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Technisches Gebiet
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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Radarvorrichtung zum Detektieren eines Zielobjekts.
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Allgemeiner Stand der Technik
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In den vergangenen Jahren ist die Entwicklung von Radarvorrichtungen, die an Automobilen montiert sind, um Zielobjekte zu detektieren, vorangeschritten. Ein Beispiel für ein Zielobjekt ist ein Automobil, das vor einem fahrenden Automobil fährt, das mit einer Radarvorrichtung ausgestattet ist. Ein anderes Beispiel für ein Zielobjekt ist ein Hindernis, das sich vor einem fahrenden Automobil befindet, das mit einer Radarvorrichtung ausgestattet ist.
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Eine Radarvorrichtung beinhaltet eine Sendeantenne und eine Empfangsantenne. Die Sendeantenne emittiert Funkwellen. Die Empfangsantenne empfängt von einem Zielobjekt reflektierte Wellen der durch die Sendeantenne emittierten Funkwellen. Die Radarvorrichtung bestimmt den Abstand von dem Automobil zu dem Zielobjekt auf der Grundlage der Zeit von der Emission von Funkwellen aus der Sendeantenne zum Empfang von reflektierten Wellen an der Empfangsantenne. Die nachstehende Patentliteratur 1 offenbart ein Hochfrequenzmodul, in dem ein Hochfrequenzpaket, eine Sendeantenne und eine Empfangsantenne als einzelne Struktur ausgebildet sind.
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Liste der Anführungen
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Patentliteratur
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Patentliteratur 1:
Japanisches Patent Nr. 4394147 Kurzdarstellung
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Technische Aufgabe
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Für das herkömmliche Hochfrequenzmodul sind das Hochfrequenzpaket, die Sendeantenne und die Empfangsantenne als die einzelne Struktur ausgebildet, wie vorstehend beschrieben. Aus diesem Grund ist es schwierig, die Größe des Hochfrequenzmoduls zu reduzieren. Deshalb ist die herkömmliche Radarvorrichtung problematisch, da sie nur an einer eingeschränkten Stelle im vorderen Teil eines Automobils montiert werden kann. Ein Beispiel für die eingeschränkte Stelle ist ein vorderer Kühlergrill oder ein Stoßfänger.
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Die vorliegende Erfindung ist angesichts des Vorstehenden gemacht worden und eine Aufgabe davon besteht darin, eine Radarvorrichtung zu erlangen, die an einer beliebigen Stelle an einem Automobil montiert werden kann.
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Technische Lösung
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Um das vorstehende Problem zu lösen und die Aufgabe zu erfüllen, beinhaltet eine Radarvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung ein Sendemodul zum Erzeugen eines Radarsignals und ein Empfangsmodul zum Empfangen einer reflektierten Welle des Radarsignals. Das Sendemodul und das Empfangsmodul sind separat an einem Automobil montiert. Das Sendemodul beinhaltet: eine Sendeschaltungseinheit zum Erzeugen des Radarsignals; und eine Sendeantenne zum Emittieren des Radarsignals in einen Raum. Das Empfangsmodul beinhaltet: eine Empfangsantenne zum Empfangen der reflektierten Welle des Radarsignals von einem Zielobjekt; und eine Empfangseinheit, die eine Empfangsschaltungseinheit zum Empfangen eines Ausgangs aus der Empfangsantenne und eine Signalverarbeitungseinheit zum Berechnen von Zieldaten auf einer Grundlage eines Ausgangs aus der Empfangsschaltungseinheit beinhaltet. Das Sendemodul beinhaltet ein erstes Substrat und eine erste Leiterplatte. Die Sendeschaltungseinheit ist an einer ersten Fläche der ersten Leiterplatte montiert. Das erste Substrat ist an einer Seite einer zweiten Fläche der ersten Leiterplatte bereitgestellt. Die Sendeantenne ist an einer zweiten Fläche des ersten Substrats montiert und nicht in einem entsprechenden Bereich an einer Rückflächenseite des ersten Substrats bereitgestellt, wobei der entsprechende Bereich an der Rückflächenseite des ersten Substrats einem Bereich entspricht, in dem die erste Leiterplatte an dem ersten Substrat angeordnet ist. Das Empfangsmodul beinhaltet ein zweites Substrat und eine zweite Leiterplatte. Die Empfangsschaltungseinheit ist an einer dritten Fläche der zweiten Leiterplatte montiert. Das zweite Substrat ist an einer Seite einer vierten Fläche der zweiten Leiterplatte bereitgestellt. Die Empfangsantenne ist an einer vierten Fläche des zweiten Substrats montiert und nicht in einem entsprechenden Bereich an einer Rückflächenseite des zweiten Substrats bereitgestellt, wobei der entsprechende Bereich an der Rückflächenseite des zweiten Substrats einem Bereich entspricht, in dem die zweite Leiterplatte an dem zweiten Substrat angeordnet ist. Die erste Fläche und die dritte Fläche sind Vorderflächen. Die zweite Fläche und die vierte Fläche sind Rückflächen.
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Vorteilhafte Wirkungen der Erfindung
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Die Radarvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung stellt die Wirkung bereit, dass die Radarvorrichtung an einer beliebigen Stelle an dem Automobil montiert werden kann.
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Figurenliste
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- 1 ist eine Darstellung, die ein Beispiel für eine Situation veranschaulicht, in der eine Radarvorrichtung gemäß einer ersten Ausführungsform in einem Automobil angeordnet ist.
- 2 ist ein Blockschaubild, das eine Konfiguration der Radarvorrichtung gemäß der ersten Ausführungsform veranschaulicht.
- 3 ist eine Vorderansicht und eine Querschnittsansicht, die ein Sendemodul in der ersten Ausführungsform veranschaulicht.
- 4 ist eine Rückansicht und eine Querschnittsansicht, die das Sendemodul in der ersten Ausführungsform veranschaulicht.
- 5 ist eine Vorderansicht und eine Querschnittsansicht, die ein Empfangsmodul in der ersten Ausführungsform veranschaulicht.
- 6 ist eine Rückansicht und eine Querschnittsansicht, die das Empfangsmodul in der ersten Ausführungsform veranschaulicht.
- 7 ist eine Darstellung zum Erläutern des Konzepts von Sendekanälen in der ersten Ausführungsform.
- 8 ist eine Darstellung zum Erläutern des Konzepts von Empfangskanälen in der ersten Ausführungsform.
- 9 ist eine Darstellung zum Erläutern des Konzepts einer virtuellen zweidimensionalen Flächenantenne in der ersten Ausführungsform.
- 10 ist eine Darstellung, die ein Beispiel für eine Situation veranschaulicht, in der eine Radarvorrichtung gemäß einer zweiten Ausführungsform in einem Automobil angeordnet ist.
- 11 ist eine Darstellung zum Erläutern des Konzepts einer virtuellen zweidimensionalen Flächenantenne in der zweiten Ausführungsform.
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Beschreibung der Ausführungsformen
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Nachfolgend wird eine Radarvorrichtung gemäß Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben. Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die folgenden Ausführungsformen beschränkt. In der folgenden Beschreibung werden physische Verbindung und elektrische Verbindung nicht voneinander unterschieden und einfach als „Verbindung“ bezeichnet. In den beigefügten Zeichnungen kann sich der Maßstab jedes Elements zum einfachen Verständnis vom tatsächlichen unterscheiden. Gleichermaßen kann sich der Maßstab jedes Elements in einigen Zeichnungen von dem in anderen Zeichnungen unterscheiden.
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Erste Ausführungsform
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1 ist eine Darstellung, die ein Beispiel für eine Situation veranschaulicht, in der eine Radarvorrichtung 100 gemäß der ersten Ausführungsform in einem Automobil 80 angeordnet ist. In 1 beinhaltet die Radarvorrichtung 100 ein Sendemodul 40, ein Empfangsmodul 50 und ein Verbindungskabel 52. Das Sendemodul 40 erzeugt ein hochfrequentes RAdio-Detecting-And-Ranging-(RADAR-)Signal. Das Empfangsmodul 50 empfängt von einem Zielobjekt reflektierte Wellen des in den Raum emittierten Radarsignals.
