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Die vorliegende Erfindung betrifft einen Absorber für Radarstrahlung, eine entsprechende Radareinrichtung und ein damit ausgestattetes Kraftfahrzeug.
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Radare werden heutzutage in verschiedenen Anwendungsbereichen zur Umgebungs- bzw. Objekterfassung eingesetzt. Beispielsweise können Fahrzeuge mit einem Radar ausgestattet sein, um Verkehrsteilnehmer oder sonstige Hindernisse in der jeweiligen Umgebung zu detektieren. Problematisch kann es dabei jedoch sein, wenn es zu Mehrfachreflektionen der Radarstrahlung oder zu unbeabsichtigten Reflektionen, beispielsweise an den Radar umgebenden Bauteilen des jeweiligen Fahrzeugs selbst kommt. Solche Reflektionen können dann erfasst werden und zu Fehldetektionen, beispielsweise sogenannter Geistobjekte oder dergleichen führen. Um dieser Problematik zu begegnen, können im Bereich des jeweiligen Radars Radarabsorber eingesetzt werden.
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So beschreibt beispielsweise die
DE 60 2004 000 722 T2 ein Millimeterwellen-Radar mit einer Antennenbasis mit einer Sende-/Empfangsantenne und einem Gehäuse, das die Antennenbasis befestigt. Die Antennenbasis ist dabei von einer Radarkuppel oder Radarabdeckung umschlossen. Die Radarkuppel oder Radarabdeckung besitzt eine Dielektrizitätskonstante, die von einer Vorderseite der Sende/Empfangsantenne zu einer Seite der Antenne progressiv zunimmt. Damit soll ein Millimeterwellen-Radar geschaffen werden, das bei einer hervorragenden Wetterfestigkeit ein niedriges Gewicht hat, Nebenzipfel-Störreflektionen verhindert und eine hervorragende Erfassungsleistung aufweist.
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Als weiteren Ansatz beschreibt die
DE 10 2015 /222 058 A1 ein Gehäuse für einen Radarsensor. Das Gehäuse weist dort einen ersten Bereich und einen zweiten Bereich auf, wobei der erste Bereich aus einem Material mit radardurchlässigen Eigenschaften und der zweite Bereich aus einem Material mit radarabsorbierendes Eigenschaften ausgebildet ist.
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Ein Absorber für Radarstrahlung kann beispielsweise durch eine speziell gestaltete Oberflächengeometrie realisiert werden. Dazu beschreibt beispielsweise die
DE 10 2019 217 945 A1 eine Absorberstruktur für ein Kraftfahrzeug-Radar. Die Absorberstruktur weist dort eine Mehrzahl von auf einer Seite einer Absorberbasis von dieser vorstehenden Absorberelementen auf. Die Absorberelemente weisen jeweils eine Gesamthöhe von weniger als 2,0 mm sowie an einem freien Ende eine Kappe, in Richtung der Absorberbasis davon einen im Wesentlichen konischen Abschnitt und der Absorberbasis zugewandt einen Sockelabschnitt auf. Damit soll eine Absorberstruktur für Radaranwendungen im KFZ-Bereich geschaffen werden, die kostengünstig zu fertigen ist und bei einem kompakten Aufbau möglichst reflexionsarm ist.
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine besonders umfassende, genaue und zuverlässige radarbasierte Umgebungserfassung zu ermöglichen.
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Diese Aufgabe wird durch die Gegenstände der unabhängigen Patentansprüche gelöst. Weitere mögliche Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen, der Beschreibung und den Figuren offenbart. Merkmale, Vorteile und mögliche Ausgestaltungen, die im Rahmen der Beschreibung für einen der Gegenstände der unabhängigen Ansprüche dargelegt sind, sind zumindest analog als Merkmale, Vorteile und mögliche Ausgestaltungen des jeweiligen Gegenstands der anderen unabhängigen Ansprüche sowie jeder möglichen Kombination der Gegenstände der unabhängigen Ansprüche, gegebenenfalls in Verbindung mit einem oder mehr der Unteransprüche, anzusehen.
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Ein erfindungsgemäßer Absorber ist zur Anordnung um einen Radarsender und - empfänger einer Radareinrichtung vorgesehen bzw. ausgestaltet. Der erfindungsgemäße Absorber weist wenigstens ein Absorptionselement auf. Von diesem Absorptionselement oder diesen Absorptionselementen ist ein Abstrahlraum in allen senkrecht zu einer den Abstrahlraum, insbesondere zentral, durchgreifenden bestimmungsgemäßen Hauptabstrahlrichtung - und Hauptempfangsrichtung - stehenden Richtungen umgeben. Bei dieser Hauptabstrahlrichtung bzw. Hauptempfangsrichtung kann es sich um eine Hauptabstrahlrichtung bzw. Hauptempfangsrichtung des Radarsensors und Radarempfängers der Radareinrichtung bei bestimmungsgemäßer Einbaulage oder Anordnung des Absorber daran handeln. Das wenigstens eine Absorptionselement kann beispielsweise um den Abstrahlraum bzw. die Hauptabstrahlrichtung ganz oder teilweise herumgewölbt sein. Insbesondere sofern der Absorber mehrere Absorptionselemente aufweist, können diese beispielsweise plattenförmig, also flach oder eben sein. Solche mehreren Absorptionselemente können dann entlang einander zugewandter Kanten aneinander angeordnet oder befestigt und dort gegeneinander abgewinkelt sein.
