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Gebiet der Erfindung
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Die Erfindung betrifft ein Verfahren und ein Steuergerät zum Betreiben von zumindest zwei einzeln ansteuerbaren Radarantennen.
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Stand der Technik
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Ein Radarsender kann ein elektromagnetisches Signal senden und eine Reflexion des Signals an einem Objekt als Echo empfangen. Wenn das Signal in Form von Impulsen gesendet wird, kann durch eine Laufzeit zwischen dem Aussenden des Signals und dem Empfangen des Echos auf eine Entfernung zwischen dem Sender und dem reflektierenden Objekt geschlossen werden. Wenn eine Frequenz des Signals variiert wird, kann das Signal über einen längeren Zeitraum gesendet werden. Dann kann die Laufzeit zwischen dem Zeitpunkt des Sendens auf einer bestimmten Frequenz und dem Zeitpunkt des Empfangens eines Echos mit der gleichen Frequenz gemessen werden.
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Offenbarung der Erfindung
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Vor diesem Hintergrund werden mit dem hier vorgestellten Ansatz ein Verfahren zum Betreiben von zumindest zwei einzeln ansteuerbaren Radarantennen, ein entsprechendes Steuergerät sowie schließlich ein entsprechendes Computerprogrammprodukt und ein maschinenlesbares Speichermedium gemäß den unabhängigen Ansprüchen vorgestellt. Vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen des hier vorgestellten Ansatzes ergeben sich aus der Beschreibung und sind in den abhängigen Ansprüchen beschrieben.
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Vorteile der Erfindung
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Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung können in vorteilhafter Weise ermöglichen, unter Verwendung von zwei Radarantennen drei unterschiedliche Abstrahlcharakteristika zu erhalten, welche sich gegenseitig nicht stören. Dabei können sowohl die Abstrahlcharakteristika der einzelnen Antennen als auch eine kombinierte Abstrahlcharakteristik beider Antennen für unterschiedliche Aufgaben verwendet werden. Die kombinierte Abstrahlcharakteristik weist dabei eine Richtwirkung auf und kann gegenüber den Abstrahlcharakteristika der einzelnen Antennen eine höhere Sendeleistung aufweisen.
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Es wird ein Verfahren zum Betreiben von zumindest zwei einzeln ansteuerbaren Radarantennen vorgeschlagen, das dadurch gekennzeichnet ist, dass die erste der Radarantennen dazu angesteuert wird, auf zumindest einer ersten Trägerfrequenz zu senden, die zweite Radarantenne dazu angesteuert wird, auf zumindest einer zweiten Trägerfrequenz zu senden, die verschieden von der ersten Trägerfrequenz ist, und die Radarantennen zusätzlich dazu angesteuert werden, auf zumindest einer gemeinsamen Trägerfrequenz zu senden, die verschieden von der ersten und zweiten Trägerfrequenz ist, wobei die erste Radarantenne dann angesteuert wird, auf der gemeinsamen Trägerfrequenz zu senden, wenn die zweite Radarantenne ebenfalls dazu angesteuert wird, auf der gemeinsamen Trägerfrequenz zu senden.
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Ideen zu Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung können unter anderem als auf den nachfolgend beschriebenen Gedanken und Erkenntnissen beruhend angesehen werden.
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Eine Radarantenne kann elektromagnetische Wellen senden beziehungsweise emittieren, wenn ein Wechselspannungssignal an die Radarantenne angelegt wird. Die elektromagnetischen Wellen können als Radarsignal bezeichnet werden. Das Wechselspannungssignal kann von einer Treiberschaltung der Radarantenne bereitgestellt werden. Die Treiberschaltung kann über ein Datensignal angesteuert werden, das Wechselspannungssignal bereitzustellen. Die elektromagnetischen Wellen werden mit einer Frequenz des Wechselspannungssignals gesendet. Die Frequenz kann als Trägerfrequenz bezeichnet werden. Die Radarantenne kann zeitgleich auf mehreren Trägerfrequenzen senden.
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Die Radarantennen sind durch einen Basisabstand voneinander räumlich beabstandet. Die Radarantennen können an unterschiedlichen Orten auf einer gemeinsamen Platine angeordnet sein. Die Treiberschaltungen können ebenso auf der Platine angeordnet sein. Die Radarantennen können auch auf räumlich getrennten Platinen angeordnet sein. Die Radarantennen können gleichartig sein beziehungsweise im Wesentlichen gleiche Abmessungen aufweisen.