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Das Sendemodul 40 beinhaltet eine Sendeantenne 15 und eine Sendeschaltungseinheit 16. Das Empfangsmodul 50 beinhaltet eine Empfangsantenne 17 und eine Empfangseinheit 18. Wie in 1 veranschaulicht, sind das Sendemodul 40 und das Empfangsmodul 50, die unterschiedliche Strukturen bereitstellen, separat an dem Automobil 80 montiert. Da das Sendemodul 40 und das Empfangsmodul 50 separat als die unterschiedlichen Strukturen bereitgestellt sind, können sowohl das Sendemodul 40 als auch das Empfangsmodul 50 verkleinert und verdünnt werden.
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Das Verbindungskabel 52 ist eine Signalverbindungsschnittstelle zum Übertragen von Signalen zwischen dem Sendemodul 40 und dem Empfangsmodul 50. Ein Beispiel für das Verbindungskabel 52 ist ein elektrisches Signalkabel, das eine verdrillte Doppelleitung oder eine Koaxialleitung beinhaltet. Es ist zu beachten, dass ein optisches Signalkabel anstelle des elektrischen Signalkabels verwendet werden kann. Anstelle des physischen Verbindungskabels 52 kann eine Technik zum Übertragen von Signalen unter Verwendung von Bluetooth (eingetragenes Warenzeichen) oder eines drahtlosen LAN im Millimeterwellenbereich verwendet werden.
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Das Automobil 80 beinhaltet eine Windschutzscheibe 81, ein Dach 82 und eine A-Säule 83. Das Dach 82 und die A-Säule 83 sind Strukturen, die das Automobil 80 abstützen.
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Ein typisches Auto beinhaltet eine Vielzahl von Säulen, die an seiner Seite durch Fenster getrennt sind. Die Säulen sind Strukturen, die die Karosserie und das Dach des Autos miteinander verbinden, den Innenraum sichern und die Karosserie abstützen. Typischerweise sind die Säulen der Reihe nach von der Vorderseite alphabetisch als die A-, B-, C- und D-Säule bezeichnet, doch sie können je nach dem Typ des Autos anders genannt werden. Von diesen Säulen ist die veranschaulichte A-Säule 83 an jeder Seite der Windschutzscheibe 81 angeordnet. In diesem Sinne wird die A-Säule auch „Vordersäule“ genannt.
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Die Windschutzscheibe 81 beinhaltet vier Seiten. Von den vier Seiten sind zwei Seiten, die nicht parallel zum Boden, das heißt zu einer Fläche in Berührung mit den Reifen (nicht veranschaulicht) des Automobils 80, sind, als die ersten Seiten definiert. Ferner sind von den vier Seiten zwei Seiten, die parallel zum Boden sind, als die zweiten Seiten definiert. Die veranschaulichte zweite Seite 81b ist die obere der zwei zweiten Seiten. Die veranschaulichte erste Seite 81a ist die rechte der zwei ersten Seiten, wenn das Automobil 80 von der Vorderseite des Automobils 80 aus betrachtet wird. Die zweite Seite 81b schneidet die erste Seite 81a. Der Ausdruck „schneiden“ bedeutet, dass die zweite Seite 81b und die erste Seite 81a nicht parallel zueinander sind.
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An der Windschutzscheibe 81 des Automobils 80 ist die Sendeantenne 15 entlang der ersten Seite 81a der Windschutzscheibe 81 im oberen Teil der ersten Seite 81a angeordnet. Die Empfangsantenne 17 ist entlang der zweiten Seite 81b der Windschutzscheibe 81 in der Mitte der zweiten Seite 81b angeordnet.
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Die Sendeschaltungseinheit 16 ist benachbart zu der Sendeantenne 15 angeordnet. Die Sendeantenne 15 ist an der Windschutzscheibe 81 angeordnet, doch die Sendeschaltungseinheit 16 ist in der A-Säule 83 untergebracht. Das Anordnen der Sendeschaltungseinheit 16 und der Sendeantenne 15 benachbart zueinander ist effektiv zum Reduzieren des Signalübertragungsverlusts zwischen der Sendeschaltungseinheit 16 und der Sendeantenne 15.
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Die Empfangseinheit 18 ist benachbart zu der Empfangsantenne 17 angeordnet. Die Empfangsantenne 17 ist an der Windschutzscheibe 81 angeordnet, doch die Empfangseinheit 18 ist in dem Dach 82 untergebracht. Das Anordnen der Empfangseinheit 18 und der Empfangsantenne 17 benachbart zueinander ist effektiv zum Reduzieren des Signalübertragungsverlusts zwischen der Empfangseinheit 18 und der Empfangsantenne 17.
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In der in 1 veranschaulichten beispielhaften Konfiguration ist die Sendeantenne 15 entlang der rechten der zwei ersten Seiten 81a der Windschutzscheibe 81 angeordnet und die Sendeschaltungseinheit 16 in der A-Säule 83 angeordnet, die sich an der rechten Seite befindet. Die vorliegende Erfindung ist jedoch nicht auf diese Konfiguration beschränkt. Die Sendeantenne 15 kann entlang der linken der zwei ersten Seiten 81a der Windschutzscheibe 81 angeordnet sein und die Sendeschaltungseinheit 16 kann in der A-Säule 83 angeordnet sein, die sich an der linken Seite befindet, wenn das Automobil 80 von der Vorderseite des Automobils 80 aus betrachtet wird.
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In dem in 1 veranschaulichten Beispiel sind die Sendeantenne 15 und die Sendeschaltungseinheit 16 im oberen Teil der ersten Seite 81a angeordnet. Die vorliegende Erfindung ist jedoch nicht auf diese Anordnung beschränkt. Die Sendeantenne 15 und die Sendeschaltungseinheit 16 können in der Mitte der ersten Seite 81a oder im unteren Teil der ersten Seite 81a angeordnet sein. Wenn die Sendeantenne 15 und die Sendeschaltungseinheit 16 im unteren Teil der ersten Seite 81a angeordnet sein sollen, sollte beachtet werden, dass eine derartige Anordnung sicherstellt, dass die Sichtlinie zwischen der Sendeantenne 15 und einem Zielobjekt nicht durch eine Struktur des Automobils 80 blockiert ist.
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In dem in 1 veranschaulichten Beispiel sind die Empfangsantenne 17 und die Empfangseinheit 18 in der Mitte der zweiten Seite 81b angeordnet. Die vorliegende Erfindung ist jedoch nicht auf diese Anordnung beschränkt. Die Empfangsantenne 17 und die Empfangseinheit 18 können im rechten oder linken Teil der zweiten Seite 81b angeordnet sein, wenn das Automobil 80 von der Vorderseite des Automobils 80 aus betrachtet wird. In jedem Fall sollte beachtet werden, dass die Anordnung sicherstellt, dass die Sicht des Fahrers nicht durch die Empfangsantenne 17 blockiert ist, die an der Windschutzscheibe 81 freigelegt ist.
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2 ist ein Blockschaubild, das eine Konfiguration der Radarvorrichtung 100 gemäß der ersten Ausführungsform veranschaulicht. 2 stellt die Konfiguration eines Radars mit frequenzmoduliertem Dauerstrich (nachfolgend mit „FMCW“ abgekürzt) dar, das FMCW verwendet. Das FMCW-Radar weist folgende Merkmale auf: eine einfache Konfiguration; und eine relativ niedrige Basisbandbreite, die Signalprozesse erleichtert.
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Wie vorstehend beschrieben, beinhaltet die Radarvorrichtung 100 gemäß der ersten Ausführungsform das Sendemodul 40 und das Empfangsmodul 50. Das Sendemodul 40 beinhaltet die Sendeantenne 15 und die Sendeschaltungseinheit 16. Das Empfangsmodul 50 beinhaltet die Empfangsantenne 17, eine Empfangsschaltungseinheit 19 und eine Signalverarbeitungseinheit 20. Die Empfangseinheit 18 beinhaltet die Empfangsschaltungseinheit 19 und die Signalverarbeitungseinheit 20.