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In dem erfindungsgemäßen Absorber umfasst das wenigstens eine Absorptionselement zumindest ein radardurchlässiges Trägermaterial und ein radarabsorbierendes Absorbermaterial. Das Absorbermaterial weist dabei im Vergleich zu dem Trägermaterial - zumindest für übliche Radarfrequenzen, beispielsweise im Frequenzbereich um 77 GHz herum - eine größere Permittivität auf als das radardurchlässige Trägermaterial. Das Absorbermaterial kann also insbesondere eine größere stoffabhängige Permittivitätszahl bzw. relative Permittivität als das Trägermaterial aufweisen. Als ein solches Absorbermaterial kann ein elektrisch leitfähiges, insbesondere kohlenstoffbasiertes, Material, wie beispielsweise Leitruß, Kohlenstoffnanoröhrchen oder dergleichen, verwendet werden. Ein solches Material kann eine radarabsorbierende Eigenschaft des Absorptionselements relativ einfach, effektiv und kostengünstig ermöglichen bzw. bewirken. Das Trägermaterial kann ein Basis- oder Matrixmaterial sein, worin das Absorbermaterial eingebettet sein kann. Das Trägermaterial kann beispielsweise ein Kunststoff, ein Schaum oder ein sogenanntes Quasiluft-Material sein, also insbesondere eine Permittivität bzw. einen Brechungsindex für Radarstrahlung möglichst nahe an 1 aufweisen. Das Absorbermaterial kann beispielsweise in das Trägermaterial eingegossen, eingelegt oder eingeblasen sein oder dergleichen.
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Erfindungsgemäß nimmt die Konzentration des Absorbermaterials in dem wenigstens einen Absorptionselement in jeweils lokal senkrecht zu einer dem Abstrahlraum zugewandten, also inneren Oberfläche des wenigstens einen bzw. des jeweiligen Absorptionselements stehender Richtung mit zunehmender Entfernung von dem Abstrahlraum bzw. der inneren Oberfläche des Absorptionselements zu. Ausgehend von dem Abstrahlraum nimmt also die Konzentration des Absorbermaterials jeweils, also an jeder Stelle des wenigstens einen Absorptionselements mit zunehmender Tiefe in dem Absorptionselement nach außen hin zu.
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Die vorliegende Erfindung bietet gegenüber herkömmlichen Lösungen den Vorteil, dass vergleichsweise aufwandsarm und kostengünstig und besonders effektiv vermieden werden kann, dass auf den Absorber auftreffende Radarstrahlung zu Fehldetektionen führt. So muss beispielsweise keine Oberfläche der Absorptionselements aufwendig behandelt oder mikrostrukturiert werden. Zudem wird durch die geringere Konzentration des Absorbermaterials an der dem Abstrahlraum zugewandten inneren Oberfläche des wenigstens einen Absorptionselements dort besonders wenig auftreffende Radarstrahlung reflektiert. Dies beruht auf dem Umstand, dass die Stärke der Reflektionen auch abhängig ist von der Permittivität bzw. einem Permittivitätssprung an der entsprechenden Oberfläche oder Grenzfläche. Auf die innere Oberfläche des wenigstens einen Absorptionselements auftreffende Radarstrahlung kann also ohne oder mit besonders geringer Reflexion in das Absorptionselement eintreten. Dies ist hier insbesondere an jeder Stelle der inneren Oberfläche des wenigstens einen Absorptionselements, also an allen durch das Absorptionselement oder die Absorptionselemente gebildeten Seiten des Abstrahlraumes der Fall. Durch die innerhalb des wenigstens einen Absorptionselements zunehmende Konzentration des Absorbermaterials kann dann aber unter Einhaltung einer für typische Anwendungen praktikablen Dicke des wenigstens einen Absorptionselements eine ausreichende Absorption der eingetretenen Radarstrahlung erreicht werden.
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Bei bisherigen Radarabsorbern, die eine gleichmäßig hohe Konzentration eines Absorbermaterials enthalten, kann zwar prinzipiell innerhalb des Radarabsorbers eine größere Absorption je Strecke erreicht werden. Dies wird dort jedoch mit einer stärkeren Reflektivität an der Oberfläche erkauft. Der reflektierte Teil der auf solche herkömmlichen Radarabsorber auftreffenden Radarstrahlung kann dann unabhängig von der Absorptionsleistung innerhalb des Radarabsorbers bereits ausreichen, um Fehldetektionen oder Signalartefakte oder dergleichen in der jeweiligen Radareinrichtung zu erzeugen. Dies kann durch die vorliegende Erfindung vermieden oder zumindest reduziert werden, insbesondere ohne dass dafür ein dickerer Absorber, also eine größere Wand- oder Materialstärke des wenigstens einen Absorptionselements oder mehr Absorbermaterial oder eine aufwändige Oberflächenstrukturierung oder dergleichen benötigt würde.