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Die elektromagnetischen Wellen breiten sich von der einzelnen Radarantenne mit einer Abstrahlcharakteristik der Radarantenne aus. Die Abstrahlcharakteristik kann bauartbedingt gerichtet oder auch ungerichtet sein. Die Radarantennen können dazu angesteuert werden, zeitgleich auf der gemeinsamen Trägerfrequenz zu senden. Durch das gemeinsame Senden kombinieren sich die elektromagnetischen Wellen der einzelnen Radarantennen zu einer gemeinsamen Abstrahlcharakteristik einer virtuellen Radarantenne. Durch Interferenz der elektromagnetischen Wellen beider Radarantennen weist die gemeinsame Abstrahlcharakteristik eine Richtwirkung auf. Die virtuelle Radarantenne ist räumlich getrennt von der ersten Radarantenne und der zweiten Radarantenne angeordnet. Die virtuelle Radarantenne ist zwischen der ersten Radarantenne und der zweiten Radarantenne angeordnet.
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Die Radarantennen können in einem gemeinsamen Frequenzband betrieben werden. Das Frequenzband kann in eine Vielzahl von unterschiedlichen Trägerfrequenzen aufgeteilt sein. Beispielsweise kann das Frequenzband in mehr als 100 Trägerfrequenzen unterteilt sein. Das Frequenzband kann aber auch in mehr als 1000 Trägerfrequenzen unterteilt sein. Auf unterschiedlichen Trägerfrequenzen gesendete Signale und deren Echos stören sich nicht gegenseitig. Die Echos auf den unterschiedlichen Trägerfrequenzen können den einzelnen Radarantennen beziehungsweise der virtuellen Radarantenne eindeutig zugeordnet werden und sind somit unterscheidbar.
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Die Radarantennen können dazu angesteuert werden, mit einem einstellbaren Phasenversatz auf der gemeinsamen Trägerfrequenz zu senden. Wenn der Phasenversatz null ist, also wenn die Radarantennen die elektromagnetischen Wellen mit der gleichen Phasenlage senden, ergibt sich ein Intensitätsmaximum beziehungsweise Amplitudenmaximum der elektromagnetischen Wellen orthogonal zu dem Basisabstand zwischen den Radarantennen. Durch einen Phasenversatz größer oder kleiner null verschiebt sich das Intensitätsmaximum beziehungsweise ergibt sich eine veränderte Abstrahlcharakteristik. Ein Winkel, in dem das Intensitätsmaximum zur Orthogonale abgestrahlt wird, kann durch den Phasenversatz eingestellt werden. Durch unterschiedliche Phasenversätze kann das Intensitätsmaximum in unterschiedliche Winkel abgestrahlt werden. So kann die Abstrahlcharakteristik der virtuellen Radarantenne um den Winkel geschwenkt werden.
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Die erste Radarantenne kann dazu angesteuert werden, auf der ersten Trägerfrequenz zu senden, während die zweite Radarantenne dazu angesteuert wird, auf der zweiten Trägerfrequenz zu senden. Die unterschiedlichen Trägerfrequenzen beeinflussen sich gegenseitig nicht oder nur wenig. So können beide Radarantennen gleichzeitig und unabhängig voneinander Objekte erfassen.
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Die erste Radarantenne kann dazu angesteuert werden, auf der ersten Trägerfrequenz zu senden, während die erste Radarantenne ferner dazu angesteuert wird, auf der gemeinsamen Trägerfrequenz zu senden. Alternativ oder ergänzend kann die zweite Radarantenne dazu angesteuert werden, auf der zweiten Trägerfrequenz zu senden, während die zweite Radarantenne ferner dazu angesteuert wird, auf der gemeinsamen Trägerfrequenz zu senden. Die verschiedenen Radarfunktionen können parallel verwendet werden.
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Die erste Radarantenne kann dazu angesteuert werden, ferner auf zumindest einer dritten Trägerfrequenz zu senden, wobei zumindest die zweite Trägerfrequenz zwischen der ersten Trägerfrequenz und der dritten Trägerfrequenz liegt. Alternativ oder ergänzend kann die zweite Radarantenne dazu angesteuert werden, ferner auf zumindest einer vierten Trägerfrequenz zu senden, wobei zumindest die dritte Trägerfrequenz zwischen der zweiten Trägerfrequenz und der vierten Trägerfrequenz liegt. Die gemeinsame Trägerfrequenz kann zwischen der ersten Trägerfrequenz und der zweiten Trägerfrequenz liegen. Die Trägerfrequenzen können das ganze Frequenzband ausnutzen. Durch viele Trägerfrequenzen kann pro Radarantenne eine hohe Auflösung erreicht werden.