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Die Sendeschaltungseinheit 16 erzeugt ein Radarsignal. Die Sendeantenne 15 emittiert das Radarsignal als Funkwellen in den Raum. Die Empfangsantenne 17 empfängt von einem Zielobjekt reflektierte Wellen des in den Raum emittierten Radarsignals. Die Empfangsschaltungseinheit 19 empfängt einen Ausgang aus der Empfangsantenne 17. Konkreter setzt die Empfangsschaltungseinheit 19 ein Signal in einem Ausgang im Hochfrequenzband (nachfolgend mit „HF-Band“ abgekürzt) aus der Empfangsantenne 17 in ein niederfrequenteres Signal um. Ein Signal im HF-Band wird HF-Signal genannt. Ein niederfrequentes Signal wird Basisbandsignal genannt. Auf der Grundlage des Basisbandsignals berechnet die Signalverarbeitungseinheit 20 Zieldaten, d. h. Daten zu dem Zielobjekt. Die Zieldaten beinhalten Informationen zum Abstand zu dem Zielobjekt, zur Geschwindigkeit des Zielobjekts und zur Ausrichtung des Zielobjekts.
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Die Sendeantenne 15 beinhaltet m Sendeelementantennen 1-1 bis 1-m. Die Sendeelementantennen 1-1 bis 1-m werden gemeinsam als die „Sendeelementantenne 1“ bezeichnet. Das Bezugszeichen „m“ ist die Anzahl von Kanälen für ein Sendesystem. Das Sendesystem ist ein Steuersystem, das die Sendeantenne 15 und die Sendeschaltungseinheit 16 beinhaltet. Es ist zu beachten, dass m eine ganze Zahl in Höhe von zwei oder mehr ist.
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Die Empfangsantenne 17 beinhaltet n Empfangselementantennen 2-1 bis 2-n. Die Empfangselementantennen 2-1 bis 2-n werden gemeinsam als die „Empfangselementantenne 2“ bezeichnet. Das Bezugszeichen „n“ ist die Anzahl von Kanälen für ein Empfangssystem. Das Empfangssystem ist ein Steuersystem, das die Empfangsantenne 17 und die Empfangsschaltungseinheit 19 beinhaltet. Es ist zu beachten, dass n eine ganze Zahl in Höhe von zwei oder mehr ist.
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Jedes des Sendesystems und des Empfangssystems führt Signalverarbeitung auf einer Grundlage von Kanal zu Kanal durch. Kanäle können für jedes des Sendesystems und des Empfangssystems unabhängig definiert werden. Nachfolgend werden Kanäle für das Sendesystem als „Sendekanäle“ bezeichnet und Kanäle für das Empfangssystem als „Empfangskanäle“ bezeichnet. Die Anzahl von Sendekanälen m und die Anzahl von Empfangskanälen n können gleich oder unterschiedlich sein. Das Konzept von Sendekanälen und Empfangskanälen wird später beschrieben.
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Die Sendeschaltungseinheit 16 beinhaltet einen Leistungsverteiler 3, einen spannungsgesteuerten Oszillator (nachfolgend als „VCO“ bezeichnet) 4, eine Modulationsschaltung 5 und eine Sendesteuerschaltung 6. Jedes Element der Sendeschaltungseinheit 16 besteht aus einer monolithisch integrierten Mikrowellenschaltung (nachfolgend als „MMIC“ bezeichnet).
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Die Sendesteuerschaltung 6 legt eine Steuerspannung zum Betreiben des Leistungsverteilers 3, des VCO 4 und der Modulationsschaltung 5 an. Die Sendesteuerschaltung 6 empfängt zudem ein Befehlssignal von einem Mikrocontroller 14, der später beschrieben wird. Die Sendesteuerschaltung 6 erzeugt ein Steuersignal zum Steuern des Betriebs des Leistungsverteilers 3 und des VCO 4 gemäß dem Befehlssignal.
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Die Modulationsschaltung 5 empfängt von dem Mikrocontroller 14 Modulationsparameter einschließlich der Frequenzmodulationsbreite und der Modulationsperiode. Die Modulationsschaltung 5 erzeugt ein Modulationssignal gemäß den Modulationsparametern. Die Modulationsschaltung 5 beinhaltet eine Schaltung mit einer Phasenregelschleife (nachfolgend mit „PLL“ abgekürzt) zum Stabilisieren des Modulationssignals durch Phasensynchronisation, wenn das Modulationssignal erzeugt wird.
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Ein durch einen später beschriebenen Referenzoszillator 13 erzeugtes Referenzsignal und das durch die Modulationsschaltung 5 erzeugte Modulationssignal werden in den VCO 4 eingegeben. Der VCO 4 erzeugt ein FMCW-Signal auf der Grundlage des Referenzsignals und des Modulationssignals und gibt das FMCW-Signal an den Leistungsverteiler 3 aus. Das FMCW-Signal ist ein Radarsignal in dem FMCW-Radar.
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Das FMCW-Signal beinhaltet ein Signal mit positivem Chirp, bei dem sich die Übertragungsfrequenz von niedrig zu hoch ändert, und ein Signal mit negativem Chirp, bei dem sich die Übertragungsfrequenz von hoch zu niedrig ändert. Der Leistungsverteiler 3 verteilt Leistung an die Sendeelementantennen 1-1 bis 1-m. Die Verteilung von Leistung wird durch Steuern der Amplitude und Phase zum Anregen der Sendeelementantennen 1-1 bis 1-m durchgeführt.
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Die Empfangseinheit 18 beinhaltet die Empfangsschaltungseinheit 19 und die Signalverarbeitungseinheit 20. Die Empfangsschaltungseinheit 19 beinhaltet Mischer 7-1 bis 7-n, einen VCO 8, eine Modulationsschaltung 9, Basisbandverstärker 10-1 bis 10-n, Analog-Digital-Umsetzer (nachfolgend mit „ADCs“ abgekürzt) 11-1 bis 11-n und eine Empfangssteuerschaltung 12. Jedes Element der Empfangsschaltungseinheit 19 besteht aus einer MMIC. Die Signalverarbeitungseinheit 20 beinhaltet den Referenzoszillator 13 und den Mikrocontroller 14, die vorstehend beschrieben sind.
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Die von dem Mikrocontroller 14 gesendeten Modulationsparameter werden auch an die Modulationsschaltung 9 sowie an die Modulationsschaltung 5 der Sendeschaltungseinheit 16 gesendet. Die Modulationsschaltung 9 erzeugt ein Modulationssignal gemäß den Modulationsparametern. Die Modulationsschaltung 9 beinhaltet eine PLL-Schaltung zum Stabilisieren des Modulationssignals durch Phasensynchronisation, wenn das Modulationssignal erzeugt wird.
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Das durch den Referenzoszillator 13 erzeugte Referenzsignal und das durch die Modulationsschaltung 9 erzeugte Modulationssignal werden in den VCO 8 eingegeben. Auf der Grundlage des Referenzsignals und des Modulationssignals erzeugt der VCO 8 ein lokales Signal, das auf jeden der Mischer 7-1 bis 7-n angewendet wird.
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Jedes der durch die Empfangselementantennen 2-1 bis 2-n empfangenen Empfangssignale wird in einen entsprechenden der Mischer 7-1 bis 7-n eingegeben. Die Mischer 7-1 bis 7-n verwenden die durch den VCO 8 erzeugten lokalen Signale zum Abwärtsumsetzen der Empfangssignale in Basisbandsignale.
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Jedes der Basisbandsignale, in die die jeweiligen Mischer 7-1 bis 7-n die lokalen Signale abwärts umgesetzt haben, wird durch einen entsprechenden der Basisbandverstärker 10-1 bis 10-n verstärkt. Ausgänge aus den Basisbandverstärkern 10-1 bis 10-n sind Analogsignale. Jeder der ADCs 11-1 bis 11-n setzt den Ausgang aus einem entsprechenden der Basisbandverstärker 10-1 bis 10-n in ein Digitalsignal um.
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Die Empfangssteuerschaltung 12 legt eine Steuerspannung zum Betreiben der Mischer 7-1 bis 7-n, des VCO 8, der Modulationsschaltung 9, der Basisbandverstärker 10-1 bis 10-n und der ADCs 11-1 bis 11-n an.