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Da durch die erfindungsgemäße Anordnung oder Verteilung des Absorbermaterials die besonders geringe Reflektivität an jeder Stelle der inneren Oberfläche des wenigstens einen Absorptionselements erreicht wird, können entsprechende Reflexionen für beliebige, auch unvorhersehbare Signalwege oder Ausbreitungspfade bzw. Auftreffpunkte der Radarstrahlung vermieden oder reduziert werden. Dadurch kann auch auf randseitige Beschneidungen oder Begrenzungen eines Erfassungsbereiches der jeweiligen Radareinrichtung zum Vermeiden von Reflexionen verzichtet werden. Durch die vorliegende Erfindung wird somit auch ein besonders großer oder breiter Erfassungsbereich der jeweiligen Radareinrichtung ermöglicht. Dies kann eine besonders umfassende und genaue Objektdetektion ermöglichen, da eine solche Beschneidung oder Begrenzung des Erfassungs- oder Sichtbereiches auch Objektdetektionen in einem mittleren oder zentralen Erfassungsbereich beeinflussen kann.
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Die Hauptabstrahlrichtung kann eine zentrale Achse, insbesondere eine zentrale Symmetrieachse des Absorbers bilden, ohne dessen Absorptionselement oder Absorptionselemente zu schneiden oder zu durchtreten. In bestimmungsgemäßer Einbaulage kann der Radarsender bzw. Radarempfänger beispielsweise an einem ersten Ende oder einer ersten Seite des Absorbers angeordnet sein. Dort kann der Absorber zum Aufnehmen des Radarsensors bzw. Radarempfängers beispielsweise offen sein oder eine zu dem Abstrahlraum hin offene Aufnahme aufweisen. Die Hauptabstrahlrichtung kann sich senkrecht zu dieser ersten Seite durch den Abstrahlraum bis zu einer gegenüberliegenden zweiten Seite oder einem gegenüberliegenden zweiten Ende des Absorbers erstrecken. An dieser zweiten Seite oder diesem zweiten Ende kann im bestimmungsgemäßen Betrieb die von dem Radarsender abgestrahlte Radarstrahlung den Abstrahlraum und den Absorber verlassen bzw. von zu detektierenden Objekten reflektierte Radarstrahlung in den Abstrahlraum eintreten, um zu dem Radarempfänger zu gelangen.
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An der zweiten Seite bzw. dem zweiten Ende kann der Absorber offen sein. Mit anderen Worten kann also an der zweiten Seite kein Absorptionselement angeordnet sein. Ebenso kann der Abstrahlraum an der zweiten Seite beispielsweise durch eine radardurchlässiges, also Radarstrahlung nicht oder nur so wenig wie möglich absorbierende Abdeckung oder dergleichen begrenzt oder verschlossen sein. In gleicher Weise kann an der ersten Seite kein Absorptionselement angeordnet sein. Alternativ kann an der ersten Seite beispielsweise ein Absorptionselement angeordnet sein, dass eine Aussparung oder Aufnahme zum Anordnen des Radarsensors und -empfängers aufweist. Dadurch können gegebenenfalls Reflektionen von neben dem Radarempfänger auftreffender Radarstrahlung zurück in den Abstrahlraum vermieden oder reduziert werden.
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In einer möglichen Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung beträgt die Konzentration des Absorbermaterials an der dem Abstrahlraum zugewandten, also inneren Oberfläche des wenigstens einen Absorptionselements zumindest im Wesentlichen 0 %. Mit anderen Worten kann also die Innenseite des wenigstens einen Absorptionselements bzw. des Absorbers, also beispielsweise eine dem Abstrahlraum zugewandte Schicht des wenigstens einen Absorptionselements zumindest im Wesentlichen frei von dem Absorbermaterial sein. Dadurch kann erreicht werden, dass auf diese Oberfläche bzw. Innenseite des wenigstens einen Absorptionselements auftreffende Radarstrahlung unter möglichst geringer Reflektion in das Absorptionselement eintreten kann. Dadurch wiederum können Stör- oder Fehldetektionen, also beispielsweise Erkennungen von Geistobjekten oder dergleichen besonders effektiv vermieden oder reduziert werden.