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Die erste Radarantenne und die zweite Radarantenne können dazu angesteuert werden, auf zumindest einer weiteren gemeinsamen Trägerfrequenz zu senden. Die dritte Trägerfrequenz und die vierte Trägerfrequenz können zwischen den gemeinsamen Trägerfrequenzen liegen. Die gemeinsamen Trägerfrequenzen können über das ganze Frequenzband verteilt sein. Durch viele gemeinsame Trägerfrequenzen kann für die virtuelle Radarantenne eine hohe Auflösung erreicht werden.
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Die erste Radarantenne kann dazu angesteuert werden, innerhalb eines Sendezeitraums kontinuierlich zu senden. Alternativ oder ergänzend kann die zweite Radarantenne dazu angesteuert werden, innerhalb des Sendezeitraums kontinuierlich zu senden. Die Radarantennen können Datenworte senden, die als Symbole bezeichnet werden können. Der Sendezeitraum kann lang genug sein, um mehrere Symbole in direkter Folge zu senden. Der Sendezeitraum kann ebenso ein Zeitschlitz sein, der lang genug ist, dass ein Echo aus einer gewünschten Reichweite beziehungsweise einer festgelegten maximalen Laufzeit empfangen werden kann.
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Das Verfahren kann beispielsweise in Software oder Hardware oder in einer Mischform aus Software und Hardware beispielsweise in einem Steuergerät implementiert sein.
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Der hier vorgestellte Ansatz schafft ferner ein Steuergerät, das dazu ausgebildet ist, um die Schritte einer Variante des hier vorgestellten Verfahrens in entsprechenden Einrichtungen durchzuführen, anzusteuern bzw. umzusetzen.
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Das Steuergerät kann ein elektrisches Gerät mit zumindest einer Recheneinheit zum Verarbeiten von Signalen oder Daten, zumindest einer Speichereinheit zum Speichern von Signalen oder Daten, und zumindest einer Schnittstelle und/oder einer Kommunikationsschnittstelle zum Einlesen oder Ausgeben von Daten, die in ein Kommunikationsprotokoll eingebettet sind, sein. Die Recheneinheit kann beispielsweise ein Signalprozessor, ein sogenannter System-ASIC oder ein Mikrocontroller zum Verarbeiten von Sensorsignalen und Ausgeben von Datensignalen in Abhängigkeit von den Sensorsignalen sein. Die Speichereinheit kann beispielsweise ein Flash-Speicher, ein EPROM oder eine magnetische Speichereinheit sein. Die Schnittstelle kann als Sensorschnittstelle zum Einlesen der Sensorsignale von einem Sensor und/oder als Aktorschnittstelle zum Ausgeben der Datensignale und/oder Steuersignale an einen Aktor ausgebildet sein. Die Kommunikationsschnittstelle kann dazu ausgebildet sein, die Daten drahtlos und/oder leitungsgebunden einzulesen oder auszugeben. Die Schnittstellen können auch Softwaremodule sein, die beispielsweise auf einem Mikrocontroller neben anderen Softwaremodulen vorhanden sind.
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Von Vorteil ist auch ein Computerprogrammprodukt oder Computerprogramm mit Programmcode, der auf einem maschinenlesbaren Träger oder Speichermedium wie einem Halbleiterspeicher, einem Festplattenspeicher oder einem optischen Speicher gespeichert sein kann und zur Durchführung, Umsetzung und/oder Ansteuerung der Schritte des Verfahrens nach einer der vorstehend beschriebenen Ausführungsformen verwendet wird, insbesondere wenn das Programmprodukt oder Programm auf einem Computer oder einer Vorrichtung ausgeführt wird.
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Es wird darauf hingewiesen, dass einige der möglichen Merkmale und Vorteile der Erfindung hierin mit Bezug auf unterschiedliche Ausführungsformen beschrieben sind. Ein Fachmann erkennt, dass die Merkmale des Steuergeräts und des Verfahrens in geeigneter Weise kombiniert, angepasst oder ausgetauscht werden können, um zu weiteren Ausführungsformen der Erfindung zu gelangen.
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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Nachfolgend werden Ausführungsformen der Erfindung unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben, wobei weder die Zeichnungen noch die Beschreibung als die Erfindung einschränkend auszulegen sind.
- 1 zeigt eine Darstellung eines Fahrzeugs mit zwei Radarantennen und einem Steuergerät gemäß einem Ausführungsbeispiel;
- 2 zeigt eine Darstellung zweier Radarantennen mit gemeinsamen und unterschiedlichen Trägerfrequenzen gemäß einem Ausführungsbeispiel;
- 3 und 4 zeigen Darstellungen zweier Radarantennen mit drei Abstrahlcharakteristika gemäß einem Ausführungsbeispiel; und
- 5 und 6 zeigen Darstellungen mehrerer Radarantennen mit verschiedenen virtuellen Radarantennen gemäß Ausführungsbeispielen.