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Die Signalverarbeitungseinheit 20 beinhaltet den Referenzoszillator 13 und den Mikrocontroller 14. Der Mikrocontroller 14 ist ein Beispiel für eine Recheneinheit zum Durchführen verschiedener Berechnungen. Anstelle des Mikrocontrollers 14 können ein Mikroprozessor, ein Mikrocomputer, ein Hauptprozessor (CPU) oder ein digitaler Signalprozessor (DSP) verwendet werden. Alternativ können anstelle des Mikrocontrollers 14 eine Einfachschaltung, eine Verbundschaltung, ein programmierter Prozessor, ein parallel programmierter Prozessor, eine anwendungsspezifische integrierte Schaltung (ASIC), ein feldprogrammierbares Gate-Array (FPGA) oder eine Verarbeitungsschaltung einschließlich einer Kombination daraus verwendet werden.
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Der Mikrocontroller 14 beinhaltet einen nichtflüchtigen Speicher 22. Der nichtflüchtige Speicher 22 speichert die vorstehend beschriebenen Modulationsparameter. Der Mikrocontroller 14 führt Rechenprozesse zum Berechnen von Zieldaten durch. Die MMICs in der Sendeschaltungseinheit 16 und die MMICs in der Empfangsschaltungseinheit 19 variieren je nach dem Produktionslos. Aus diesem Grund ist es bevorzugt, in dem nichtflüchtigen Speicher 22 den Korrekturbetrag oder Korrekturkoeffizienten zu speichern, der individuell für jedes Produkt des Sendemoduls 40 und des Empfangsmodul 50 eingestellt und bestimmt wird. Die Werte der vorstehend beschriebenen Modulationsparameter werden durch den Korrekturbetrag oder Korrekturkoeffizienten korrigiert. Die Sendesteuerschaltung 6 und die Empfangssteuerschaltung 12 steuern die Steuerzielkomponenten unter Verwendung der korrigierten Modulationsparameter.
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Als Nächstes wird die Konfiguration des Sendemoduls 40 in der ersten Ausführungsform unter Bezugnahme auf 3 und 4 beschrieben. 3 ist eine Vorderansicht und eine Querschnittsansicht, die das Sendemodul 40 in der ersten Ausführungsform veranschaulicht. In 3 ist die Vorderansicht des Sendemoduls 40 auf der oberen Seite bereitgestellt und die Querschnittsansicht entlang der Linie III-III der oberen Ansicht und in die Richtung der Pfeile betrachtet auf der unteren Seite bereitgestellt. 4 ist eine Rückansicht und eine Querschnittsansicht, die das Sendemodul 40 in der ersten Ausführungsform veranschaulicht. In 4 ist die Rückansicht des Sendemoduls 40 auf der oberen Seite bereitgestellt und die Querschnittsansicht entlang der Linie IV-IV der oberen Ansicht und in die Richtung der Pfeile betrachtet auf der unteren Seite bereitgestellt. In der folgenden Beschreibung werden rechtshändige orthogonale Koordinatenachsen verwendet. Das bedeutet, in einem rechtshändigen System sind die erste Richtung x1 und die zweite Richtung y1 orthogonal zueinander und ist die dritte Richtung z1 orthogonal zu sowohl der ersten Richtung x1 als auch der zweiten Richtung y1.
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Das Sendemodul 40 beinhaltet eine Leiterplatte 16c, einen Erdleiter 16e und ein Antennensubstrat 16f zusätzlich zu der Sendeantenne 15 und der Sendeschaltungseinheit 16, die vorstehend beschrieben sind. Die Sendeschaltungseinheit 16 beinhaltet integrierte Schaltkreise (ICs) 16a der Sendeschaltungseinheit und periphere elektronische Komponenten 16b.
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Der Leistungsverteiler 3, der VCO 4, die Modulationsschaltung 5 und die Sendesteuerschaltung 6, die vorstehend beschrieben sind, sind an den Sendeschaltungseinheit-ICs 16a montiert. Die peripheren elektronischen Komponenten 16b sind andere elektronische Komponenten als die Komponenten, die an den Sendeschaltungseinheit-ICs 16a montiert sind. Die Sendeschaltungseinheit-ICs 16a sind über Lotkugeln 16d an der Leiterplatte 16c montiert. Die Leiterplatte 16c ist eine Harzplatte. Es ist zu beachten, dass die Leiterplatte 16c als die „erste Leiterplatte“ bezeichnet werden kann.
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Die Leiterplatte 16c weist eine planare Form auf. Die planare Form der Leiterplatte 16c ist ein Rechteck, bei dem die Länge Lx1 in die erste Richtung x1 größer als die Länge Ly1 in die zweite Richtung y1 ist. Die Länge Lx1 liegt im Bereich von mehreren Dutzend Millimetern bis mehreren Hundert Millimetern. Die Länge Ly1 liegt im Bereich von mehreren Millimetern bis mehreren Dutzend Millimetern.
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Die Sendeschaltungseinheit-ICs 16a und die peripheren elektronischen Komponenten 16b sind an einer der zwei Flächen der Leiterplatte 16c angeordnet. In 3 und 4 befindet sich die eine Fläche an der Hinterflächenseite des Sendemoduls 40. Eine Normale zu der Hinterfläche ist dem Inneren des Automobils 80 zugewandt, mit anderen Worten auf die Innenseite des Automobils 80 gerichtet. Der Erdleiter 16e ist an der anderen der zwei Flächen der Leiterplatte 16c bereitgestellt. In 3 und 4 befindet sich die andere Fläche an der Vorderflächenseite des Sendemoduls 40. Eine Normale zu der Vorderfläche ist auf die Außenseite des Automobils 80 gerichtet. Jedes der Leiterplatte 16c, des Erdleiters 16e und des Antennensubstrats 16f weist eine Fläche auf, die sich an der Hinterflächenseite des Sendemoduls 40 befindet und nachfolgend als die „erste Fläche“ bezeichnet wird. Jedes der Leiterplatte 16c, des Erdleiters 16e und des Antennensubstrats 16f weist eine Fläche auf, die sich an der Vorderflächenseite des Sendemoduls 40 befindet und nachfolgend als die „zweite Fläche“ bezeichnet wird. Eine Normale zu den ersten Flächen erstreckt sich in die negative dritte Richtung z1. Eine Normale zu den zweiten Flächen erstreckt sich in die positive dritte Richtung z1. Die erste Fläche verhält sich zu der zweiten Fläche wie die „Vorderfläche“ zu der „Rückfläche“.
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Der Erdleiter 16e weist eine planare Form auf. Die planare Form des Erdleiters 16e ist ein Rechteck, bei dem die Länge Lx1 in die erste Richtung x1 größer als die Länge Ly1+Ly2 in die zweite Richtung y1 ist. Die Länge Ly2 liegt im Bereich von mehreren Millimetern bis mehreren Dutzend Millimetern.
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Das Antennensubstrat 16f ist an der Seite der zweiten Fläche des Erdleiters 16e bereitgestellt. Mit anderen Worten ist der Erdleiter 16e an der Seite der ersten Fläche des Antennensubstrats 16f bereitgestellt. Das Antennensubstrat 16f ist ein Harzsubstrat. Es ist zu beachten, dass das Antennensubstrat 16f als das „erste Substrat“ bezeichnet werden kann.
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Das Antennensubstrat 16f weist eine planare Form auf. Die planare Form des Antennensubstrats 16f ist ein Rechteck, bei dem die Länge Lx1 in die erste Richtung x1 größer als die Länge Ly1+Ly2 in die zweite Richtung y1 ist. In 3 und 4 weist das Antennensubstrat 16f die gleiche Form auf wie der Erdleiter 16e, doch es kann kleiner oder größer als der Erdleiter 16e sein.
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Die Sendeantenne 15 ist an der Seite der zweiten Fläche des Antennensubstrats 16f angeordnet. Die Sendeantenne 15 beinhaltet vierundsechzig Antennenelemente 63. Ein Beispiel für jedes Antennenelement 63 ist eine Patchantenne. Die vierundsechzig Antennenelemente 63 sind in sechzehn Reihen entlang der ersten Richtung x1 und in vier Reihen entlang der zweiten Richtung y1 an der zweiten Fläche des Antennensubstrats 16f angeordnet. Es ist zu beachten, dass die Anzahl der Antennenelemente 63 und die Anzahl der Arrays entlang der ersten Richtung x1 und der zweiten Richtung y1 lediglich Beispiele sind. Die Anzahl der Elemente und die Anzahl der Arrays können auf der folgenden Grundlage bestimmt werden: der Richtcharakteristik der Sendeantenne 15 in einer Ebene, die die erste Richtung x1 und die dritte Richtung z1 beinhaltet; und der Richtcharakteristik der Sendeantenne 15 in einer Ebene, die die zweite Richtung y1 und die dritte Richtung z1 beinhaltet.
