DE60130396T2

DE60130396T2 - Kostengünstiges Radar, insbesondere für hochauflösende Bilderzeugung

Info

Publication number: DE60130396T2
Application number: DE60130396T
Authority: DE
Inventors: Pascal Cornic; Philippe Laviec; Dominique Lo-Hine Tong
Original assignee: Thales SA
Current assignee: Thales SA
Priority date: 2000-04-18
Filing date: 2001-04-12
Publication date: 2008-06-12
Anticipated expiration: 2021-04-13
Also published as: FR2807841B1; US6429805B1; EP1152258B1; ATE373245T1; FR2807841A1; EP1152258A1; DE60130396D1; JP2001356166A

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein kostengünstiges Radar, insbesondere mit hochauflösender Bilderzeugung. Sie betrifft insbesondere Überwachungsradars im Nahbereich, wie zum Beispiel die Überwachung eines Bahnübergangs, von Kreuzungen oder eines Parkplatzes.
Es gibt im Straßennetz noch viele Bahnübergänge, manuell oder automatisch. Es ereignen sich leider immer wieder Unfälle. Um die Unfallgefahr zu verringern, kann es vorteilhaft sein, über Überwachungsmittel der Bahnübergänge zu verfügen, wobei diese Mittel außerdem den Verkehrszustand in der Umgebung der Bahnübergänge an die sich nähernden Züge übertragen. Diese Überwachungsmittel müssen insbesondere jederzeit, Tag und Nacht, betriebsbereit sein. Ein Bilderzeugungsradar entspricht diesen Anforderungen.
Es gibt mehrere Typen von Bilderzeugungsradaren, insbesondere können diese Radare von folgenden Typen sein:
Radare mit mechanischer Abtastung;
Radare mit elektronischer Abtastung;
Radare mit Strahlformung durch Berechnung (FFC).
Die Radare mit mechanischer Abtastung erlauben es nicht, ein sofortiges Bild der beobachteten Szene zu erhalten. Sie sind außerdem teuer aufgrund des Vorhandenseins der mechanischen Elemente, die notwendig sind, um die Antenne zu bewegen. Schließlich sind sie mäßig zuverlässig, insbesondere aufgrund dieser mechanischen Elemente.
Die Radare mit elektronischer Abtastung erlauben es ihrerseits, ein praktisch sofortiges Bild der beobachteten Szene zu erhalten. Sie verwenden aber komplexe elektronische Schaltungen und erfordern sehr hohe Herstellungszwänge, die mit der Überwachung der Phase und der Amplitude bei jedem strahlenden Element der Antenne verbunden sind, was sie teuer macht und ihr Anwendungsgebiet begrenzt.
Die Radare mit Strahlformung durch Berechnung ermöglichen es, ein sofortiges Bild der beobachteten Szene zu erhalten. Die Überwachung der Phase und der Amplitude an jedem Element der Empfangsantenne wird direkt durch den Algorithmus der Strahlformung durch Berechnung durchführt, und die Dispersionen der Antenne und der analogen Empfangskanäle können durch diese Verarbeitung kompensiert werden. Diese Radare verwenden aber einen heterodynen Empfang. Daher folgt auf jedes Element der Empfangsantenne eine komplexe Empfangskette, die insbesondere Misch-, Verstärkungs-, Filterungs- und Codiermittel aufweist. Die Kosten dieses Radartyps sind also hoch.
Die Patentanmeldung EP-A-0 919 828 offenbart ein Radarsystem, das Mittel zur Formung eines Sendestrahls aufweist, der mehreren Antennenelementen zugeordnet ist.
Es ist ein Ziel der Erfindung, die Herstellung eines wirtschaftlichen Bilderzeugungsradars vom Typ mit Strahlformung durch Berechnung zu ermöglichen.
Zu diesem Zweck hat die Erfindung ein Radar zum Gegenstand, das Mittel zur Strahlformung durch Berechnung aufweist, die N Kanälen mit homodynem Empfang zugeordnet sind, wobei jeder Kanal ein Empfangssignal an die Mittel zur Strahlformung durch Berechnung liefert, wobei die Sendeantenne so angeordnet ist, dass ihr Abstand sich von einer Empfangsantenne zur nächsten vergrößert. Der Zwischenraum zwischen den Antennen ist so definiert, dass der homodyne Verlust in eine Richtung ausgerichtet wird, die sich in einer Winkelzone des Raums befindet, die nicht vom Radar verarbeitet wird.
