DE102014200272A1 - Dielectric lens for radar sensors - Google Patents
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Abstract
Dielektrische Linse für Radarsensoren, mit einem Linsenkörper (12), der mindestens eine die Radarwellen brechende Linsenfläche (14) aufweist, die durch eine Funktion h(x, y) in einem rechtwinkligen Koordinatensystem mit Koordinatenachsen X, Y und Z definiert ist, wobei h(x, y) für jeden Punkt der Linsenfläche (14) den Wert der z-Koordinate als Funktion der x- und y-Koordinaten angibt, dadurch gekennzeichnet, dass, wenn ein Y-Schnitt der Linsenfläche (14) für einen gegebenen Wert x der x-Koordinate gegeben ist durch die Funktion hx(y): = h(x, y), die Linsenfläche (14) mindestens zwei Y-Schnitte (20, 22) aufweist, die in dem Sinne voneinander unabhängig sind, dass der eine Y-Schnitt (22) weder aufgrund einer Symmetrie der Linsenfläche durch den anderen Y-Schnitt (20) bestimmt noch durch Verschiebung längs der z-Achse in den anderen Y-Schnitt (20) überführbar ist.Dielectric lens for radar sensors, comprising a lens body (12) having at least one radar wave refracting lens surface (14) defined by a function h (x, y) in a rectangular coordinate system having coordinate axes X, Y and Z, where h (x, y) for each point of the lens surface (14) indicates the value of the z-coordinate as a function of the x and y coordinates, characterized in that if a Y-section of the lens surface (14) for a given value x Given the x-coordinate by the function h x (y): = h (x, y), the lens surface (14) at least two Y-sections (20, 22), which are independent of each other in the sense that the a Y-cut (22) determined neither due to a symmetry of the lens surface by the other Y-section (20) nor by displacement along the z-axis in the other Y-section (20) can be converted.
Description
Die Erfindung betrifft eine dielektrische Linse für Radarasensoren, insbesondere für Kraftfahrzeuge, mit einem Linsenkörper, der mindestens eine die Radarwellen brechende Linsenfläche aufweist, die durch eine Funktion h(x, y) in einem rechtwinkligen Koordinatensystem mit Koordinatenachsen X, Y und Z definiert ist, wobei h(x, y) für jeden Punkt der Linsenfläche den Wert der z-Koordinate als Funktion der x- und y-Koordinaten angibt.The invention relates to a dielectric lens for radar sensors, in particular for motor vehicles, having a lens body which has at least one lens surface which breaks the radar waves and is defined by a function h (x, y) in a rectangular coordinate system with coordinate axes X, Y and Z, where h (x, y) for each point of the lens surface indicates the value of the z coordinate as a function of the x and y coordinates.
Dielektrische Linsen für Radarsensoren haben den Zweck, die Radarwellen so zu brechen, dass die von sendenden Antennenelementen des Radarsensors emittierte Strahlung gebündelt wird und umgekehrt die von den geordneten Objekten reflektierte Strahlung auf empfangende Antennenelemente fokussiert wird. Dielectric lenses for radar sensors have the purpose of breaking the radar waves so that the radiation emitted by transmitting antenna elements of the radar sensor is focused and, conversely, the radiation reflected by the ordered objects is focused on receiving antenna elements.
Gebräuchlich sind rotationssymmetrische Linsen. Für diese Linsen hat die Funktion h(x, y) die Form: h(x, y) = h(r), wobei r der radiale Abstand des Punktes (x, y) vom Mit- telpunkt der Linse ist (r2 = x2 + y2). Beim Entwurf solcher Linsen wird in einem iterativen Verfahren ein Schnitt durch die Linsenfläche längs eines Durchmessers der Linse berechnet und dann um 180° rotiert. Commonly used are rotationally symmetrical lenses. For these lenses, the function h (x, y) has the form: h (x, y) = h (r), where r is the radial distance of the point (x, y) from the center of the lens (r 2 = x 2 + y 2 ). In the design of such lenses, in an iterative process, a section through the lens surface along a diameter of the lens is calculated and then rotated 180 °.
Linsen dieser Art bieten zwar einige Vorteile, haben jedoch das Problem, dass sich der Fokuspunkt in Richtung der Linsenränder ändert. Dadurch ist die Selbstähnlichkeit verschiedener paralleler Schnitte durch die Linsenfläche sowohl in Elevation als auch im Azimut stark beeinträchtigt. Although lenses of this type offer some advantages, they have the problem that the focal point changes in the direction of the lens edges. As a result, the self-similarity of different parallel cuts through the lens surface is severely impaired in both elevation and azimuth.
Aus
Beim Entwurf solcher Linsen kann man beispielsweise so vorgehen, dass zunächst die beiden durch die Mitte der Linse gehenden Schnitte im Azimut und in Elevation definiert werden und dann diese Schnitte einfach additiv überlagert werden: h(x, y) = hazi(x) + hele(y), wobei aus Konsistenzgründen und ohne Einschränkung der Allgemeinheit verlangt werden kann: hazi(0) = h(0, 0) und hele(0) = 0.In the design of such lenses, for example, one can proceed by first defining the two sections through the center of the lens in azimuth and elevation, and then superimposing these sections on an additive basis: h (x, y) = h azi (x) + h ele (y), where for reasons of consistency and without restriction of universality can be required: h azi (0) = h (0, 0) and h ele (0) = 0.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine dielektrische Linse mit verbesserten optischen Eigenschaften für Radarsensoren zu schaffen. The object of the invention is to provide a dielectric lens with improved optical properties for radar sensors.
Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, dass, wenn ein Y-Schnitt der Linsenfläche für einen gegebenen Wert x der x-Koordinate gegeben ist durch die Funktion hx(y): = h(x, y), die Linsenfläche mindestens zwei Y-Schnitte aufweist, die in dem Sinne voneinander unabhängig sind, dass der eine Y-Schnitt weder aufgrund einer Symmetrie der Linsenfläche durch den anderen Y-Schnitt bestimmt noch durch Verschiebung längs der z-Achse in den anderen Y-Schnitt überführbar ist.This object is achieved in that if a Y-cut of the lens surface for a given value x of the x-coordinate is given by the function h x (y): = h (x, y), the lens surface has at least two Y-cuts which are independent of one another in the sense that one Y-cut can not be determined due to a symmetry of the lens surface by the other Y-cut nor can be converted into the other Y-cut by displacement along the z-axis.
Beim Entwurf einer solchen Linse kann man so vorgehen, dass zunächst für mehrere Werte der x-Koordinate die entsprechenden Y-Schnitte unabhängig voneinander definiert werden, um das Brechungsverhalten der Linse in der Y-Z-Ebene für die jeweilige x-Position zu optimieren. Weiterhin kann man unabhängig von den Y-Schnitten einen X-Schnitt hy=0(x) durch den Mittelpunkt der Linse definieren und dann die Y-Schnitte hx(y) durch Addition von Konstanten so modifizieren, dass die Funktion für alle Punkte (x, 0) auf der X-Achse gilt: hx(0) = hy=0(x). In the design of such a lens, one can proceed by initially defining the corresponding Y-sections independently of one another for a plurality of values of the x-coordinate in order to optimize the refraction behavior of the lens in the YZ plane for the respective x-position. Furthermore, independent of the Y-cuts, one can define an X-cut h y = 0 (x) through the center of the lens and then modify the Y-cuts h x (y) by adding constants such that the function applies to all points (x, 0) on the X-axis applies: h x (0) = h y = 0 (x).
Wenn beispielsweise bei dem in ein Kraftfahrzeug eingebauten Radarsensor die X-Achse die horizontale Achse in Querrichtung des Fahrzeugs ist und die Y-Achse die vertikale Achse, so lässt sich die Brennweite der Linse im Azimut (gegeben durch den X-Schnitt) unterschiedlich von den Brennweiten in Elevation wählen, die durch die verschiedenen Y-Schnitte gegeben sind. Die Brennweiten in Elevation sind dabei ihrerseits von der jeweiligen lateralen Position (x-Koordinate) abhängig. Das erlaubt es beispielsweise, die einfallende Strahlung auf eine Linie zu fokussieren statt wie bisher auf einen Punkt. For example, in the automotive-mounted radar sensor, if the X-axis is the horizontal axis in the transverse direction of the vehicle and the Y-axis is the vertical axis, the focal length of the lens in azimuth (given by the X-section) differs from that of Select focal lengths in elevation, which are given by the different Y-sections. The focal lengths in elevation are in turn dependent on the respective lateral position (x-coordinate). This makes it possible, for example, to focus the incident radiation on a line instead of as before on a point.
Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.Advantageous embodiments of the invention are specified in the subclaims.
Im folgenden werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert. In the following, embodiments of the invention will be explained in more detail with reference to the drawing.
Es zeigen:Show it:
In
Die Linsenfläche
In dem durch die Achsen X, Y und Z gebildeten kartesischen Koordinatensystem kann die Linsenfläche
In
Weiterhin zeigt
Die Besonderheit der hier beschriebenen Linse
In
Entsprechendes gilt für alle rotationssymmetrischen Linsen, auch wenn sie nicht sphärisch sind. Als Beispiel zeigt
Durch diese Vorschrift sind somit alle Y-Schnitte wie beispielsweise die Schnitte
Den in
Bei der erfindungsgemäßen Linse
Die Linsenfläche
Auf der Grundlage der so erhaltenen Funktion h(x, y) kann dann eine NC-Maschine gesteuert werden, die ein Spritzgießwerkzeug für den Linsenkörper
Ähnlich wie in
Als Anwendungsbeispiel zeigt die
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturCited patent literature
- DE 102009024433 A1 [0005] DE 102009024433 A1 [0005]
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DE102014200272.9A DE102014200272A1 (en) | 2014-01-10 | 2014-01-10 | Dielectric lens for radar sensors |
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DE102014200272.9A Withdrawn DE102014200272A1 (en) | 2014-01-10 | 2014-01-10 | Dielectric lens for radar sensors |
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE102017127883A1 (en) | 2017-11-24 | 2019-05-29 | Prignitz Mikrosystemtechnik GmbH | pressure sensor |
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DE102009024433A1 (en) | 2009-06-05 | 2010-12-09 | Newfrey Llc, Newark | Separating slide for a device for feeding a connecting element |
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2014
- 2014-01-10 DE DE102014200272.9A patent/DE102014200272A1/en not_active Withdrawn
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