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In der Konfiguration des Sendemoduls 40, die in 3 und 4 veranschaulicht ist, ist der durch den Bereich „A“ angegebene Abschnitt in der A-Säule 83 untergebracht und der durch den Bereich „B“ angegebene Abschnitt der Windschutzscheibe 81 gegenüber freigelegt. Der Bereich „A“ und der Bereich „B“ überlappen sich nicht. Mit anderen Worten sind die vierundsechzig Antennenelemente 63 nicht in einem entsprechenden Bereich an der Rückflächenseite des Antennensubstrats 16f angeordnet, wobei dieser entsprechende Bereich dem Bereich „A“ entspricht, in dem die Leiterplatte 16c angeordnet ist. Diese Konfiguration stellt den reduzierten Abschnitt des Sendemoduls 40 bereit, der der Windschutzscheibe 81 gegenüber freigelegt ist, wodurch verhindert wird, dass das an der Windschutzscheibe 81 montierte Sendemodul 40 die Sicht vom Fahrersitz aus behindert. Zusätzlich kann die Sendeschaltungseinheit 16, die in die dritte Richtung z1 dicker als die Sendeantenne 15 ist, in der A-Säule 83 untergebracht sein. Dies kann die Montierbarkeit der Radarvorrichtung 100 an dem Automobil 80 verbessern. Dies kann zudem die Bearbeitbarkeit beim Montieren der Radarvorrichtung 100 an dem Automobil 80 verbessern.
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In der Konfiguration des Sendemoduls 40, die in 3 und 4 veranschaulicht ist, ist der Erdleiter 16e bereitgestellt. Das Vorhandensein des Erdleiters 16e erleichtert das Ausgestalten der Sendeantenne 15. In der Konfiguration des Sendemoduls 40, die in 3 und 4 veranschaulicht ist, kann der Erdleiter 16e jedoch nicht bereitgestellt sein. Das Nichtvorhandensein des Erdleiters 16e vereinfacht die Konfiguration des Sendemoduls 40.
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Das Antennensubstrat 16f kann unter Verwendung eines transparenten Substrats konfiguriert sein. In einem Fall, in dem das Antennensubstrat 16f ein transparentes Substrat ist und der Erdleiter 16e nicht bereitgestellt ist, kann jedes der Vielzahl von Antennenelementen 63 an der Seite der ersten Fläche des Antennensubstrats 16f angeordnet sein. Da das transparente Substrat eine hohe Funkwellenpermeabilität aufweist, können die Antennenelemente 63 an der Seite der ersten Fläche des Antennensubstrats 16f angeordnet sein.
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Im Fall der Konfiguration, in der die Antennenelemente 63 an der Seite der ersten Fläche des Antennensubstrats 16f angeordnet sind, ist kein Vorsprung an der Seite der zweiten Fläche des Antennensubstrats 16f vorhanden. Deshalb kann die zweite Fläche des Antennensubstrats 16f so ausgebildet sein, dass sie mit der Krümmung der Windschutzscheibe 81 übereinstimmt. Dies kann die Bearbeitbarkeit beim Montieren der Sendeantenne 15 an dem Automobil 80 verbessern.
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Als Nächstes wird die Konfiguration des Empfangsmoduls 50 in der ersten Ausführungsform unter Bezugnahme auf 5 und 6 beschrieben. 5 ist eine Vorderansicht und eine Querschnittsansicht, die das Empfangsmodul 50 in der ersten Ausführungsform veranschaulicht. In 5 ist die Vorderansicht des Empfangsmoduls 50 auf der linken Seite bereitgestellt und die Querschnittsansicht entlang der Linie V-V der linken Ansicht und in die Richtung der Pfeile betrachtet auf der rechten Seite bereitgestellt. 6 ist eine Rückansicht und eine Querschnittsansicht, die das Empfangsmodul 50 in der ersten Ausführungsform veranschaulicht. In 6 ist die Rückansicht des Empfangsmoduls 50 auf der linken Seite bereitgestellt und die Querschnittsansicht entlang der Linie VI-VI der linken Ansicht und in die Richtung der Pfeile betrachtet auf der rechten Seite bereitgestellt. In der folgenden Beschreibung werden rechtshändige orthogonale Koordinatenachsen verwendet. Das bedeutet, in einem rechtshändigen System sind die vierte Richtung x2 und die fünfte Richtung y2 orthogonal zueinander und ist die sechste Richtung z2 orthogonal zu sowohl der vierten Richtung x2 als auch der fünften Richtung y2.
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Das Empfangsmodul 50 beinhaltet eine Leiterplatte 19c, einen Erdleiter 19e und ein Antennensubstrat 19f zusätzlich zu der Empfangsantenne 17 und der Empfangsschaltungseinheit 19, die vorstehend beschrieben sind. Die Empfangsschaltungseinheit 19 beinhaltet Empfangsschaltungseinheit-ICs 19a und periphere elektronische Komponenten 19b.
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Die Mischer 7-1 bis 7-n, der VCO 8, die Modulationsschaltung 9, die Basisbandverstärker 10-1 bis 10-n und die ADCs 11-1 bis 11-n, die vorstehend beschrieben sind, sind an den Empfangsschaltungseinheit-ICs 19a montiert. Die peripheren elektronischen Komponenten 19b sind andere elektronische Komponenten als die Komponenten, die an den Empfangsschaltungseinheit-ICs 19a montiert sind. Die Empfangsschaltungseinheit-ICs 19a sind über Lotkugeln 19d an der Leiterplatte 19c montiert. Die Leiterplatte 19c ist eine Harzplatte. Es ist zu beachten, dass die Leiterplatte 19c als die „zweite Leiterplatte“ bezeichnet werden kann.
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Die Leiterplatte 19c weist eine planare Form auf. Die planare Form der Leiterplatte 19c ist ein Rechteck, bei dem die Länge Lx2 in die vierte Richtung x2 größer als die Länge Ly3 in die fünfte Richtung y2 ist. Die Länge Lx2 liegt im Bereich von mehreren Dutzend Millimetern bis mehreren Hundert Millimetern. Die Länge Ly3 liegt im Bereich von mehreren Millimetern bis mehreren Dutzend Millimetern.
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Die Empfangsschaltungseinheit-ICs 19a und die peripheren elektronischen Komponenten 19b sind an einer der zwei Flächen der Leiterplatte 19c angeordnet. In 5 und 6 befindet sich die eine Fläche an der Hinterflächenseite des Empfangsmoduls 50. Eine Normale zu der Hinterfläche ist dem Inneren des Automobils 80 zugewandt, mit anderen Worten auf die Innenseite des Automobils 80 gerichtet. Der Erdleiter 19e ist an der anderen der zwei Flächen der Leiterplatte 19c bereitgestellt. In 5 und 6 befindet sich die andere Fläche an der Vorderflächenseite des Empfangsmoduls 50. Eine Normale zu der Vorderfläche ist auf die Außenseite des Automobils 80 gerichtet. Jedes der Leiterplatte 19c, des Erdleiters 19e und des Antennensubstrats 19f weist eine Fläche auf, die sich an der Hinterflächenseite des Empfangsmoduls 50 befindet und nachfolgend als die „dritte Fläche“ bezeichnet wird. Jedes der Leiterplatte 19c, des Erdleiters 19e und des Antennensubstrats 19f weist eine Fläche auf, die sich an der Vorderflächenseite des Empfangsmoduls 50 befindet und nachfolgend als die „vierte Fläche“ bezeichnet wird. Eine Normale zu den dritten Flächen erstreckt sich in die negative sechste Richtung z2. Eine Normale zu den vierten Flächen erstreckt sich in die positive sechste Richtung z2. Die dritte Fläche verhält sich zu der vierten Fläche wie die „Vorderfläche“ zu der „Rückfläche“.
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Der Erdleiter 19e weist eine planare Form auf. Die planare Form des Erdleiters 19e ist ein Rechteck, bei dem die Länge Lx2 in die vierte Richtung x2 größer als die Länge Ly3+Ly4 in die fünfte Richtung y2 ist. Die Länge Ly4 liegt im Bereich von mehreren Millimetern bis mehreren Dutzend Millimetern.