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In einer weiteren möglichen Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung ist die Konzentration des Absorbermaterials an einer von dem Abstrahlraum abgewandten äußeren Oberfläche am größten. Mit anderen Worten kann also an einer von dem Abstrahlraum abgewandten Außenseite des wenigstens einen Absorptionselements bzw. des Absorbers insgesamt die Konzentration des Absorbermaterials ihren Maximalwert erreichen oder aufweisen. Durch diese Ausgestaltung kann nicht nur eine gute Absorption und eine besonders geringe Rückreflektion von aus dem Abstrahlraum in das Absorptionselement eingetretener Radarstrahlung innerhalb des Absorptionselements, sondern auch eine besonders hohe Reflektion von eventuell auf anderem Wege von außen auf das Absorptionselement bzw. den Absorber auftreffender Radarstrahlung erreicht werden. Solche von außen auftreffende Radarstrahlung kann typischerweise höchstens auf Umwegen, also über Mehrfachreflektionen zu dem Absorber gelangen und sollte daher zur Vermeidung von Fehldetektionen von dem Radarempfänger möglichst ferngehalten werden. Gerade dies wird durch die hier vorgeschlagene Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung ermöglicht oder unterstützt. Die besonders hohe Reflektivität an der Außenseite des wenigstens einen Absorptionselements wird dabei durch die dort aufgrund der maximalen Konzentration des Absorbermaterials besonders große Permittivität und des damit typischerweise einhergehenden besonders großen Brechungsindexsprungs gegenüber der äußeren Umgebung an der Außenseite des mindestens einen Absorptionsmaterials erreicht.
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In einer weiteren möglichen Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung steigt die Konzentration des Absorbermaterials in dem wenigstens einen Absorptionselement bis auf wenigstens 25 % an. Mit anderen Worten kann die Maximalkonzentration des Absorbermaterials in dem wenigstens einen Absorptionselement also wenigstens 25 Volumenprozent betragen. Dadurch kann bei für typische Anwendungen akzeptabler Dicke des wenigstens einen Absorptionselement eine ausreichend gute Dämpfung von Radarstrahlung innerhalb des mindestens einen Absorptionselements erreicht werden. So die Dicke des wenigstens einen Absorptionselements hier beispielsweise auf höchstens einige Zentimeter begrenzt werden, ohne dass dies zu Fehldetektionen durch rückreflektierte Radarstrahlung führt. Je nach Anwendungsfall oder um beispielsweise eine noch geringere Dicke des wenigstens einen Absorptionselements zu ermöglichen, kann die Maximalkonzentration des Absorbermaterials in dem wenigstens einen Absorptionselement größer als 25 % gewählt oder eingestellt werden. Hier praktikabel erreichbare Werte der Konzentration des Absorbermaterials können abhängig sein von den verwendeten Materialien, prinzipiell aber bis zu 100 % reichen.
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In einer weiteren möglichen Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung steigt die Konzentration des Absorbermaterials in dem wenigstens einen Absorptionselement in der jeweils lokal senkrecht zu der Innenseite des Absorptionselements stehenden Richtung, also mit zunehmender Entfernung von dem Abstrahlraum sprung- oder stufenfrei kontinuierlich bis zu ihrem Maximalwert an. Mit anderen Worten gibt es dann also in dieser Richtung zunehmender Konzentration von Punkt zu benachbartem Punkt oder von Schicht zu benachbarter Schicht innerhalb des Absorptionselements und damit auch in durch Durchtrittsrichtung von in dem Abstrahlraum auf das wenigstens eine Absorptionselement auftreffender Radarstrahlung immer nur minimale Unterschiede oder Veränderungen in der Konzentration des Absorbermaterials und damit auch im Brechungsindex. Es gibt dann also in dem Absorber in der entsprechenden Richtung beispielsweise keine wiederholten Übergänge von Luft zum Material des Absorptionselements und wieder zu Luft und wieder zum Material des Absorptionselements usw., wie dies etwa bei einer Anordnung mehrerer plattenförmiger Absorptionselemente auf einer Seite des Abstrahlraums mit dazwischenliegenden Luftschichten der Fall wäre. Durch den hier vorgeschlagenen kontinuierlichen Anstieg der Konzentration des Absorbermaterials in dem wenigstens einen Absorptionselement kann insgesamt eine besonders geringe Reflektivität erreicht, also eine aus dem Absorptionselement zurück in den Abstrahlraum reflektierte Leistung minimiert oder besonders gering gehalten werden. Dies ist der Fall, da an Konzentrationssprüngen des Absorbermaterials, die auch mit einem entsprechenden Sprung des Brechungsindex einhergehen, besonders starke Reflektionen auftreten können, die somit hier vermieden werden können.
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In einer weiteren möglichen Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung steigt die Konzentration des Absorbermaterials in dem wenigstens einen Absorptionselements in der jeweils lokal senkrecht zu der Innenseite des Absorptionselements stehenden Richtung, also mit zunehmender Entfernung von dem Abstrahlraum zumindest im Wesentlichen linear an. Durch einen solchen kontinuierlichen linearen Anstieg der Konzentration des Absorbermaterials kann innerhalb des Absorptionselements bei besonders geringer Reflektivität eine exponentielle Dämpfung von Radarstrahlung innerhalb des Absorptionselements erreicht werden. Dadurch kann beispielsweise eine ausreichende Absorptionsleistung bei gleichzeitig besonders geringe Reflektivität ohne übermäßig große Dicke des Absorptionselements erreicht werden.
