DE102017212722A1 - Radar sensor with several main beam directions - Google Patents
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Abstract
Es wird ein Radarsensor (1) mit mehreren Hauptstrahlrichtungen (6) vorgeschlagen, der eine Leiterplatte (2) aufweist, auf der Antennenelemente (3) zum Senden und/oder zum Empfangen der Radarstrahlung angeordnet sind sowie mindestens zwei oder mehr dielektrische Linsen oder Teillinsen (4) aufweist, die im Strahlengang der Antennenelemente (3) angeordnet sind. Weiterhin sind im Bereich der mindestens zwei dielektrischen Linsen oder dielektrischen Teillinsen (4) mindestens eine oder mehrere Sendeantennen (3) angeordnet, deren Abstrahlrichtung senkrecht zur Leiterplattenoberfläche (2) ausgerichtet ist. Dabei sind die mindestens eine oder mehreren Sendeantennen (3) so außerhalb der optischen Achse der dielektrischen Linse (4) angeordnet, dass die mindestens eine Sendeantenne (3) mit jeder der mindestens zwei dielektrischen Linsen (4) eine Hauptstrahlrichtung (6) des Radarsensors (1) erzeugt, die einen vorbestimmten Winkel zur optischen Achse der dielektrischen Linse (4) aufweist. A radar sensor (1) with a plurality of main beam directions (6) is proposed which has a printed circuit board (2) on which antenna elements (3) for transmitting and / or receiving the radar radiation are arranged and at least two or more dielectric lenses or partial lenses ( 4), which are arranged in the beam path of the antenna elements (3). Furthermore, at least one or more transmitting antennas (3) are arranged in the region of the at least two dielectric lenses or dielectric partial lenses (4) whose emission direction is aligned perpendicular to the printed circuit board surface (2). In this case, the at least one or more transmitting antennas (3) are arranged outside the optical axis of the dielectric lens (4) such that the at least one transmitting antenna (3) with each of the at least two dielectric lenses (4) has a main beam direction (6) of the radar sensor (FIG. 1) having a predetermined angle to the optical axis of the dielectric lens (4).
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft einen Radarsensor mit mehreren Hauptstrahlrichtungen, der eine Leiterplatte aufweist, auf der Antennenelemente zum Senden und/oder zum Empfangen der Radarstrahlung angeordnet sind, sowie mindestens zwei oder mehr dielektrische Linsen aufweist, die im Strahlengang der Antennenelemente angeordnet sind. Weiterhin sind im Bereich der mindestens zwei dielektrischen Linsen mindestens eine oder mehrere Sendeantennen angeordnet, deren Abstrahlrichtung senkrecht zur Leiterplattenoberfläche ausgerichtet ist. Dabei sind die mindestens eine oder mehreren Sendeantennen so außerhalb der optischen Achse der dielektrischen Linse angeordnet, dass die mindestens eine Sendeantenne mit jeder der mindestens zwei dielektrischen Linsen eine Hauptstrahlrichtung des Radarsensors erzeugt, die einen vorbestimmten Winkel zur optischen Achse der dielektrischen Linse aufweist.The present invention relates to a radar sensor having a plurality of main beam directions, which has a printed circuit board on which antenna elements for transmitting and / or receiving the radar radiation are arranged, and at least two or more dielectric lenses, which are arranged in the beam path of the antenna elements. Furthermore, at least one or more transmitting antennas are arranged in the region of the at least two dielectric lenses whose emission direction is aligned perpendicular to the circuit board surface. In this case, the at least one or more transmitting antennas are arranged outside the optical axis of the dielectric lens such that the at least one transmitting antenna generates with each of the at least two dielectric lenses a main beam direction of the radar sensor which has a predetermined angle to the optical axis of the dielectric lens.
Stand der TechnikState of the art
In der
Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention
Der Kern der vorliegenden Erfindung ist es, einen Radarsensor anzugeben, der mittels möglichst weniger Komponenten mehrere Hauptstrahlrichtungen in definierten Winkelrichtungen ausbildet. Erfindungsgemäß wird dieses durch die Merkmale der unabhängigen Ansprüche gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen und Ausgestaltungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.The core of the present invention is to provide a radar sensor which forms a plurality of main beam directions in defined angular directions by means of as few components as possible. According to the invention this is achieved by the features of the independent claims. Advantageous developments and refinements emerge from the subclaims.
