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Die Erfindung betrifft eine Antenne und ein Antennenfeld für einen Radarsensor in einem Fahrzeug.
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Stand der Technik
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In Fahrzeugen werden zunehmend Radarsysteme eingesetzt. Für die dafür nötigen Antennen gelten Einschränkungen hinsichtlich der Einbauposition und -größe. Radarantennen werden unter anderen als Streifenleitantennen auf einem Trägersubstrat angeordnet.
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Aus der
EP 360 861 B1 ist eine Streifenleitantenne bekannt, bei der die Strahlelemente im Winkel von 45 Grad zur gerade verlaufenden Speiseleitung angeordnet sind.
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Aufgabe und Lösung
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es die Abstrahlcharakteristik einer Streifenleitantenne und eines Streifenleitantennenfelds zu verbessern.
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Die Aufgabe wird durch den Gegenstand der unabhängigen Patentansprüche gelöst. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen sind Gegenstand der abhängigen Patentansprüche.
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Erfindungsgemäß weist eine Streifenantenne mindestens drei Strahlelemente auf, die durch eine Speiseleitung in Reihen verbunden sind, wobei die Speiseleitung unter dem zwischen zwei Strahlelementen liegenden Strahlelement in einem Winkel kleiner als 180 Grad abknickt. In vorteilhafter Weise kann so das horizontale Abstrahlmuster der Antenne gesteuert werden.
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Bevorzugt kann der Winkel zwischen 90 und 170 Grad, insbesondere zwischen 110 und 160 Grad liegen. In einer besonderen Ausgestaltung kann der Winkel annähernd bei 150 Grad liegen, lediglich fertigungstechnische Toleranzen führen dabei noch zu einer Abweichung.
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In vorteilhafter Weise kann durch die Variation des Winkels der Abstand zwischen den Strahlenelementen und deren Versatz zueinander verändert werden. Insbesondere ist es auch möglich den Eintrittspunkt der Speiseleitung in das Strahlenelement zu variieren. Dadurch kann der Winkel mittig unter dem Strahlelement liegen oder nach einer Seite des Strahlelementes verschoben sein.
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Bevorzugt können wenigstens zwei Strahlelemente zueinander verschoben sein. In vorteilhafter Weise kann durch die Verschiebung der Strahlenelemente zueinander das Abstrahlmuster in der horizontalen Ebene eingestellt werden.
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In einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung können zwei Strahlelemente parallel zueinander liegen und das zwischen den zwei Strahlenelementen liegende Strahlelement im Bezug zu den zwei parallelen Strahlenelementen verschoben sein.
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Weiter bevorzugt kann sich der Versatz zwischen den Strahlelementen mit zunehmendem Winkel vergrößern.
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Der Versatz der Strahlenelemente zueinander kann durch Wahl des Winkels erreicht werden. In vorteilhafter Weise kann der Winkel 150 Grad bei einem Versatz der Strahlenelemente zueinander von 0,3 mm betragen oder der Winkel kann 120 Grad bei einem Versatz der Strahlenelemente zueinander von 0,6 mm betragen oder der Winkel kann 90 Grad bei einem Versatz der Strahlenelemente zueinander von 0,85 mm betragen oder der Winkel kann 60 Grad bei einem Versatz der Strahlenelemente zueinander von 1 mm betragen.
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Bevorzugt können die Strahlenelemente unterschiedlich groß sind.
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In vorteilhafter Weise kann so der Beam der Antennen beeinflusst werden. Beispielsweise führt eine Vergrößerung des Strahlelements in y-Richtung zu einem längeren und schmaleren Beam.
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In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung kann sich ein Abstand zwischen den Strahlelementen mit zunehmendem Winkel verringern. In vorteilhafter Weise kann dadurch die Antenne in y-Richtung kompakter werden.