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Die Figuren sind lediglich schematisch und nicht maßstabsgetreu. Gleiche Bezugszeichen bezeichnen in den Figuren gleiche oder gleichwirkende Merkmale.
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Ein Radar sendet ein Signal aus, das von Objekten im Radarkanal reflektiert wird. Das reflektierte Signal wird empfangen und ausgewertet, um Entfernung, Geschwindigkeit und Winkel relativ zum Sensor zu erfassen.
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Das verwendete Radarsignal kann auch mittels OFDM (orthogonal frequency division multiplex) erzeugt werden. OFDM besteht aus mehreren (z.B. >1000) voneinander unabhängigen Unterträgern. Multiplexing von mehreren zeitgleich aktiven Sendekanälen, um einen MIMO-Betrieb zu erreichen, kann durch Verteilung der Unterkanäle auf verschiedene Sender erfolgen.
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In einem klassischen Phased-Array zur Strahlfokussierung/-schwenkung werden mehrere Sendeantennen zeitgleich mit einem identischen Sendesignal gespeist, welches in Amplitude und Phase für die verschiedenen Sendeantennen mit unterschiedlichen statischen Koeffizienten belegt wird. Dadurch wird je nach Belegung die Sendeleistung in eine bestimmte Richtung fokussiert. Die Sendekeule wird dadurch im Vergleich zu einer einzelnen Sendeantenne schmaler, wodurch eine höhere Selektivität des Radarkanals erzeugt wird. Der gesamte Raum kann über mehrere Messungen mit unterschiedlichen Amplituden-/Phasenkombinationen abgedeckt werden.
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Ausführungsformen der Erfindung
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1 zeigt eine Darstellung eines Fahrzeugs 100 mit zwei Radarantennen 102, 104 und einem Steuergerät 106 gemäß einem Ausführungsbeispiel. Die Radarantennen 102, 104 sind nebeneinander an einer Front des Fahrzeugs 100 angeordnet. Hier sind die Radarantennen 102, 104 rechts und links am Fahrzeug 100 angeordnet. Das Steuergerät 106 ist über Datenleitungen mit den Radarantennen 102, 104 verbunden. Die Radarantennen 102, 104 sind dazu ausgebildet, Radarsignale in einem gemeinsamen Frequenzband zu senden. Das Frequenzband ist in eine Vielzahl von Trägerfrequenzen für die Radarsignale aufgeteilt. Das Steuergerät 106 ist dazu ausgebildet, die Radarantennen 102, 104 anzusteuern und ihnen jeweils zumindest eine der Trägerfrequenzen des Frequenzbands für das Senden der Radarsignale zuzuweisen.
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Die Radarantennen 102, 104 können die Radarsignale auf unterschiedlichen Trägerfrequenzen und gleichen Trägerfrequenzen senden. Wenn die Radarantennen 102, 104 auf unterschiedlichen Trägerfrequenzen senden, beeinflussen sich weder die gesendeten Radarsignale noch die empfangenen Echos. Wenn die Radarantennen 102, 104 auf den unterschiedlichen Trägerfrequenzen senden, weist jede Radarantenne 102, 104 eine eigene Abstrahlcharakteristik 108, 110 auf. Die Abstrahlcharakteristika 108, 110 sind jeweils auf die Radarantenne 102, 104 zentriert. Die Abstrahlcharakteristika 108, 110 können sich überlappen.
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Wenn die Radarantennen 102, 104 die Radarsignale auf einer gemeinsamen Trägerfrequenz senden, beeinflussen sich die Radarsignale gegenseitig und es resultiert eine gemeinsame Abstrahlcharakteristik 112. Die gemeinsame Abstrahlcharakteristik 112 ist auf eine virtuelle Radarantenne 114 zentriert, die zwischen den Radarantennen 102, 104 angeordnet ist. Die gemeinsame Abstrahlcharakteristik 112 kann die Abstrahlcharakteristika 108, 110 überlappen.
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Mit anderen Worten zeigt 1 eine zeitgleiche Verwendung von Nah- und Fernbereichsradar- Modus.
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2 zeigt eine Darstellung zweier Radarantennen 102, 104 mit gemeinsamen und unterschiedlichen Trägerfrequenzen 200, 202, 204 gemäß einem Ausführungsbeispiel. Die Radarantennen 102, 104 entsprechen dabei im Wesentlichen den Radarantennen in 1. Im Gegensatz dazu sind die Radarantennen 102, 104 hier auf einer gemeinsamen Leiterplatte angeordnet. Die Radarantennen 102, 104 sind hier Flächenstrahler, die zum Erzeugen der nicht dargestellten Radarsignale über eine Anschlussleitung von einer Treiberschaltung der jeweiligen Radarantenne 102, 104 mit einem Wechselspannungssignal beaufschlagt werden können.