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Das Antennensubstrat 19f ist an der Seite der vierten Fläche des Erdleiters 19e bereitgestellt. Mit anderen Worten ist der Erdleiter 19e an der Seite der dritten Fläche des Antennensubstrats 19f bereitgestellt. Das Antennensubstrat 19f ist ein Harzsubstrat. Es ist zu beachten, dass das Antennensubstrat 19f als das „zweite Substrat“ bezeichnet werden kann.
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Das Antennensubstrat 19f weist eine planare Form auf. Die planare Form des Antennensubstrats 19f ist ein Rechteck, bei dem die Länge Lx2 in die vierte Richtung x2 größer als die Länge Ly3+Ly4 in die fünfte Richtung y2 ist. In 5 und 6 weist das Antennensubstrat 19f die gleiche Form auf wie der Erdleiter 19e, doch es kann kleiner oder größer als der Erdleiter 19e sein.
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Die Empfangsantenne 17 ist an der Seite der vierten Fläche des Antennensubstrats 19f angeordnet. Die Empfangsantenne 17 beinhaltet sechsundneunzig Antennenelemente 73. Ein Beispiel für jedes Antennenelement 73 ist eine Patchantenne. Die sechsundneunzig Antennenelemente 73 sind in sechzehn Reihen entlang der vierten Richtung x2 und in sechs Reihen entlang der fünften Richtung y2 an der vierten Fläche des Antennensubstrats 19f angeordnet. Die Anzahl der Antennenelemente 73 und die Anzahl der Arrays entlang der vierten Richtung x2 und der fünften Richtung y2 sind lediglich Beispiele. Die Anzahl der Elemente und die Anzahl der Arrays können auf der folgenden Grundlage bestimmt werden: der Richtcharakteristik der Empfangsantenne 17 in einer Ebene, die die vierte Richtung x2 und die sechste Richtung z2 beinhaltet; und der Richtcharakteristik der Empfangsantenne 17 in einer Ebene, die die fünfte Richtung y2 und die sechste Richtung z2 beinhaltet.
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In der Konfiguration des Empfangsmoduls, die in 5 und 6 veranschaulicht ist, ist der durch den Bereich „C“ angegebene Abschnitt in dem Dach 82 untergebracht und der durch den Bereich „D“ angegebene Abschnitt der Windschutzscheibe 81 gegenüber freigelegt. Der Bereich „C“ und der Bereich „D“ überlappen sich nicht. Mit anderen Worten sind die sechsundneunzig Antennenelemente 73 nicht in einem entsprechenden Bereich an der Rückflächenseite des Antennensubstrats 19f angeordnet, wobei dieser entsprechende Bereich dem Bereich „C“ entspricht, in dem die Leiterplatte 19c angeordnet ist. Diese Konfiguration stellt den reduzierten Abschnitt des Empfangsmoduls 50 bereit, der der Windschutzscheibe 81 gegenüber freigelegt ist, wodurch verhindert wird, dass das an der Windschutzscheibe 81 montierte Empfangsmodul 50 die Sicht vom Fahrersitz aus behindert. Zusätzlich kann die Empfangsschaltungseinheit 19, die in die sechste Richtung z2 dicker als die Empfangsantenne 17 ist, in dem Dach 82 untergebracht sein. Dies kann die Montierbarkeit der Radarvorrichtung 100 an dem Automobil 80 verbessern. Dies kann zudem die Bearbeitbarkeit beim Montieren der Radarvorrichtung 100 an dem Automobil 80 verbessern.
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In der Konfiguration des Empfangsmoduls, die in 5 und 6 veranschaulicht ist, ist der Erdleiter 19e bereitgestellt. Das Vorhandensein des Erdleiters 19e erleichtert das Ausgestalten der Empfangsantenne 17. In der Konfiguration des Empfangsmoduls, die in 5 und 6 veranschaulicht ist, kann der Erdleiter 19e jedoch nicht bereitgestellt sein. Das Nichtvorhandensein des Erdleiters 19e vereinfacht die Konfiguration des Empfangsmoduls 50.
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Das Antennensubstrat 19f kann unter Verwendung eines transparenten Substrats konfiguriert sein. In einem Fall, in dem das Antennensubstrat 19f ein transparentes Substrat ist und der Erdleiter 19e nicht bereitgestellt ist, kann jedes der Vielzahl von Antennenelementen 73 an der Seite der dritten Fläche des Antennensubstrats 19f angeordnet sein. Da das transparente Substrat eine hohe Funkwellenpermeabilität aufweist, können die Antennenelemente 73 an der Seite der dritten Fläche des Antennensubstrats 19f angeordnet sein.
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Im Fall der Konfiguration, in der die Antennenelemente 73 an der Seite der dritten Fläche des Antennensubstrats 19f angeordnet sind, ist kein Vorsprung an der Seite der vierten Fläche des Antennensubstrats 19f vorhanden. Deshalb kann die vierte Fläche des Antennensubstrats 19f so ausgebildet sein, dass sie mit der Krümmung der Windschutzscheibe 81 übereinstimmt. Dies kann die Bearbeitbarkeit beim Montieren der Empfangsantenne 17 an dem Automobil 80 verbessern.
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Als Nächstes wird das Konzept von Sendekanälen und Empfangskanälen in der ersten Ausführungsform unter Bezugnahme auf 7 und 8 beschrieben. 7 ist eine Darstellung zum Erläutern des Konzepts von Sendekanälen in der ersten Ausführungsform. 7 stellt die Sendeantenne 15 dar, die aus dem in 3 veranschaulichten Sendemodul 40 extrahiert ist. 8 ist eine Darstellung zum Erläutern des Konzepts von Empfangskanälen in der ersten Ausführungsform. 8 stellt die Empfangsantenne 17 dar, die aus dem in 5 veranschaulichten Empfangsmodul 50 extrahiert ist.
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In 7 sind eine erste Sendeantennenelementgruppe 63a, die aus vier Antennenelementen 63 besteht, die in der zweiten Richtung y1 ausgerichtet sind, und eine zweite Sendeantennenelementgruppe 63b, die aus vier Antennenelementen 63 besteht, die in der zweiten Richtung y1 ausgerichtet sind, durch eine Leitung 64 miteinander verbunden. Ein Beispiel für die Leitung 64 ist eine Mikrostreifenleitung. Die Sendeantennenelementgruppe, die die acht Antennenelemente 63 beinhaltet, die durch eine gestrichelte Linie 65 umgeben sind, definiert einen Sendekanal. 7 veranschaulicht eine Konfiguration, die acht Sendekanäle beinhaltet. Das bedeutet, die Anzahl von Sendekanälen m beträgt in diesem Beispiel acht.
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In dem Beispiel aus 7 sind die erste Sendeantennenelementgruppe 63a und die zweite Sendeantennenelementgruppe 63b zueinander benachbart. Es ist jedoch nicht erforderlich, dass die erste Sendeantennenelementgruppe 63a und die zweite Sendeantennenelementgruppe 63b zueinander benachbart sind. 7 veranschaulicht zudem eine dritte Sendeantennenelementgruppe 63c und eine vierte Sendeantennenelementgruppe 63d. Die erste Sendeantennenelementgruppe 63a und die dritte Sendeantennenelementgruppe 63c können den ersten Sendekanal definieren und die zweite Sendeantennenelementgruppe 63b und die vierte Sendeantennenelementgruppe 63d können den zweiten Sendekanal definieren. Alternativ können die erste Sendeantennenelementgruppe 63b, die zweite Sendeantennenelementgruppe 63b und die dritte Sendeantennenelementgruppe 63c den ersten Sendekanal definieren und können die zweite Sendeantennenelementgruppe 63b, die dritte Sendeantennenelementgruppe 63c und die vierte Sendeantennenelementgruppe 63d den zweiten Sendekanal definieren.
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In 8 sind eine erste Empfangsantennenelementgruppe 73a, die aus sechs Antennenelementen 73 besteht, die in der fünften Richtung y2 ausgerichtet sind, und eine zweite Empfangsantennenelementgruppe 73b, die aus sechs Antennenelementen 73 besteht, die in der fünften Richtung y2 ausgerichtet sind, durch eine Leitung 74 miteinander verbunden. Ein Beispiel für die Leitung 74 ist eine Mikrostreifenleitung. Die Empfangsantennenelementgruppe, die die 12 Antennenelemente 73 beinhaltet, die durch eine gestrichelte Linie 75 umgeben sind, definiert einen Empfangskanal. 8 ist eine Konfiguration, die 12 Empfangskanäle beinhaltet. Das bedeutet, die Anzahl von Empfangskanälen n beträgt in diesem Beispiel 12.