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In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung beträgt die Länge der Speiseleitung zwischen dem Zentrum der Strahlenelementen Lambda/2 der Signalfrequenz. In vorteilhafter Weise kann dadurch die Speiseleitungslänge abhängig von der Signalfrequenz gewählt und gleichzeitig der Abstand der Strahlenelemente zueinander reduziert werden. Dadurch entsteht eine kompaktere Streifenleitantenne.
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Bevorzugt kann das Strahlelement als Patch oder Stichleitungen ausgebildet sein. In vorteilhafter Weise kann mit einfach auf das Substrat auftragbaren Materialien eine Stichleitung oder ein Patch hergestellt werden, das als Strahlelement dient.
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In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung kann die Streifenantenne als Mikrostreifenantenne und die Speiseleitung als Mikrostreifenspeiseleitung ausgebildet sein. In vorteilhafter Weise können so bekannte Verfahren zu Herstellung von Mikrostreifenantennen für die Herstellung der erfindungsgemäßen Streifenantenne genutzt werden.
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Bevorzugt kann eine elektromagnetische Welle annähernd ausschließlich von den Strahlelementen abgestrahlt werden. Die Speiseleitung trägt dabei nicht zur Abstrahlung der elektromagnetischen Welle bei. Die Abstrahlleistung der Speiseleitung ist gegenüber der Abstrahlleistung der Strahlenelemente gering und kann vernachlässigt werden.
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In vorteilhafter Weise kann die Abstrahlleistung so durch die Anordnung und Ausrichtung der Strahlenelemente gesteuert werden und die Speiseleitung dient lediglich zur Versorgung der Strahlenelemente.
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Erfindungsgemäß umfasst ein Streifenantennenfeld mindestens zwei Streifenantennen. In einer bevorzugten Ausgestaltung kann das Streifenantennenfeld drei Streifenantennen umfassen.
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In vorteilhafter Weise kann durch die erfindungsgemäßen Streifenantenne die effektive Breite des Streifenantennenfeld vergrößert werden, ohne den minimalen Abstand zwischen den Streifenantennen zu verringern
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Figurenbeschreibung
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1 zeigt eine bekannte Streifenleitantenne 1 als Querschnitt (links) und Draufsicht (rechts). Die Antenne 3 ist auf ein Substrat 5 aufgebracht, das wiederum auf einer Masseschicht 7 liegt. Die einzelnen Strahlelemente 8, 9, 10 sind mit einer Speiseleitung 11 verbunden. Die Speiseleitung 11 verläuft gerade von Strahlelement zu Strahlelement, die alle parallel untereinander angeordnet sind. Die Speiseleitung 11 verläuft unter den Strahlelementen gerade, weist also einen Winkel von 180 Grad auf und verbinden die parallel angeordneten Strahlelemente 8, 9, 10. Der Winkel 11 wird von einer Mittelachse 15 der Speiseleitung aus gemessen.
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Die beiden in 1 als Draufsicht gezeigten Antennen 3 sind jeweils eigenständige Antennen mit unterschiedlich ausgestalteten Strahlelementen 8, 9, 10. Bei der linken Antenne 1 sind die Strahlelemente 8, 9, 10 als Stichleitung und bei der rechten Antenne 1 als Patch ausgebildet.
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Die Strahlelemente 8, 9, 10 sind mit einer gerade verlaufenden Speiseleitung 11 verbunden, die von Zentrum zu Zentrum der Strahlenelemente eine Länge 19 von Lambda/2 aufweist, wobei Lambda die Wellenlänge des Signals ist. Der Abstand 21 der Zentren der Strahlelemente 8, 9, 10 in y-Richtung ist somit identisch zur Länge 19 der Speiseleitung 11.