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Zusätzlich ist ein Frequenzband 206 dargestellt, auf das die Radarantennen 102, 104 abgestimmt sind. Das Frequenzband 206 ist in eine Vielzahl von Trägerfrequenzen 200, 202, 204 eingeteilt. Zur Vereinfachung sind hier nur 24 Trägerfrequenzen 200, 202, 204 dargestellt. Das Frequenzband 206 kann auch in mehr als 1000 Frequenzbänder 200, 202, 204 unterteilt sein.
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Die erste Radarantenne 102 emittiert zumindest auf einer ersten Trägerfrequenz 200 Radarsignale. Die zweite Radarantenne 104 emittiert nicht auf der ersten Trägerfrequenz 200. Die zweite Radarantenne 104 emittiert zumindest auf einer zweiten Trägerfrequenz 202 Radarsignale. Die erste Radarantenne 104 emittiert nicht auf der zweiten Trägerfrequenz 200. Die zweite Trägerfrequenz 202 ist hier größer als die erste Trägerfrequenz 200.
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Die erste Radarantenne 102 und die zweite Radarantenne 104 emittieren zusätzlich zumindest auf einer gemeinsamen Trägerfrequenz 204 Radarsignale. Die gemeinsame Trägerfrequenz 204 ist hier größer als die erste Trägerfrequenz 200 und die zweite Trägerfrequenz.
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Auf allen zumindest drei Trägerfrequenzen 200, 202, 204 wird gleichzeitig emittiert. Die Radarsignale auf der ersten Trägerfrequenz 200 stören die Radarsignale auf der zweiten Trägerfrequenz 202 und die Radarsignale auf der gemeinsamen Trägerfrequenz 204 nicht. Die Radarsignale auf der zweiten Trägerfrequenz 202 stören die Radarsignale auf der ersten Trägerfrequenz 200 und die Radarsignale auf der gemeinsamen Trägerfrequenz 204 nicht. Die Radarsignale auf der gemeinsamen Trägerfrequenz 204 stören die Radarsignale auf der ersten Trägerfrequenz 200 und die Radarsignale auf der zweiten Trägerfrequenz 202 nicht.
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Da die erste Radarantenne 102 und die zweite Radarantenne 104 gleichzeitig auf der gemeinsamen Trägerfrequenz 204 senden, wirken sie zusammen als die virtuelle Radarantenne 114. Die virtuelle Radarantenne 114 ist zwischen den Radarantennen 102, 104 angeordnet. Insbesondere ist die virtuelle Radarantenne 114 mittig zwischen den Radarantennen 102, 104 angeordnet.
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In einem Ausführungsbeispiel entspricht der Abstand zwischen den Radarantenennen 102, 104 der Wellenlänge λ der gemeinsamen Trägerfrequenz 204. Die virtuelle Radarantenne 114 ist dabei in einem Abstand zu der ersten Radarantenne 102 und der zweiten Radarantenne ausgebildet, der der halben Wellenlänge λ/2 der gemeinsamen Trägerfrequenz 204 entspricht.
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In einem Ausführungsbeispiel sendet die erste Radarantenne 102 ferner auf zumindest einer dritten Trägerfrequenz 208 Radarsignale. Die dritte Trägerfrequenz 208 ist hier größer als die gemeinsame Trägerfrequenz 204. Die zweite Radarantenne 104 sendet nicht auf der dritten Trägerfrequenz 208. Die zweite Radarantenne 104 sendet ferner zumindest auf einer vierten Trägerfrequenz 210 Radarsignale. Die vierte Trägerfrequenz 210 ist hier größer als die dritte Trägerfrequenz 208. Die erste Radarantenne 102 sendet nicht auf der vierten Trägerfrequenz 210.
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In einem Ausführungsbeispiel senden die erste Radarantenne 102 und die zweite Radarantenne 104 ferner zumindest auf einer weiteren gemeinsamen Trägerfrequenz 212 Radarsignale. Die weitere gemeinsame Trägerfrequenz 212 ist hier größer als die dritte Trägerfrequenz 208 und die vierte Trägerfrequenz 210.
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Mit anderen Worten zeigt 2 die Generierung eines zusätzlichen virtuellen Sendekanals mit zwei realen Antennen.