Vorteilhafter Weise ist vorgesehen, dass die optischen Achsen der mindestens zwei dielektrischen Linsen jeweils senkrecht zur Leiterplatte angeordnet sind. Weiterhin ist es vorteilhaft, dass der vorbestimmte Winkel zwischen der Hauptstrahlrichtung des Radarsensors und der optischen Achse der mindestens zwei Linsen zwischen 20° und 90° liegt. Besonders vorteilhaft ist diese Ausgestaltung, da hierdurch zwei oder mehrere Hauptstrahlkeulen erzeugt werden können, die in unterschiedliche Raumrichtungen strahlen und damit eine besonders effektive Ausleuchtung des vor dem Sensor befindlichen Raumes erreicht wird. Im Fall, dass zwei Linsen bzw. zwei Teillinsen vorgesehen sind, können die jeweiligen Winkel, die zwischen der optischen Achse der jeweiligen Teillinse und der Hauptstrahlrichtung des Radarsensors aufgespannt werden, jeweils unterschiedliche Werte aufweisen, so dass der Radarsensor mit seinen mindestens zwei Abstrahlrichtungen keine Symmetrie hinsichtlich der Abstrahlrichtungen aufweisen muss.Advantageously, it is provided that the optical axes of the at least two dielectric lenses are each arranged perpendicular to the printed circuit board. Furthermore, it is advantageous that the predetermined angle between the main radiation direction of the radar sensor and the optical axis of the at least two lenses is between 20 ° and 90 °. This embodiment is particularly advantageous, since in this way two or more main beam lobes can be generated which radiate in different spatial directions and thus a particularly effective illumination of the space located in front of the sensor is achieved. In the case where two lenses or two partial lenses are provided, the respective angles, which are spanned between the optical axis of the respective partial lens and the main beam direction of the radar sensor, each have different values, so that the radar sensor with its at least two emission directions no symmetry must have in terms of radiation.
Weiterhin ist es vorteilhaft, dass die ein oder mehreren Antennenelemente zum Senden und die ein oder mehreren Antennenelemente zum Empfangen unterschiedliche Antennenelemente sind. Vorteilhafter Weise kann dies mit einem bistatischen Radarsensor geschehen, bei dem für das Senden und Empfangen unterschiedliche Antennen und Signalkanäle vorgesehen sind.Furthermore, it is advantageous that the one or more antenna elements for transmitting and the one or more antenna elements for receiving are different antenna elements. Advantageously, this can be done with a bistatic radar sensor in which different antennas and signal channels are provided for the transmission and reception.
Weiterhin ist es vorteilhaft, dass die ein oder mehreren Antennenelemente zum Empfangen so auf der Leiterplatte angeordnet sind, dass diese außerhalb des Bereichs der dielektrischen Linsen liegen. Unter dem Begriff, dass die Antennenelemente so auf der Leiterplatte angeordnet sind, dass diese außerhalb oder innerhalb des Bereichs der dielektrischen Linsen liegen, ist im Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verstehen, dass eine Projektion des Bereichs der dielektrischen Linsen bzw. der dielektrischen Teillinsen parallel zur optischen Achse der dielektrischen Linse bzw. der dielektrischen Teillinse auf die Leiterplatte projiziert wird. Die Fläche, die von der Projektion der dielektrischen Linse bzw. dielektrischen Teillinse parallel zur optischen Achse der Linse bzw. Teillinse bedeckt wird, ist der Bereich, in dem das Antennenelement auf der Leiterplatte innerhalb des Bereichs der dielektrischen Linse liegt. Ist das Antennenelement außerhalb des Bereichs der dielektrischen Linse angeordnet, so liegt das Antennenelement auch außerhalb des Bereichs, den die dielektrische Linse oder Teillinse auf die Leiterplatte projiziert, wenn die Projektion parallel zur optischen Achse der dielektrischen Linse bzw. Teillinse erfolgt.Furthermore, it is advantageous that the one or more antenna elements for receiving are arranged on the printed circuit board in such a way that they lie outside the region of the dielectric lenses. By the term that the antenna elements are arranged on the printed circuit board so that they lie outside or within the range of the dielectric lenses, in the context of the present invention it is to be understood that a projection of the region of the dielectric lenses or the dielectric partial lenses parallel to optical axis of the dielectric lens or the partial dielectric lens is projected onto the printed circuit board. The area covered by the projection of the dielectric lens or partial lens parallel to the optical axis of the lens is the area in which the antenna element on the circuit board lies within the area of the dielectric lens. If the antenna element is arranged outside the region of the dielectric lens, the antenna element is also located outside the region which the dielectric lens or partial lens projects onto the printed circuit board when the projection takes place parallel to the optical axis of the dielectric lens or partial lens.