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In dem Beispiel aus 8 sind die erste Empfangsantennenelementgruppe 73a und die zweite Empfangsantennenelementgruppe 73b zueinander benachbart. Es ist jedoch nicht erforderlich, dass die erste Empfangsantennenelementgruppe 73a und die zweite Empfangsantennenelementgruppe 73b zueinander benachbart sind. 8 veranschaulicht zudem eine dritte Empfangsantennenelementgruppe 73c und eine vierte Empfangsantennenelementgruppe 73d. Die erste Empfangsantennenelementgruppe 73a und die dritte Empfangsantennenelementgruppe 73c können den ersten Empfangskanal definieren und die zweite Empfangsantennenelementgruppe 73b und die vierte Empfangsantennenelementgruppe 73d können den zweiten Empfangskanal definieren. Alternativ können die erste Empfangsantennenelementgruppe 73b, die zweite Empfangsantennenelementgruppe 73b und die dritte Empfangsantennenelementgruppe 73c den ersten Empfangskanal definieren und können die zweite Empfangsantennenelementgruppe 73b, die dritte Empfangsantennenelementgruppe 73c und die vierte Empfangsantennenelementgruppe 73d den zweiten Empfangskanal definieren.
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9 ist eine Darstellung zum Erläutern des Konzepts einer virtuellen zweidimensionalen Flächenantenne 90 in der ersten Ausführungsform. Die virtuelle zweidimensionale Flächenantenne kann umgesetzt werden, indem das Konzept von Sendekanälen und Empfangskanälen genutzt wird.
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Man nehme an, eine zum Boden parallele Ebene, d. h. eine Fläche, die die Reifen (nicht veranschaulicht) des Automobils 80 berührt, wird als die horizontale Ebene bezeichnet. Von den zu der horizontalen Ebene orthogonalen Ebenen wird die Ebene, die die Fahrtrichtung des Automobils 80 beinhaltet, das in einer geraden Linie fährt, als die vertikale Ebene bezeichnet. Wie vorstehend erwähnt, beinhaltet die Sendeantenne 15 eine Vielzahl von Sendekanälen. In der Sendeantenne 15 wird jedem der Vielzahl von Sendekanälen Leistung zugeführt. Falls Leistung unter Verwendung unterschiedlicher Anregungsphasen für die Vielzahl von Sendekanälen zugeführt wird, kann Strahlabtastung in der vertikalen Ebene an der Sendeantenne 15 durchgeführt werden.
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Wie vorstehend erwähnt, beinhaltet die Empfangsantenne 17 eine Vielzahl von Empfangskanälen. Falls der Empfang an jedem der Vielzahl von Empfangskanälen durchgeführt wird, kann Strahlabtastung in der horizontalen Ebene an der Empfangsantenne 17 durchgeführt werden.
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Deshalb kann die Radarvorrichtung 100 gemäß der ersten Ausführungsform die Richtcharakteristik sowohl in der vertikalen Ebene als auch in der horizontalen Ebene steuern, indem Strahlabtastung in der vertikalen Ebene unter Verwendung der Sendeantenne 15 durchgeführt wird und indem Strahlabtastung in der horizontalen Ebene unter Verwendung der Empfangsantenne 17 durchgeführt wird.
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Die Richtcharakteristik der Sendeantenne 15 kann gesteuert werden, indem bewirkt wird, dass die Vielzahl von Sendekanälen der Sendeantenne 15 Funkwellen mit unterschiedlichen Phasen emittiert. Die Emission von Funkwellen aus der Vielzahl von Sendekanälen der Sendeantenne 15 kann unter Verwendung von Zeitteilung durchgeführt werden, wobei in diesem Fall, nachdem Funkwellen durch die Empfangsantenne 17 empfangen worden sind, eine Vielzahl von Digitalsignalen, die den empfangenen Funkwellen entspricht, rekonstruiert werden kann. Jeder der Vielzahl von Sendekanälen der Sendeantenne 15 kann Funkwellen emittieren, die unterschiedliche Codes aufweisen, wobei in diesem Fall, nachdem Funkwellen durch die Empfangsantenne 17 empfangen worden sind, Signale, die den jeweiligen Kanälen entsprechen, auf der Grundlage der Codes getrennt werden können.
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Da sich die Positionen der Vielzahl von Sendekanälen der Sendeantenne 15 voneinander unterscheiden, emittiert die Sendeantenne 15 Funkwellen mit unterschiedlichen Phasen in unterschiedliche Richtungen. Deshalb variiert die Phase des Signals, das jeder der durch die Empfangsantenne 17 empfangenen Funkwellen entspricht, je nach dem Sendekanal der Sendeantenne 15. Das bedeutet, aus den durch die Empfangsantenne 17 empfangenen Funkwellen werden Signale erlangt, die äquivalent zu Signalen sind, die durch die in 9 veranschaulichte virtuelle zweidimensionale Flächenantenne 90 empfangen werden.
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In 9 stellt jedes durch eine gestrichelte Linie umgebene Teil einen virtuellen Sende-/Empfangskanal dar. Jedem Sende-/Empfangskanal ist eine Beschriftung „Rp, q“ unter Verwendung einer natürlichen Zahl p und einer natürlichen Zahl q zugewiesen. Die natürliche Zahl p der Beschriftung „Rp, q“ gibt die Kennzahl des Sendekanals an und die natürliche Zahl q der Beschriftung „Rp, q“ gibt die Kennzahl des Empfangskanals an.
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In 9 stellt die virtuelle Empfangsantenne in der ersten Zeile und der ersten Spalte die Antenne in einem Fall dar, in dem ein Signal aus dem ersten Sendekanal der Sendeantenne 15 an dem ersten Empfangskanal der Empfangsantenne 17 empfangen wird. Die virtuelle Empfangsantenne in der zweiten Zeile und der zweiten Spalte stellt die Antenne in einem Fall dar, in dem ein Signal aus dem zweiten Sendekanal der Sendeantenne 15 an dem zweiten Empfangskanal der Empfangsantenne 17 empfangen wird. Das Gleiche gilt für die anderen. Der Winkel einer reflektierten Welle wird geschätzt, indem das Signal, das der virtuellen zweidimensionalen Flächenantenne aus 9 entspricht, mit der Phase zum Bilden eines Strahls in eine willkürliche Richtung multipliziert wird. Da die Sendeantennenelementgruppen, die die Sendekanäle definieren, und die Empfangsantennenelementgruppen, die die Empfangskanäle definieren, virtuell und zweidimensional angeordnet sind, können Strahlen nicht nur in der horizontalen und vertikalen Ebene gebildet werden, sondern auch in Schrägrichtungen.
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Wie vorstehend beschrieben, beinhaltet die Radarvorrichtung 100 gemäß der ersten Ausführungsform die Sendeantenne und die Sendeschaltungseinheit, die entlang der ersten Seite der Windschutzscheibe des Automobils angeordnet sind, und die Empfangsantenne und die Empfangseinheit, die entlang der zweiten Seite der Windschutzscheibe des Automobils angeordnet sind. Die erste Seite ist eine der zwei Seiten von den vier Seiten der Windschutzscheibe, wobei diese zwei Seiten nicht parallel zum Boden sind. Die zweite Seite ist die obere der zwei Seiten von den vier Seiten der Windschutzscheibe, wobei diese zwei Seiten parallel zum Boden sind. Die Sendeantenne und die Empfangsantenne sind an der Windschutzscheibe freigelegt. Die Sendeschaltungseinheit und die Empfangseinheit sind in den Strukturen untergebracht, die das Automobil abstützen. Die Windschutzscheibe weist eine größere Fläche auf als der vordere Kühlergrill und der Stoßfänger, womit flexible Anordnungen ermöglicht werden. Deshalb kann die Radarvorrichtung 100 gemäß der ersten Ausführungsform an einer beliebigen Stelle an dem Automobil montiert werden, was effektiv ist.