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2 zeigt eine erste Ausführungsform der erfindungsgemäßen Antenne 1. Die als Patch ausgebildeten Strahlenelemente 8, 9, 10 sind versetzt zueinander angeordnet und durch eine Speiseleitung 11 verbunden. Die Speiseleitung 11 knickt unter dem Strahlenelement 9 in einem Winkel 13 von ungefähr 100 Grad ab. Der Winkel 11 wird von einer Mittelachse 15 der Speiseleitung aus gemessen. Die Streifenleitung 11 hat daher keinen geraden Verlauf.
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Die Anordnung der versetzten Strahlenelemente 8, 9, 10, die durch eine zig zag verlaufende Speiseleitung 11 versorgt werden, ermöglichen ein schmaleres Abstrahlmuster in der horizontalen Ebene. Die Speiseleitung 11 dient lediglich der Speisung der Strahlelemente 8, 9, 10, sodass die elektromagnetische Welle annähernd ausschließlich durch die Strahlelemente abgestrahlt wird.
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Durch den Winkel 13 ist die Länge 19 der Speiseleitung 11 von Zentrum zu Zentrum der Strahlenelemente 8, 9, 10 größer als der Abstand 21 der Zentren der Strahlelemente 8, 9, 10 in y-Richtung. Des Weiteren ermöglicht der Winkel 13 einen Versatz der Strahlenelemente 8, 9, 10 in x-Richtung.
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3 zeigt eine weitere Ausführungsform der erfindungsgemäßen Antenne 1. Der Grundaufbau ähnelt der Ausführungsform in 2, wobei die Strahlenelemente 8, 9, 10 bei dieser Ausführungsform weiter voneinander versetzt sind. Bei konstanter Länge 19 der Speiseleitung 11 (Lambda/2) von Zentrum zu Zentrum der Strahlenelemente 8, 9, 10 ist der Abstand 21 der Zentren der Strahlelemente 8, 9, 10 in y-Richtung noch weiter verringert, während der Versatz in x-Richtung vergrößert wurde.
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In y-Richtung benötigt diese Antenne mit einem Winkel von beispielsweise 90 Grad daher weniger Platz als bei einem Winkel 13 von 100 Grad.
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4 zeigt eine weitere Ausführungsform der erfindungsgemäßen Antenne 1. Die Strahlenelemente 8, 9, 10 sind als Sichtleitungen ausgebildet und beispielsweise ungefähr so breit wie die Speiseleitung 11. Auch hier knickt die Speiseleitung 11 in einem Winkel 13 unter dem Strahlelement 9 ab. Der Winkel 13 wird durch eine Mittelachse 15 der Speiseleitung 15 gebildet, wie in den vorherigen Figuren mittels einer gestrichelten Linie gezeigt ist. Der Winkel 13 beträgt in diesem Ausführungsbeispiel ungefähr 120 Grad.
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5 zeigt eine weitere Ausführungsform der erfindungsgemäßen Antenne 1. Die als Stichleitung ausgebildeten Strahlelemente 8, 9, 10 sind so weit voneinander versetzt, dass die Speiseleitung 11 in einem Winkel 13 von ungefähr 90 Grad unter dem Strahlenelement 9 abknickt.
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6 zeigt ein erfindungsgemäßes Antennenfeld mit beispielsweise drei Antennen gemäß der Ausführungsform in 3.
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7 zeigt ein erfindungsgemäßes Antennenfeld mit beispielsweise drei Antennen gemäß der Ausführungsform in 5.
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8 zeigt eine weitere Ausführungsform der erfindungsgemäßen Antenne 1. Die Strahlenelemente 8, 9, 10 haben in y-Richtung eine unterschiedliche Ausdehnung, wodurch eine weitere Variation der Lage der einzelnen Strahlenelemente 8, 9, 10 möglich ist. Durch Anpassen des Winkels 13, sowie der Ausdehnung der Strahlenelemente 8, 9, 10 in y-Richtung wird eine optimale Abstrahlcharakteristik der Antenne erreicht.
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9 zeigt ein erfindungsgemäßes Antennenfeld mit beispielsweise drei Antennen gemäß der Ausführungsform in 8.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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