Weiterhin ist es vorteilhaft, dass zusätzlich zu den Sendeantennen innerhalb des Bereichs der dielektrischen Linsen mindestens eine oder mehrere weitere Sendeelemente auf der Leiterplatte angeordnet sind, die außerhalb des Bereichs der dielektrischen Linsen liegen. Diese Weiterbildung sieht vor, dass mindestens eine weitere Sendeantenne vorgesehen ist, deren abgestrahlte elektromagnetische Wellen nicht durch eine dielektrische Linse oder dielektrische Teillinse fokussiert werden, sondern deren elektromagnetische Strahlung unfokussiert und an den dielektrischen Linsen bzw. an den dielektrischen Teillinsen vorbei abgestrahlt wird.Furthermore, it is advantageous that, in addition to the transmitting antennas within the region of the dielectric lenses, at least one or more further transmitting elements are arranged on the printed circuit board which are outside the range of the dielectric lenses. This development provides that at least one further transmitting antenna is provided whose radiated electromagnetic waves are not focused by a dielectric lens or partial dielectric lens, but whose electromagnetic radiation is unfocussed and emitted to the dielectric lenses or to the dielectric partial lenses.
Weiterhin ist es vorteilhaft, dass im Bereich einer der mindestens zwei dielektrischen Linsen zwei oder mehrere Sendeantennen vorhanden sind. Furthermore, it is advantageous that two or more transmitting antennas are present in the region of one of the at least two dielectric lenses.
Weiterhin ist es vorteilhaft, dass die mindestens zwei dielektrischen Linsen sich berühren und ineinander übergehen, so dass die mindestens zwei dielektrischen Linsen eine einzige Linse formen können, die aus zwei Teillinsen besteht. Im Rahmen der vorliegenden Erfindung ist das Merkmal, dass die beiden Linsen bzw. die beiden Teillinsen ineinander übergehen, so zu verstehen, dass die dielektrischen Linsenkörper der beiden dielektrischen Linsen bzw. der zwei dielektrischen Teillinsen jeweils sekantenförmig angeschnitten sind und sich die beiden Schnittflächen direkt miteinander berühren, so dass eine Fokussiereinrichtung mit zwei optischen Achsen und zwei dielektrischen Teillinsen entsteht.Furthermore, it is advantageous that the at least two dielectric lenses touch and merge, so that the at least two dielectric lenses can form a single lens, which consists of two partial lenses. In the context of the present invention, the feature that the two lenses or the two partial lenses merge into one another is to be understood such that the dielectric lens bodies of the two dielectric lenses or of the two dielectric partial lenses are each cut into a secant shape and the two sectional surfaces directly intersect each other so that a focusing device with two optical axes and two partial dielectric lenses is formed.
Weiterhin ist es vorteilhaft, dass mindestens eine der mindestens zwei dielektrischen Linsen oder mindestens zwei dielektrischen Teillinsen oder alle dielektrischen Linsen als Fresnel-Linsen ausgeführt sind. Durch die Fresnelierung der Linsen kann sowohl Gewicht als auch Kosten bei der Herstellung der Linsen eingespart werden, ohne dabei den Strahlengang der durchdringenden elektromagnetischen Strahlung hierdurch zu verändern. Dies wirkt sich auch vorteilhaft auf die Dämpfung der die Linse durchdringenden Strahlung aus.Furthermore, it is advantageous that at least one of the at least two dielectric lenses or at least two partial dielectric lenses or all dielectric lenses are designed as Fresnel lenses. By Fresneling the lenses both weight and cost can be saved in the production of the lenses, without thereby changing the beam path of the penetrating electromagnetic radiation thereby. This also has an advantageous effect on the attenuation of the radiation penetrating the lens.