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Zweite Ausführungsform
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10 ist eine Darstellung, die ein Beispiel für eine Situation veranschaulicht, in der eine Radarvorrichtung 100A gemäß der zweiten Ausführungsform in dem Automobil 80 angeordnet ist. Wie in 10 veranschaulicht, beinhaltet die Radarvorrichtung 100A Sendemodule 40a, 40b und 40c, das Empfangsmodul 50 und das Verbindungskabel 52. Jedes der Sendemodule 40a, 40b und 40c ist die gleiche Komponente wie das in der ersten Ausführungsform beschriebene Sendemodul 40. Das bedeutet, die Radarvorrichtung 100A gemäß der zweiten Ausführungsform verwendet drei separate Sendemodule, von denen es sich bei jedem um das in der ersten Ausführungsform beschriebene Sendemodul 40 handelt. Wie in der ersten Ausführungsform beinhaltet jedes der Sendemodule 40a, 40b und 40c die Sendeschaltungseinheit 16, die in der A-Säule 83 untergebracht ist, und die Sendeantenne 15, die an der Windschutzscheibe 81 freigelegt ist. Somit bildet die Radarvorrichtung 100A gemäß der zweiten Ausführungsform eine virtuelle zweidimensionale Flächenantenne unter Verwendung der drei Sendemodule 40 und des einen Empfangsmoduls 50.
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11 ist eine Darstellung zum Erläutern des Konzepts einer virtuellen zweidimensionalen Flächenantenne 90A in der zweiten Ausführungsform.
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In 11 stellt der virtuelle Sende-/Empfangskanal in der ersten Zeile und der ersten Spalte den Sende-/Empfangskanal in einem Fall dar, in dem ein Signal aus dem ersten Sendekanal der Sendeantenne 15 des Sendemoduls 40a an dem ersten Empfangskanal der Empfangsantenne 17 empfangen wird. Der virtuelle Sende-/Empfangskanal in der achten Zeile und der achten Spalte stellt den Sende-/Empfangskanal in einem Fall dar, in dem ein Signal aus dem achten Sendekanal der Sendeantenne 15 des Sendemoduls 40a an dem achten Empfangskanal der Empfangsantenne 17 empfangen wird.
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Ferner stellt in 11 der virtuelle Sende-/Empfangskanal in der neunten Zeile und der ersten Spalte den Sende-/Empfangskanal in einem Fall dar, in dem ein Signal aus dem ersten Sendekanal der Sendeantenne 15 des Sendemoduls 40b an dem ersten Empfangskanal der Empfangsantenne 17 empfangen wird. Indem die Sendeantenne 15 des Sendemoduls 40a und die Sendeantenne 15 des Sendemoduls 40b als eine virtuelle Sendeantenne 15 betrachtet werden, ermöglicht dies, dass der erste Sendekanal der Sendeantenne 15 des Sendemoduls 40b virtuell als der neunte Sendekanal gehandhabt wird. Deshalb kann dieser virtuelle Sende-/Empfangskanal mit der zugewiesenen Beschriftung „R9, 1“ gehandhabt werden. Das Gleiche gilt für die anderen.
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Ferner stellt in 11 der virtuelle Sende-/Empfangskanal in der siebzehnten Zeile und der ersten Spalte den Sende-/Empfangskanal in einem Fall dar, in dem ein Signal aus dem ersten Sendekanal der Sendeantenne 15 des Sendemoduls 40c an dem ersten Empfangskanal der Empfangsantenne 17 empfangen wird. Indem die Sendeantenne 15 des Sendemoduls 40a, die Sendeantenne 15 des Sendemoduls 40b und die Sendeantenne 15 des Sendemoduls 40c als eine virtuelle Sendeantenne 15 betrachtet werden, ermöglicht dies, dass der erste Sendekanal der Sendeantenne 15 des Sendemoduls 40c virtuell als der siebzehnte Sendekanal gehandhabt wird. Deshalb kann dieser virtuelle Sende-/Empfangskanal mit der zugewiesenen Beschriftung „R17, 1“ gehandhabt werden. Das Gleiche gilt für die anderen.
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Unter Bezugnahme auf 10 sind die Sendemodule 40a, 40b und 40c entlang der A-Säule 83 angeordnet, was die Länge der Sendeantenne 15 in die erste Richtung x1 erweitert, nämlich die Längslänge der Sendeantenne 15. Im Allgemeinen ist die Fläche einer Antenne im Wesentlichen proportional zu ihrem Gewinn und der beobachtbare Abstand nimmt zu, wenn die Fläche größer wird. Deshalb kann die Erweiterung der Längslänge der Sendeantenne 15 die Detektionsleistung verbessern.
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Zusätzlich kann die Erweiterung der Längslänge der Sendeantenne 15 die Strahlbreite in der vertikalen Ebene reduzieren, sodass die Auflösung in der vertikalen Ebene verbessert werden kann.
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Obwohl 10 ein Beispiel veranschaulicht, in dem die drei Sendemodule 40 und das eine Empfangsmodul 50 die virtuelle zweidimensionale Flächenantenne 90A definieren, ist die vorliegende Erfindung nicht auf diese Konfiguration beschränkt. Die Anzahl der Sendemodule 40 kann eine andere als drei sein und die Anzahl der Empfangsmodule 50 kann eine Mehrzahl sein. Die Mehrzahl von Empfangsmodulen 50 kann die Detektionsleistung und die Auflösung in der horizontalen Ebene mehr verbessern als das eine Empfangsmodul 50.
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Wie vorstehend beschrieben, kann die Radarvorrichtung 100A gemäß der zweiten Ausführungsform die virtuelle zweidimensionale Flächenantenne 90A unter Verwendung der Vielzahl von Sendeantennenelementgruppen, die die Sendekanäle definieren, und der Vielzahl von Empfangsantennenelementgruppen, die die Empfangskanäle definieren, bilden. Folglich kann die Wirkung des Verbesserns der Detektionsleistung, der Auflösung in der vertikalen Ebene und der Auflösung in der Ebene erzielt werden.
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Es ist zu beachten, dass die in den vorstehend erwähnten Ausführungsformen beschriebenen Konfigurationen Beispiele für die Inhalte der vorliegenden Erfindung angeben. Die Konfigurationen können mit einer anderen hinlänglich bekannten Technik kombiniert werden und einige der Konfigurationen können in einem Ausmaß, das nicht vom Kern der vorliegenden Erfindung abweicht, weggelassen oder geändert werden.
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Bezugszeichenliste
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1, 1-1 bis 1-m Sendeelementantenne; 2, 2-1 bis 2-n Empfangselementantenne; 3 Leistungsverteiler; 4, 8 VCO; 5, 9 Modulationsschaltung; 6 Sendesteuerschaltung; 7-1 bis 7-n Mischer; 10-1 bis 10-n Basisbandverstärker; 11-1 bis 11-n ADC; 12 Empfangssteuerschaltung; 13 Referenzoszillator; 14 Mikrocontroller; 15 Sendeantenne; 16 Sendeschaltungseinheit; 16a Sendeschaltungseinheit-IC; 16b, 19b periphere elektronische Komponente; 16c, 19c Leiterplatte; 16d, 19d Lotkugel; 16e, 19e Erdleiter; 16f, 19f Antennensubstrat; 17 Empfangsantenne; 18 Empfangseinheit; 19 Empfangsschaltungseinheit; 19a Empfangsschaltungseinheit-IC; 20 Signalverarbeitungseinheit; 22 nichtflüchtiger Speicher; 40, 40a, 40b, 40c Sendemodul; 50 Empfangsmodul; 52 Verbindungskabel; 63, 73 Antennenelement; 63a erste Sendeantennenelementgruppe; 63b zweite Sendeantennenelementgruppe; 63c dritte Sendeantennenelementgruppe; 63d vierte Sendeantennenelementgruppe; 64, 74 Leitung; 73a erste Empfangsantennenelementgruppe; 73b zweite Empfangsantennenelementgruppe; 73c dritte Empfangsantennenelementgruppe; 73d vierte Empfangsantennenelementgruppe; 80 Automobil; 81 Windschutzscheibe; 81a erste Seite; 81b zweite Seite; 82 Dach; 83 A-Säule; 90, 90A zweidimensionale Flächenantenne; 100, 100A Radarvorrichtung.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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