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In einer weiteren möglichen Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung ist der Absorber zumindest im Wesentlichen trichterförmig oder konusförmig bzw. pyramidenstumpfförmig oder kegelstumpfförmig ausgestaltet. Dabei kann ein schmales erstes Ende des Trichters bzw. Konus für die Anordnung oder Aufnahme des Radarsensors bestimmt sein, während ein gegenüberliegendes zweites Ende des Trichters bzw. Konus bei bestimmungsgemäßer Anwendung bzw. Einbaulage des Absorbers als Hauptabstrahlseite und Hauptempfangsseite für die Radarstrahlung dienen kann. Die Hauptabstrahlrichtung kann sich senkrecht zu dem ersten Ende und zu dem zweiten Ende durch diese Hauptabstrahlseite hindurch erstrecken. Wenn der Absorber trichterförmig ausgestaltet ist, können dessen Seitenflächen durch einzelne, flache, also plattenförmige Absorptionselemente gebildet sein. Diese können dann entlang ihrer Kanten miteinander verbunden sein. Auf diese Weise kann beispielsweise der Erfassungs- oder Sichtbereich des Radarsensors und -empfängers besonders einfach unabhängig voneinander in Quer- und Hochrichtung eingestellt oder vorgegeben werden. Diese Quer- und Hochrichtungen stehen dabei senkrecht auf der Hauptabstrahlrichtung.
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Beispielsweise kann damit für eine Anwendung in einem Kraftfahrzeug besonders einfach ein möglichst breiter Erfassungs- oder Sichtbereich in Fahrzeugquerrichtung, also in horizontaler Richtung und ein bedarfsgerecht und zum Reduzieren des benötigten Bauraums schmalerer oder flacherer Erfassungs- oder Sichtbereich in Fahrzeughochrichtung, also in vertikaler Richtung realisiert werden. Damit kann dann beispielsweise ein je nach Anwendungsfall besonders günstiger Kompromiss aus möglichst großem bzw. an jeweilige Anforderungen angepasstem Erfassungsbereich und möglichst geringem Platzbedarf realisiert werden.
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Wenn der Absorber konusförmig ausgestaltet ist, kann gegebenenfalls ein einzelnes, entsprechend gebogenes oder gewölbtes Absorptionselement verwendet werden. Dies kann auf einfache Weise einen gleichen Erfassungsbereiche oder Erfassungswinkel in alle Richtungen ermöglichen. Zudem können so gegebenenfalls Unterbrechungen oder Nähte oder dergleichen zwischen aneinander angrenzenden Absorptionselementen vermieden oder reduziert werden. Dies kann gegebenenfalls zu weiter reduzierten Reflektionen beitragen.
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In einer weiteren möglichen Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung ist der Absorber bzw. zumindest das wenigstens eine Absorptionselement weich und/oder flexibel ausgestaltet. Mit anderen Worten kann der Absorber oder das Absorptionselement also beispielsweise unter Normalbedingungen elastisch und/oder plastisch verformbar, also nicht hart oder biegesteif sein. Bei einer Verwendung des Absorbers an einem Fahrzeugteil, beispielsweise einem Stoßfänger eines Kraftfahrzeugs oder dergleichen, kann sich dadurch der Absorber an kurzzeitige oder dauerhafte Verformungen des entsprechenden umgebenden oder angrenzenden Bauteils anpassen, ohne zu brechen oder zu reißen. Ebenso kann dann gegebenenfalls ein Entstehen von Lücken zwischen dem Absorber und dem jeweiligen Bauteil oder Fahrzeugteil, an dem der Absorber angeordnet ist, vermieden oder reduziert werden. Dadurch können dort ansonsten gegebenenfalls entstehende zusätzliche Reflektionen vermieden oder reduziert werden. Zudem kann durch die weiche und/oder flexible Ausgestaltung des Absorbers oder des wenigstens einen Absorptionselements bei einer entsprechenden Verformung oder Druck- oder Stoßbelastung der Absorber als Dämpfer fungieren und dadurch ein Verschieben oder Verkippen des Radarsensors und -empfängers vermeiden oder reduzieren. Dies kann besonders nützlich sein, da eine genaue Positionierung und Ausrichtung des Radarsensors und -empfängers für eine optimale Funktionsweise der Radareinrichtung wichtig sein kann.
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Entsprechende Verformungen können beispielsweise bei schwächeren Berührungen oder Kollisionen mit Umgebungsobjekten, wie etwa bei einem Entlangstreifen an einer Säule oder einem Poller, bei einem sogenannten Parkrempler und/oder dergleichen mehr auftreten. In solchen oder ähnlichen Fällen kann durch die hier vorgeschlagene weiche und/oder flexible Ausgestaltung eine möglichst gute Funktionsfähigkeit des Absorbers bzw. der entsprechenden Radareinrichtung auf besonders robuste und zuverlässige Weise aufrechterhalten werden, sodass beispielsweise material- und kostenaufwändige Reparaturen oder ein Austausch des Absorbers oder der Radareinrichtung gegebenenfalls vermieden werden können. Um die weiche und/oder flexible Ausgestaltung des Absorbers bzw. des wenigstens einen Absorptionselements zu realisieren, kann beispielsweise eine Laminat- oder Schichtstruktur aus mehreren Schichten, von denen zumindest ein Teil quetschbar, also entsprechend weich und/oder flexibel verformbar, insbesondere komprimierbar, ist, verwendet werden. Zusätzlich oder alternativ kann das wenigstens eine Absorptionselement beispielsweise ganz oder teilweise aus einem entsprechend weichen, flexiblen oder - elastisch und/oder plastisch - verformbaren Schaummaterial oder dergleichen gefertigt sein. Insbesondere kann ein solches Schaummaterial oder dergleichen als das Trägermaterial verwendet werden. Damit kann also eine Kraftdurchleitung durch den Absorber bis zu dem Radarsender und -empfänger, also eine direkte Krafteinwirkung auf diesen vermieden oder reduziert werden.