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3 und 4 zeigen Darstellungen zweier Radarantennen 102, 104 mit drei Abstrahlcharakteristika 108, 110, 112 gemäß einem Ausführungsbeispiel. Die Radarantennen entsprechen dabei im Wesentlichen den Radarantennen in 1 oder 2. Hier sind zusätzlich Phasenlagen 300 der auf der gemeinsamen Trägerfrequenz 204 emittierten Radarsignale dargestellt.
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In 3 ist die Phasenlage 300 der beiden Radarsignale gleich. Zwischen beiden Radarsignalen besteht kein Phasenversatz. Dadurch ist ein Intensitätsmaximum der gemeinsamen Abstrahlcharakteristik 112 wie in 1 orthogonal zu einer Verbindungslinie zwischen den beiden Radarantennen 102, 104 ausgerichtet.
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In 4 ist die Phasenlage 300 der beiden Radarsignale unterschiedlich. Die Radarsignale weisen beispielsweise einen Phasenversatz von 45° zueinander auf. Dadurch ist das Intensitätsmaximum der gemeinsamen Abstrahlcharakteristik 112 um einen vom Phasenversatz abhängigen Winkel schräg zur Orthogonalen ausgerichtet. Durch ein gezieltes Einstellen der Phasenlagen 300 kann die gemeinsame Abstrahlcharakteristik 112 seitlich geschwenkt werden.
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Mit anderen Worten zeigt 4 eine Steuerung der Antennenkeule der virtuellen Sendeantenne durch eine Änderung der Phasenbeziehung der gemeinsamen Unterträger.
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5 und 6 zeigen Darstellungen mehrerer Radarantennen 102, 104, 500, 502, 504 mit verschiedenen virtuellen Radarantennen 114, 506, 508, 510, 512, 514, 516, 518, 520 gemäß Ausführungsbeispielen. Die beiden Radarantennen 102, 104 und die virtuelle Radarantenne 114 entsprechen dabei jeweils im Wesentlichen der Darstellung in 2. Die Radarantennen 500, 502, 504 sind seitlich der Radarantennen 102, 104 an der Verbindungslinie zwischen der ersten Radarantenne 102 und der zweiten Radarantenne 104 ausgerichtet. Die virtuellen Radarantennen 114, 506, 508, 510, 512, 514, 516 sind jeweils an einem Schwerpunkt der jeweils gleichzeitig auf der gemeinsam genutzten Trägerfrequenz sendenden Radarantennen 102, 104, 500, 502, 504 angeordnet.
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In 5 sind alle Radarantennen 102, 104, 500, 502, 504 in regelmäßigen Abständen zueinander angeordnet. Damit ergeben sich eine Vielzahl von virtuellen Radarantennen 114, 506, 508, 510, 512, 514, 516, die ebenfalls in regelmäßigen Abständen angeordnet sind.
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Die virtuelle Radarantenne 114 ist auf dem Schwerpunkt der gleichzeitig auf der gemeinsam genutzten Trägerfrequenz sendenden Radarantennen 102, 104 angeordnet.
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Die virtuelle Radarantenne 506 ist auf dem Schwerpunkt der gleichzeitig auf der gemeinsam genutzten Trägerfrequenz sendenden Radarantennen 102, 104, 500 angeordnet. Die virtuelle Radarantenne 506 resultiert auch, wenn nur die Radarantennen 102, 500 senden. Die Radarantenne 104 ist deckungsgleich mit der virtuellen Radarantenne 506.
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Die virtuelle Radarantenne 508 ist auf dem Schwerpunkt der gleichzeitig auf der gemeinsam genutzten Trägerfrequenz sendenden Radarantennen 102, 104, 500, 502 angeordnet. Die virtuelle Radarantenne 508 resultiert auch, wenn nur die Radarantennen 104, 500 oder die Radarantennen 102, 502 senden.
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Die virtuelle Radarantenne 510 ist auf dem Schwerpunkt der gleichzeitig auf der gemeinsam genutzten Trägerfrequenz sendenden Radarantennen 102, 104, 500, 502, 504 angeordnet. Die virtuelle Radarantenne 510 resultiert auch, wenn nur die Radarantennen 104, 500, 502, die Radarantennen 104, 502, die Radarantennen 102, 500, 504 oder nur die Radarantennen 102, 504 senden. Die Radarantenne 500 ist deckungsgleich mit der virtuellen Radarantenne 510.
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Die virtuelle Radarantenne 512 ist auf dem Schwerpunkt der gleichzeitig auf der gemeinsam genutzten Trägerfrequenz sendenden Radarantennen 104, 500, 502, 504 angeordnet. Die virtuelle Radarantenne 512 resultiert auch, wenn nur die Radarantennen 104, 504 oder Radarantennen 500, 502 senden.
