte Welle mit einer Neigung von 45° erzeugt, die in einem Kraftfahrzeugradar verwendet wird. Wie in5 dargestellt, sind in der Gruppenantenne20 sechs rechteckige Strahlungselemente4 auf einer Seite der Hauptenergieversorgungsleitung3 unter einem Winkel von 45° in Bezug auf die Hauptenergieversorgungsleitung3 angeordnet, und jedes Strahlungselement4 ist über eine Energieversorgungsleitung5 mit der Hauptenergieversorgungsleitung3 verbunden. Der Abstand w zwischen den Strahlungselementen4 ist die In-Tube-Wellenlänge λg der Hauptenergieversorgungsleitung3 bei einer Betriebsfrequenz. Die Länge jedes Strahlungselements4 ist mit ungefähr der Hälfte der In-Tube-Wellenlänge λg gewählt. Eine Seite des offenen Endes jedes vorstehenden Strahlungselements4 ist parallel. Die Länge jeder Energieversorgungsleitung5 , welche das Strahlungselement4 mit der Hauptenergieversorgungsleitung3 verbindet, ist als ein Viertel der In-Tube-Wellenlänge λg der Hauptenergieversorgungsleitung3 gewählt. - Bei der in
14 dargestellten Radarvorrichtung200 wird der Ausgang eines Oszillators90 , der Trägerwellen im GHz-Band erzeugt, von einem Mischer40 mit einem von einem Pulsgenerator80 erzeugten Signal pulsmoduliert. Danach durchläuft das Pulssignal ein Bandpassfilter60 und wird zum Aussenden an die Gruppenantenne20 geleitet. Anschließend werden Funkwellen, welche von einem vorderen Objekt reflektiert werden, von den Gruppenantennen30 ,31 und32 empfangen. Die von den jeweiligen Antennen empfangenen Signale werden in die jeweiligen Demodulatoren50 ,51 und52 eingegeben und anschließend zu Basisband-Pulssignalen mit den von dem Oszillator90 ausgegebenen Trägerwellen demoduliert. Danach berechnet ein Signalprozessor70 die Phasendifferenz zwischen den von den Gruppenantennen31 und32 empfangenen Pulssignalen und die Phasendifferenz zwischen den von den Gruppenantennen30 und32 empfangenen Pulssignalen. Die Radarvorrichtung kann die Entfernung zwischen der Radarvorrichtung und dem vorderen Objekt oder die Position des vorderen Objekts durch Berechnen des Azimutwinkels und des Elevationswinkels unter Verwendung der beiden Phasendifferenzen bestimmen. Es sei darauf hingewiesen, dass, da verschiedene allgemeine Berechnungsverfahren als Verfahren zum Berechnen des Azimutwinkels und des Elevationswinkels unter Verwendung der beiden Phasendifferenzen verwendet werden können, hier keine detaillierte Beschreibung erfolgt. Bei der Messung der Entfernung kann ein FM-CW-System oder dergleichen benutzt werden. - Auf diese Weise ist es möglich, den Vorteil des Erhaltens der gewünschten Richtcharakteristik zu erzielen.
- Wie zuvor beschrieben sind die Streifenleiterantenne, die Gruppenantenne und die Radarvorrichtung, welche in der vorliegenden Offenbarung offenbart sind, geeignet, die gewünschte Richtcharakteristik zu erreichen.
- Zwar wurde die Erfindung anhand von spezifischen Ausführungsbeispielen zum Zwecke einer vollständigen und klaren Offenbarung beschrieben, jedoch sollten die beigefügten Ansprüche nicht darauf begrenzt werden, sondern solcherart verstanden werden, dass sie sämtliche einem Fachmann ersichtliche Modifikationen und alternative Konstruktionen umfassen, welche in den Rahmen der dargelegten grundsätzlichen Lehre fallen.
Claims (5)
- Streifenleiterantenne (
1 ) mit: einem Strahlungselement (4 ), das eine Funkwelle abstrahlt; einer Hauptenergieversorgungsleitung (3 ), die dem Strahlungselement (4 ) Energie zuführt; und einer Energieversorgungsleitung (5 ), welche das Strahlungselement (4 ) mit der Hauptenergieversorgungsleitung (3 ) verbindet, ein gewünschtes Verhältnis zwischen einer Impedanz des in einem schwingenden Zustand befindlichen Strahlungselements (4 ) und einer Impedanz der Hauptenergieversorgungsleitung (3 ) einstellt, von der Hauptenergieversorgungsleitung (3 ) aus zugeführte Energie an das Strahlungselement (4 ) leitet, und, in Abhängigkeit von einer In-Tube-Wellenlänge der Hauptenergieversorgungsleitung (3 ), in einer Länge ausgebildet ist, die einen Kopplungsbetrag maximiert, der ein Verhältnis zwischen einer in dem Strahlungselement (4 ) fließenden Energie und einer an die Hauptenergieversorgungsleitung (3 ) gelieferten Energie angibt, indem die Länge der Energieversorgungsleitung (5 ) der Antenne (1 ) ¼ oder ¾ der In-Tube-Wellenlänge der Hauptenergieversorgungsleitung (3 ) beträgt. - Gruppenantenne (
20 ) mit: mehreren Antennen (1 ) gemäß Anspruch 1, wobei die mehreren Antennen (1 ) entlang der Hauptenergieversorgungsleitungen (3 ) in Intervallen von der In-Tube-Wellenlänge der Hauptenergieversorgungsleitung (3 ) angeordnet sind, und die Längen der Energieversorgungsleitungen (5 ) der mehreren Antennen (1 ) in der Reihenfolge, in welcher Energie von der Hauptenergieversorgungsleitung (3 ) aus zugeführt wird, zunehmen. - Gruppenantenne (
20 ) nach Anspruch 2, bei welcher das Strahlungselement (4 ) der unter den mehreren Antennen (1 ) letzten Antenne (1 ), in welche Energie von der Hauptenergieversorgungsleitung (3 ) aus eingespeist wird, ein Abstimmelement ist, das die Funkwelle unter Verwendung der zugeführten Energie abstrahlt. - Gruppenantenne (
20 ) nach Anspruch 3, bei welcher die Energieversorgungsleitungen (5 ) der mehreren Antennen (1 ) in ihrer Länge der Reihenfolge, in welcher die Energie von der Hauptenergieversorgungsleitung (3 ) aus zugeführt wird, entsprechend zunehmend ausgebildet sind, so dass die Länge der Energieversorgungsleitungen (5 ) der Antenne (1 ) unmittelbar vor der letzten Antenne (1 ) ¼ oder ¾ der In-Tube-Wellenlänge der Hauptenergieversorgungsleitung (3 ) beträgt. - Radarvorrichtung (
200 ), welche eine Gruppenantenne (20 ) gemäß einem der Ansprüche 2 bis 4 umfasst, wobei die Radarvorrichtung (200 ) eine Entfernung bis zu einem Objekt oder eine Richtung hin zu dem Objekt unter Verwendung einer reflektierten Welle einer von der Gruppenantenne (20 ) abgestrahlten Strahlungswelle erkennt.
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