Weiterhin ist es vorteilhaft, dass der erfindungsgemäße Radarsensor in einem Fahrzeug oder an einem Fahrzeug verbaut wird und dabei vorzugsweise als Eckensensor an einem Fahrzeugeck verbaut ist. Dabei ist vorgesehen, dass der Radarsensor am linken vorderen Fahrzeugeck, am rechten vorderen Fahrzeugeck, am linken hinteren Fahrzeugeck oder am hinteren rechten Fahrzeugeck montiert ist und dabei so ausgerichtet ist, dass eine effektive Überwachung des jeweils 270° großen Raumes in horizontaler Richtung bezüglich Objekten im Fahrzeugumfeld überwacht werden kann.Furthermore, it is advantageous that the radar sensor according to the invention is installed in a vehicle or on a vehicle and is preferably installed as a corner sensor on a Fahrzeugck. It is envisaged that the radar sensor is mounted on the left front vehicle corner, the right front vehicle corner, the left rear vehicle corner or the rear right vehicle corner and is aligned so that an effective monitoring of each 270 ° large space in the horizontal direction with respect to objects Vehicle environment can be monitored.
Weiterhin ist es vorteilhaft, dass der Radarsensor so ausgerichtet ist, dass die mindestens zwei Hauptstrahlrichtungen des Radarsensors so orientiert sind, dass eine Hauptstrahlrichtung in etwa parallel zur Fahrtrichtung des Fahrzeugs und die andere Hauptstrahlrichtung in etwa senkrecht zur Fahrtrichtung des Fahrzeugs ausgerichtet sind. Hierdurch ergibt sich der Vorteil, dass eine Hauptstrahlrichtung Objekte in Querrichtung zum eigenen Fahrzeug erkennen kann und die andere Strahlkeule, die die zweite Hauptstrahlrichtung ausprägt, Objekte vor oder hinter dem Fahrzeug, insbesondere Objekte in der eigenen Fahrspur, erkennen kann.Furthermore, it is advantageous that the radar sensor is oriented such that the at least two main beam directions of the radar sensor are oriented such that one main beam direction is aligned approximately parallel to the direction of travel of the vehicle and the other main beam direction approximately perpendicular to the direction of travel of the vehicle. This results in the advantage that a main beam direction can detect objects in the transverse direction to the own vehicle and the other beam lobe, which expresses the second main beam direction, objects in front of or behind the vehicle, especially objects in their own lane, can recognize.
Weiterhin ist es vorteilhaft, dass der erfindungsgemäße Radarsensor in einem Fahrzeug, insbesondere die zu mehreren in einem Fahrzeug verbaut sind, wobei in jedem Fahrzeugeck ein Radarsensor vorgesehen ist.Furthermore, it is advantageous for the radar sensor according to the invention to be installed in a vehicle, in particular for several in a vehicle, wherein a radar sensor is provided in each vehicle corner.
Weitere Merkmale, Anwendungsmöglichkeiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen der Erfindung, die in den Figuren der Zeichnung dargestellt sind. Dabei bilden alle beschriebenen oder dargestellten Merkmale für sich oder in beliebiger Kombination den Gegenstand der Erfindung, unabhängig von ihrer Zusammenfassung in den Patentansprüchen oder deren Rückbeziehung sowie unabhängig von ihrer Formulierung bzw. Darstellung in der Beschreibung bzw. in den Zeichnungen.Other features, applications and advantages of the invention will become apparent from the following description of embodiments of the invention, which are illustrated in the figures of the drawing. All described or illustrated features, alone or in any combination form the subject of the invention, regardless of their combination in the claims or their dependency and regardless of their formulation or representation in the description or in the drawings.
Figurenlistelist of figures
Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand von Zeichnungen erläutert. Es zeigen
-
1 eine schematische Schnittdarstellung eines Radarsensors, -
2 eine schematische Darstellung der erfindungsgemäßen Vorrichtung, -
3 eine Draufsicht auf eine Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Verdeutlichung der Anordnung von Leiterplatten, Antennen und Linsen, -
4 eine weitere Darstellung eines weiteren Ausführungsbeispiels einer Draufsicht zur Verdeutlichung der Anordnung von Leiterplatte, Antennen und Linsen und -
5 eine Draufsicht auf ein Fahrzeug, das mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung ausgerüstet ist.
-
1 a schematic sectional view of a radar sensor, -
2 a schematic representation of the device according to the invention, -
3 a top view of an embodiment of the device according to the invention to illustrate the arrangement of printed circuit boards, antennas and lenses, -
4 a further illustration of another embodiment of a plan view to illustrate the arrangement of printed circuit board, antennas and lenses and -
5 a plan view of a vehicle which is equipped with the device according to the invention.
Ausführungsformen der ErfindungEmbodiments of the invention
In
In
In
In
Die in
In
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Zitierte PatentliteraturCited patent literature
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