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Die virtuelle Radarantenne 514 ist auf dem Schwerpunkt der gleichzeitig auf der gemeinsam genutzten Trägerfrequenz sendenden Radarantennen 500, 502, 504 angeordnet. Die virtuelle Radarantenne 514 resultiert auch, wenn nur die Radarantennen 500, 504 senden. Die Radarantenne 502 ist deckungsgleich mit der virtuellen Radarantenne 514.
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Die virtuelle Radarantenne 516 ist auf dem Schwerpunkt der gleichzeitig auf der gemeinsam genutzten Trägerfrequenz sendenden Radarantennen 502, 504 angeordnet.
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Mit anderen Worten zeigt 5 resultierende Phasenzentren für zusätzliche virtuelle Sendeantennen am Beispiel fünf physikalischer Antennen mit gleichen Abständen.
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In 6 sind die Radarantennen 102, 104, 500, 502 in unregelmäßigen Abständen zueinander angeordnet. Damit ergeben sich eine Vielzahl von virtuellen Radarantennen 114, 506, 508, 510, die ebenfalls in unregelmäßigen Abständen angeordnet sind.
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Die virtuelle Radarantenne 114 ist wie in 5 auf dem Schwerpunkt der gleichzeitig auf der gemeinsam genutzten Trägerfrequenz sendenden Radarantennen 102, 104 angeordnet.
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Die virtuelle Radarantenne 506 ist auf dem Schwerpunkt der gleichzeitig auf der gemeinsam genutzten Trägerfrequenz sendenden Radarantennen 102, 500 angeordnet.
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Die virtuelle Radarantenne 508 ist auf dem Schwerpunkt der gleichzeitig auf der gemeinsam genutzten Trägerfrequenz sendenden Radarantennen 104, 500 angeordnet.
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Die virtuelle Radarantenne 510 ist auf dem Schwerpunkt der gleichzeitig auf der gemeinsam genutzten Trägerfrequenz sendenden Radarantennen 500, 502 angeordnet.
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Mit anderen Worten zeigt 6 resultierende Phasenzentren für zusätzliche virtuelle Sendeantennen mit beliebigen Abständen.
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Bei dem hier vorgestellten Ansatz erfolgt ein simultaner Betrieb von Sendeantennen als multiple in multiple out (MIMO)- und Phased-Array mittels orthogonal frequency division multiplex (OFDM) Radar.
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Eine Mehrzahl an Sendeantennen eines Radars wird mittels OFDM-Modulation zeitgleich für den MIMO-Betrieb und den Phased-Array-Betrieb verwendet. Bei OFDM können mehrere Sendeantennen im MIMO-Betrieb gleichzeitig aussenden, indem sie mit unterschiedlichen OFDM-Symbolen angesteuert werden. Die mehreren Sendeantennen im MIMO-Betrieb erlauben eine hohe Winkeltrennfähigkeit. Im Phased-Array Betrieb können mehrere Antennen mit dem identischen OFDM-Symbol gleichzeitig angesteuert werden. Individuell können die Antennen mit einer zusätzlichen Amplituden- und Phasenbelegung angesteuert werden, um eine elektronische Steuerung der resultierenden Antennenkeule zu erreichen.
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Dadurch, dass OFDM ein code-division Multiplexing erlaubt, wird bei dem hier vorgestellten Ansatz ein Teil der OFDM-Unterträger verwendet, um eine Strahlschwenkung der Antennenkeule zu erzeugen. Dafür wird zusätzlich zu den (z.B. zwei) physikalisch vorhandenen Sendeantennen ein weiterer Unterträger-Satz für die Kombination der beiden Sendeantennen zu einer neuen virtuellen Sendeantenne verwendet. Die physikalischen vorhandenen Sendeantennen nutzen den zusätzlichen Unterträger-Satz somit gemeinsam, um auf diesen Unterträgern ihre Sendeleistung zu kombinieren um ein Phased Array zu erzeugen.
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Die zusätzlich erzeugte virtuelle Antenne hat dann ein Phasenzentrum zwischen den physikalischen Antennen und eine schmalere Antennenkeule. Da die OFDM-Signale digital erzeugt werden, kann bereits der Modulationserzeugung ein Phasenversatz zwischen mehreren Sendern eingebaut werden, um die Antennenkeule zu steuern. Da dies nur auf den gemeinsamen Unterträgern erforderlich ist, bleibt die reguläre OFDM-Funktion unverändert.