Der Abstand der Sendeantenne erhöht sich zum Beispiel regelmäßig von einer Empfangsantenne zur nächsten. Insbesondere sind die Antennen der Empfangskanäle zum Beispiel mit einem im Wesentlichen konstanten Zwischenraum d zwischen zwei aufeinander folgenden Antennen fluchtend ausgerichtet.
Vorteilhafterweise nutzt das Radar den homodynen Verlust, um einen Selbsttest der Sende-Empfangs-Funktion durchzuführen.
In einer Ausführungsform werden die Empfangsantennen zum Beispiel auf der gleichen gedruckten Schaltung hergestellt.
Die Erfindung hat insbesondere die Hauptvorteile, dass sie eine hohe Auflösung in einem großen Frequenzband erlaubt, dass sie sich an viele Anwendungen anpasst, dass sie eine sehr gute Herstellungsreproduzierbarkeit ermöglicht, dass sie eine große Betriebssicherheit ermöglicht, und dass sie einen modularen Betrieb des Radars erlaubt.
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung gehen mit Hilfe der nachfolgenden Beschreibung unter Betrachtung der beiliegenden Zeichnungen hervor. Es zeigen:
1 durch eine Schemadarstellung ein mögliches Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Radars;
2 eine Darstellung der Elementarstrahlen von Antennen eines erfindungsgemäßen Radars;
3 eine Darstellung der Anordnung der elementaren Empfangsantennen in einem erfindungsgemäßen Radar;
4 ein Ausführungsbeispiel in gedruckter Schaltung der Empfangskanäle eines erfindungsgemäßen Radars;
5 eine detaillierte Ansicht eines Empfangskanals in der vorherigen Ausführungsform;
6 eine Darstellung des modularen Aspekts eines erfindungsgemäßen Radars;
7 ein Verwendungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Radars, um die Materialmenge in einem Gefäß zu bestimmen.
1 stellt durch eine Schemadarstellung eine mögliche Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Radars dar, das zum Beispiel eine Bilderzeugungsfunktion hat. Es handelt sich um ein Radar mit Stahlformung durch Berechnung mit homodynem Empfang. Die Empfangskette umfasst dann eine Demodulation des von jeder Elementarantenne empfangenen Signals durch den lokalen Sendeoszillator, das Filtern, das Verstärken und die Codierung. Da der Empfang im Basisband erfolgt, ist es dann möglich, Bauteile mit sehr großer Diffusion und geringen Kosten für die Empfangskette zu verwenden. Ein solcher Empfang kann aber einen abschreckenden Nachteil für eine Verwendung zur Überwachung durch Radarbilderzeugung aufweisen. Es handelt sich um die Verschlechterung der Empfindlichkeit des Radars aufgrund der homodynen Verluste. Dieser Empfindlichkeitsverlust ist insbesondere im Nahbereich vorhanden, was dem Fall der Verwendung des Radars für eine Nähenüberwachung wie zum Beispiel eine Überwachung eines Bahnübergangs oder einer Kreuzung entspricht. Wie die nachfolgende Beschreibung zeigen wird, überwindet die Erfindung den erwähnten Nachteil, indem vorteilhafterweise eine Komprimierung der homodynen Verluste in einer gegebenen Richtung, also kontrollierbar, durchgeführt wird.
So weist also ein erfindungsgemäßes Radar, wie es in 1 dargestellt ist, mehrere parallelgeschaltete Empfangskanäle für eine Strahlformung durch Berechnung auf. Nachfolgend wird als Beispiel angenommen, dass das Radar 32 Empfangskanäle aufweist. Ein Empfangskanal weist eine elementare Empfangsantenne 1, eine Höchstfrequenz-Mischstufe 2, einen Verstärker 3 und einen Analog/Digital-Wandler 4 auf. Genauer ist eine Elementarantenne 1 mit einem ersten Eingang einer Mischstufe 2 verbunden. Deren zweiter Eingang empfängt das vom lokalen Sendeoszillator 5 erzeugte Signal. Da das Radar vom homodynen Typ ist, gibt es keine Frequenzumsetzung auf eine Zwischenfrequenz. Der Ausgang der Mischstufe, der so das vom lokalen Oszillatorsignal demodulierte Empfangssignal aufweist, ist mit dem Eingang eines Verstärkers 3 verbunden, dessen Ausgang mit dem Eingang eines Wandlers 4 verbunden ist. Letzterer wandelt das analoge Empfangssignal in ein digitales Signal um, das insbesondere dazu bestimmt ist, von den Rechenmitteln