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Die vorliegende Erfindung betrifft auch eine Radareinrichtung, die insbesondere für ein Kraftfahrzeug ausgelegt bzw. vorgesehen sein kann. Die erfindungsgemäße Radareinrichtung weist einen Radarsender und -empfänger zum Senden und Empfangen von Radarstrahlung zumindest in einer Hauptrichtung oder Hauptachse auf. Letztere kann insbesondere senkrecht zu einer Haupterstreckungsebene einer Sende- und/oder Empfangsantenne der Radareinrichtung stehen. Die Hauptrichtung kann also einer Hauptabstrahlrichtung und einer zumindest im Wesentlichen damit zusammenfallenden Hauptempfangsrichtung entsprechen. Der Radarsender und -empfänger kann beispielsweise wenigstens eine Sendeantenne, wenigstens eine Empfangsantenne, eine entsprechende Elektronik zur Signalerzeugung und/oder Signalverarbeitung und/oder dergleichen mehr umfassen. Die erfindungsgemäße Radareinrichtung weist weiter einen erfindungsgemäßen Absorber auf, der um die Hauptrichtung oder Hauptachse herum angeordnet ist. Der Absorber kann also auf einer bestimmungsgemäßen Hauptabstrahl- und -empfangsseite des Radarsensors bzw. -empfängers angeordnet sein. Insbesondere kann der Absorber an dem Radarsender und -empfänger angeordnet oder befestigt sein. Die erfindungsgemäße Radareinrichtung kann insbesondere die im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Absorber genannte Radareinrichtung sein oder dieser entsprechen.
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Die vorliegende Erfindung betrifft weiter ein Kraftfahrzeug, das mit einer erfindungsgemäßen Radareinrichtung ausgestattet ist. Die Radareinrichtung kann dabei zum Erfassen einer jeweiligen Umgebung des Kraftfahrzeugs angeordnet sein. Beispielsweise kann die Radareinrichtung innenseitig an einem Stoßfänger, in einem Kühlergrill- oder Frontbereich, in einem Seitenbereich, einem Heckbereich oder dergleichen des Kraftfahrzeugs angeordnet sein. Das erfindungsgemäße Kraftfahrzeug kann insbesondere das im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Absorber und/oder im Zusammenhang mit der erfindungsgemäßen Radareinrichtung genannte Kraftfahrzeug sein oder diesem entsprechen.
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Weitere Merkmale der Erfindung können sich aus den Ansprüchen, den Figuren und der Figurenbeschreibung ergeben. Die vorstehend in der Beschreibung genannten Merkmale und Merkmalskombinationen sowie die nachfolgend in der Figurenbeschreibung und/oder in den Figuren allein gezeigten Merkmale und Merkmalskombinationen sind nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen.
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Die Zeichnung zeigt in der einzigen Figur (1) eine ausschnittweise schematische Querschnittdarstellung eines Kraftfahrzeugs mit einer Radareinrichtung mit einem Absorber zum Absorbieren reflektierter Radarstrahlung.
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In den Figuren sind gleiche und funktionsgleiche Elemente mit den gleichen Bezugszeichen versehen.
- 1 zeigt eine ausschnittweise schematische Darstellung eines Kraftfahrzeugs 1 mit einem Stoßfänger 2. Innenseitig an diesem Stoßfänger 2 ist hier eine Radareinrichtung 3 angeordnet. Solche Radareinrichtungen 3, speziell Eckradare, werden heutzutage oftmals aus Designgründen unter oder hinter Stoßfängern 2 eingebaut. Dabei ist jedoch zu beachten, dass Bauraum in Fahrzeugen stark begrenzt ist und typischerweise zahlreiche Abhängigkeiten der Bauraumbedarfe verschiedener Komponenten vorliegen. Dementsprechend kann also eine kompakte, bauraumsparende Ausgestaltung der Radareinrichtung 3 wünschenswert und nützlich sein. Gleichzeitig wird ein möglichst großer Erfassungs- oder Sichtbereich der Radareinrichtung 3 angestrebt, beispielsweise wenigstens 170° in Fahrzeugquerrichtung, die hier senkrecht auf der Zeichenebene stehen kann, und wenigstens 15° in Fahrzeughochrichtung, die hier in der Zeichenebene parallel zu dem Stoßfänger 2 verlaufen kann.