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Dies kann beispielsweise dazu verwendet werden, um den Eindeutigkeitsbereich bei der Winkelschätzung zu erhöhen, falls beispielsweise kein λ/2 (Wellenlänge)-Array möglich ist. Ferner kann der hier vorgestellte Ansatz zum Erzeugen von überlappenden Antennenkanälen z.B. für Kalibration verwendet werden. Ebenso ist ein zeitgleicher Betrieb von Nah- und Fernbereichsradar durch eine höhere Leistungsbündelung möglich. Die zusätzliche Antennenkeule kann zum „Scannen“ des Kanals verwendet werden, um z.B. Störungen zu vermeiden oder Mehrfachreflexionen / Geisterziele zu eliminieren.
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Alternativ können die Sendeantennen über zusätzliche Amplituden-/Phasenschieber geregelt werden. Dadurch werden, anders als bei dem hier vorgestellten Ansatz, alle Unterträger einer Sendeantenne mit einem Phasenversatz belegt. Da der Phasenversatz bekannt ist, kann der Empfänger hier die Phasen der regulären, nicht kombinierten, OFDM-Unterträger wieder zurückdrehen. Die Phasendrehung kann dabei über ein analoges Bauelement erfolgen.
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Reines OFDM verwendet exklusive Unterträger-Sätze für jede Sendeantenne. Da die verwendeten Unterträger exklusiv und orthogonal (d.h. sich gegenseitig nicht beeinflussend) sind, können mehrere Sendeantennen im Empfänger wieder separiert werden. Wenn mehreren (hier zwei) Sendeantennen ein weiterer, gemeinsamer Unterträgersatz zugeordnet wird, wird die Sendeleistung dieses gemeinsamen Satzes über die Antennenelemente kombiniert. Dadurch wird die entstehende Antennenkeule einer resultierenden virtuellen Sendeantenne gebündelt und besitzt eine Vorzugsrichtung abhängig von den Phasenbeziehungen des gemeinsamen Unterträger-Satzes der Sendeantennen. Da die regulären Unterträger-Sätze der Sendeantennen weiterhin exklusiv sind, wird deren Antennencharakteristik nicht beeinflusst. Somit ist ein zeitgleicher Betrieb von regulärem OFDM-MIMO und einem Beam-Steering Modus möglich.
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Die zusätzlichen virtuellen Sendeantennen besitzen ein Phasenzentrum mittig zwischen den verwendeten physikalischen Antennen. Je nach Abstand der physikalischen Antennen und deren Kombination (z.B. mit mehr als zwei Antennen) lassen sich mehrere virtuelle Antennen mit unterschiedlichen oder überlappenden Phasenzentren erzeugen.
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Antennen mit unterschiedlichen Phasenzentren können beispielsweise bei der Winkelschätzung den Eindeutigkeitsbereich verbessern. Für einen Eindeutigkeitsbereich von 180° wird i.d.R. ein Array mit λ/2 Antennenabstand benötigt. Je nach Systemaufbau ist dies nicht immer möglich (z.B. Länge der Zuleitungen, Benötigter Platz auf der Leiterplatte, Breite der Antennen ...). Durch Kombination von zwei Antennen mit λ Abstand kann ein virtuelles Sendearray mit Abstand λ/2 generiert werden, was den gewünschten Eindeutigkeitsbereich wieder herstellen kann. Je nach Anforderungen sind auch andere Abstände sinnvoll.
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Da die Leistung der Sendeantennen zu einer schmaleren Keule kombiniert wird, ist ein paralleler betrieb von Nah- und Fernbereichsradar möglich. Die kombinierte Keule ist schmaler und dadurch selektiver, wodurch eine höhere Gesamtreichweite erreicht werden kann. Außerdem kann die Hauptstrahlrichtung der Antennenkeule durch die Phasenbeziehungen des gemeinsam genutzten Unterträger-Satzes der physikalischen Antennen gesteuert werden. Dadurch kann z.B. eine störende Reflexion vermieden oder ein interessanter Bereich besonders beobachtet werden. Da die regulären Unterträger währenddessen unbeeinflusst sind, ist es möglich, durch die breit schauenden Sendekanäle einen kritischen Bereich vorzuselektieren, den die virtuelle Antenne dann näher ausleuchtet.
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Der hier vorgestellte Ansatz ist für eine Anordnung aus mindestens zwei Antennen umsetzbar. Es können jedoch auch mehrere Antennen kombiniert werden. Insbesondere können die OFDM-Unterträgersätze frei zwischen den Antennen kombiniert werden, um einen Mischbetrieb zwischen MIMO und Phased-Array zu erreichen.
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Abschließend ist darauf hinzuweisen, dass Begriffe wie „aufweisend“, „umfassend“, etc. keine anderen Elemente oder Schritte ausschließen und Begriffe wie „eine“ oder „ein“ keine Vielzahl ausschließen. Bezugszeichen in den Ansprüchen sind nicht als Einschränkung anzusehen.