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Bei herkömmlichen Radaren kann ausgesendete Radarstrahlung beispielsweise an einer inneren, also dem Radar zugewandten Stoßfängerseite reflektiert werden und/oder sich in dem jeweiligen Fahrzeug ausbreiten und dann nach bis zu mehreren Metern Ausbreitung- oder Signallaufweg detektiert werden. Dies kann zu einer Fehldetektion bzw. einer Detektion eines sogenannten Geistobjekts führen, was wiederum entsprechende Fehlreaktionen, wie beispielsweise eine fehlerhafte oder unnötige automatische Bremsung des jeweiligen Fahrzeugs zur Folge haben kann. Um dieser Problematik zu begegnen, können Radarabsorber eingesetzt werden, um mögliche Ausbreitungswege von Radarstrahlung innerhalb des jeweiligen Fahrzeugs zu unterbinden bzw. einen entsprechenden Signalpegel zu reduzieren. Nachteilig kann dabei jedoch sein, dass herkömmlich solche Radarabsorber hohe Herstellungskosten oder ungünstige physikalische Eigenschaften, insbesondere eine hohe Reflektivität aufweisen können. Damit kann zwar in den jeweiligen Radarabsorber eintretende Radarabstrahlung absorbiert werden, an einer Oberfläche des Radarabsorber es dann jedoch zu Reflektionen kommen, die dennoch zu einem Störsignal, also einer Fehldetektion führen können.
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Um der Problematik des begrenzten oder beengten Bauraums zu begegnen, kann es gewünscht sein, den Sichtbereich des Radar einzuengen. Ein entsprechend abgeschnittener Abteil des Sichtbereiches ist dann zwar funktional nicht mehr nutzbar, jedoch kann dann eine bauliche Integration des Radars an der gewünschten Stelle wieder möglich sein. Problematisch kann dabei jedoch sein, dass herkömmliche Radarabsorber bei diesem Beschneiden des Sichtbereiches nicht nur den abgeschnittenen Bereich, sondern einen weitaus größeren Bereich beeinflussen können. Dies kann negativen Einfluss auf eine Detektionsrate und eine erreichbare Winkelgenauigkeit haben.
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Diese Probleme und Herausforderungen können durch die hier vorgeschlagene Radareinrichtung 3 gelöst werden. Die Servereinrichtung 3 weist einen schematisch angedeuteten Radarsensor 4 auf, der beispielsweise ein oder mehr Sende- und Empfangsantennen sowie gegebenenfalls eine Elektronik zur Signalerzeugung und/oder Signalverarbeitung umfassen kann. Weiter umfasst die Radareinrichtung 3 einen Absorber 5. Dieser Absorber 5 weist hier ein oder mehr Absorptionselemente 6 auf. Dadurch kann hier beispielhaft eine trichter- bzw. pyramidenstumpf- oder kegelstumpfförmige Gestalt des Absorbers 5 realisiert sein. Der Absorber 5 umgibt dabei an einer ersten Seite oder einem ersten Ende den Radarsensor 4 und erstreckt sich von diesem bis zu dem Stoßfänger 2. Der Absorber 5 bzw. das wenigstens eine Absorptionselement 6 umgibt damit also einen zwischen dem Radarsensor 4 und dem Stoßfänger 2 gegebenen Abstrahlraum 7.
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Durch diesen Abstrahlraum 7 erstreckt sich hier eine Hauptrichtung 8, die senkrecht zur Haupterstreckungsebene bzw. Abstrahl- und Empfangsebene des Radarsensors 4 steht. Die Hauptrichtung 8 kann also einer Hauptabstrahl- und Hauptempfangsrichtung bzw. einer Mittelachse einer im Betrieb von dem Radarsensor 4 ausgesendeten Strahlungskeule entsprechen. Es kann also von dem Radarsensor 4 entlang der Hauptrichtung 8 ausgestrahlte Radarstrahlung den Abstrahlraum 7 durchlaufen, durch den Stoßfänger 2 hindurch in eine Umgebung des Kraftfahrzeugs 1 gelangen, von dort befindlichen zu detektierenden Objekten reflektiert und in umgekehrter Richtung wieder durch den Stoßfänger 2 und den Abstrahlraum 7 zu dem Radarsensor 4 gelangen und dort detektiert werden.
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Da der Stoßfänger 2 jedoch nicht perfekt radardurchlässig ist und somit Reflektionen verursachen kann oder von einem Objekt in der Umgebung des Kraftfahrzeugs 1 reflektierte Radarstrahlung beispielsweise in einem Winkel in den Abstrahlraum 7 eintreten kann, der zu einem Auftreffen auf dem wenigstens einen Absorptionselement 6 und nicht direkt auf dem Radarsensor 4 führt, ist es wünschenswert, entsprechende Radarstrahlung zur Vermeidung von Fehldetektionen nicht zu dem Radarsensor 4 gelangen zu lassen. Beispielhaft ist hier ein von dem Radarsensor 4 ausgehender Radarstrahl 9 dargestellt, der in einem Winkel auf den Stoßfänger 2 auftrifft und von dort zumindest teilweise als reflektierter Strahl 10 in Richtung des Absorptionselements 6 zurückgeworfen wird. Der reflektierte Strahl 10 tritt dann in das Absorptionselement 6 ein und bereitet sich dort als transmittierter oder absorbierter Strahl 11 aus. An der Eintrittsstelle des reflektierten Strahls 10 in das Absorptionselement 6 könnte es nun herkömmlich zu einer Zweitreflexion 12 in Richtung des Radarsensors 4 kommen, die zu einer Fehldetektion führen könnte.
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Dies kann hier jedoch durch die Ausgestaltung des wenigstens einen Absorptionselements 6 vermieden werden. Das Absorptionselement 6 enthält ein radardurchlässiges Trägermaterial 13 und darin angeordnetes Absorbermaterial 14. Das Absorbermaterial 14 weist dabei eine im Vergleich zu dem Trägermaterial 13 größere Permittivität auf. Um nun die Zweitreflexion 12 zu vermeiden oder zu minimieren, ist das Absorbermaterial 14 nicht gleichmäßig in dem Absorptionselement 6 angeordnet oder verteilt. Vielmehr ist die Konzentration des Absorbermaterials 14 an einer dem Abstrahlraum 7 zugewandten Innenseite 15 des Absorptionselements 6 minimal, insbesondere etwa 0 %. Die Konzentration des Absorbermaterials 14 steigt dann innerhalb des Absorptionselements 6 mit zunehmender Entfernung von dem Abstrahlraum 7, also bis zu einer von dem Abstrahlraum 7 abgewandten Außenseite 16 des Absorptionselements 6 hin, insbesondere kontinuierlich, beispielsweise linear oder exponentiell, an.
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Mit anderen Worten ist hier also ein räumlicher Gradient 17 in der Konzentration des die Absorption des absorbierten Strahls 11 verursachenden Absorbermaterials 14 gegeben oder ausgebildet. Dieser Gradient 17 kann dabei insbesondere an allen Stellen des wenigstens einen Absorptionselements 6 jeweils lokal senkrecht auf dessen Innenseite 15 stehen. Somit kann also eine Vermeidung oder minimale Intensität der bzw. einer Zweitreflexion 12 an jeder Stelle der Innenseite 15 und dennoch eine Absorption von in das Absorptionselement 6 eintretender Radarstrahlung erreicht und somit ein Entstehen von Fehldetektionen unterdrückt werden.
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Durch den Gradienten 17 kann hier also ausgenutzt werden, dass die Reflektivität an Phasenübergängen, also beispielsweise beim Übertritt des reflektierten Strahls 10 aus dem Abstrahlraum 7 in das Absorptionselement 6, mit der jeweils dort gegebenen Differenz der Permittivitäten skaliert und die Absorption je Längeneinheit des absorbierten Strahls 11 in dem Absorptionselement 6 mit der Konzentration des Absorbermaterials 14 skaliert.
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Auf diese Weise kann an der Innenseite 15 eine Reflektivität nahe 0 % und eine Permittivität nahe 1 erreicht werden. Bei einer herkömmlichen gleichmäßigen Verteilung oder Konzentration des Absorbermaterials 14 ohne Gradienten 17 würde sich hingegen an der Innenseite 15 eine deutlich höhere Permittivität und damit einhergehend beispielsweise eine Reflektivität im Bereich von 50 % ergeben. Gleichzeitig kann jedoch bei Annäherung an die Außenseite 16 ein vergleichbarer Signalpegel des absorbierten Strahls 11 erreicht werden. Insgesamt ergibt sich somit durch die reduzierte Reflektivität und die Absorption innerhalb des Absorptionselements 6 selbst bei einer weiteren Reflektion des absorbierten Strahls 11 an der inneren Seite der Außenseite 16 ein reduziertes Auftreten von Fehldetektionen. In letzterem Fall müsste der innerhalb des Absorptionselements 6 erneut reflektierte absorbierte Strahl 11 erneut die gesamte Dicke des Absorptionselements 6 in umgekehrter Richtung durchlaufen. Dadurch würde sich trotz der im Bereich der Innenseite 15 niedrigeren Konzentration des Absorbermaterials 14 eine insgesamt ausreichende Absorption bzw. Dämpfung des absorbierten Strahls 11 innerhalb des Absorptionselements 6 ergeben.
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Insgesamt zeigen die beschriebenen Beispiele wie ein Gradientenabsorber für Radare realisiert werden kann, um eine besonders umfassende, genaue und zuverlässige radarbasierte Umgebungserfassung zu ermöglichen.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Kraftfahrzeug
- 2
- Stoßfänger
- 3
- Radareinrichtung
- 4
- Radarsensor
- 5
- Absorber
- 6
- Absorptionselement
- 7
- Abstrahlraum
- 8
- Hauptrichtung
- 9
- Radarstrahl
- 10
- reflektierter Strahl
- 11
- absorbierter Strahl
- 12
- Zweitreflexion
- 13
- Trägermaterial
- 14
- Absorbermaterial
- 15
- Innenseite
- 16
- Außenseite
- 17
- Gradient
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 602004000722 T2 [0003]
- DE 102015/222058 A1 [0004]
- DE 102019217945 A1 [0005]