für die Strahlformung durch Berechnung verarbeitet zu werden, nachfolgend FFC genannt. Die 32 digitalen Signale, die von den 32 Empfangskanälen stammen, werden zum Beispiel von Mitteln 6 zur Serialisierung der Daten verarbeitet. In anderen Worten, die 32 parallelen Signale werden zum Beispiel serialisiert, um an die Mittel 7 zur Strahlformung durch Berechnung FFC übertragen zu werden. Diese Mittel werden in bekannter Weise auf der Basis von Signalverarbeitungsprozessoren realisiert. Diese Mittel sind außerdem zum Beispiel in den gleichen materiellen Schaltungen den Mitteln zur Berechnung einer schnellen Fourier-Transformation, FFT, sowie anderen Radarverarbeitungsmitteln zugeordnet, die ansonsten bekannt sind. Diese letzteren liefern zum Beispiel außerdem die digitale Steuerung der Radarwellenform, die an den lokalen Oszillator 5 mittels einer Phasenverriegelungsschleife 8 übertragen wird, die auch PLL genannt wird gemäß den Anfangsbuchstaben des englischen Ausdrucks "Phase Loop Lock". Die erzeugte Wellenform 9 ist zum Beispiel diejenige eines Radars FMCW, d.h. eine kontinuierliche Wellenform, deren Frequenz von ansteigenden und abfallenden Rampen linear moduliert wird. Andere Wellenformen sind möglich, zum Beispiel vom Typ mit Frequenzsprung. Die Radarverarbeitungsmittel 7 sind zum Beispiel mit einer Mensch-Maschine-Schnittstelle 10 verbunden, die insbesondere dazu bestimmt ist, das Radarbild auszuwerten.
Auf der Sendeseite ist der Ausgang des lokalen Oszillators mit einer Sendeantenne 11 verbunden. Dieser lokale Oszillator weist am Ausgang ein zum Senden, aber auch um die 32 Mischstufen 2 zu speisen, ausreichend starkes Signal auf. Vorteilhafterweise wird die Sendeantenne von den Empfangsantenne entfernt angeordnet, um den Empfang nicht zu stören.
Jede Empfangs- und Sendeantenne 1, 11 besteht zum Beispiel aus zwei Pastillen, in der englischen Literatur auch Patches genannt. Die Empfangsantennen 1 werden zum Beispiel auf der gleichen gedruckten Schaltung 12 hergestellt. Vorzugsweise werden die Mischschaltungen 2 auch auf dieser gleichen gedruckten Schaltung hergestellt. Mittels einiger Vorsichtsmaßnahmen kann die Sendeantenne auch auf dieser gedruckten Schaltung hergestellt werden.
2 zeigt die durch FFC erhaltene Auflösung sowie den Empfangswinkelbereich im Fall der Verwendung von 32 Empfangskanälen. Die FFC ermöglicht die Berechnung von 32 Elementarstrahlen 21, die sich überlappen. Die von diesen 32 Elementarstrahlen besetzte Winkelbreite liegt zum Beispiel in der Größenordnung von 60°, was dem Aktionswinkel des Radars entspricht. Die Auflösung entspricht der Breite eines Elementarstrahls, verringert um seine Überlappungszonen, was zum Beispiel einem Winkel in der Größenordnung von 3,5° entspricht, der die Auflösung des Radars kennzeichnet. Ein Radar mit FFC erlaubt es also, in einem großen Winkelbereich eine hohe Auflösung zu erhalten, vorausgesetzt, es werden genug Empfangskanäle vorgesehen.
Die homodyne Empfangstechnik ist außerdem wirtschaftlich, da sie eine gewisse Komplexität von Schaltungen vermeidet und es ermöglicht, Bauteile mit großer Diffusion und folglich geringen Kosten für die Empfangskette zu verwenden. Die Kosten werden noch verringert, indem ein Teil der Empfangsschaltungen, insbesondere die Elementarantennen 1 und die Mischschaltungen 2, durch die Technik der gedruckten Schaltung hergestellt werden. Die die Antennen 1, die Mischstufen 2 und die Höchstfrequenzleitungen bildenden leitenden Zonen können nämlich durch chemische Bearbeitung auf einem organischen Träger gemäß der klassischen Technik der gedruckten Schaltung hergestellt werden, die bewährt und kostengünstig ist. Außer dem wirtschaftlichen Aspekt ergibt sich daraus außerdem eine sehr gute Reproduzierbarkeit der Bauteile und eine große Betriebszuverlässigkeit. Schließlich kann die Reduzierung der Kosten auch fortgesetzt werden, indem alle Elemente, d.h. die Antennen, die Mischstufen und die Höchstfrequenzleitungen, auf der gleichen Seite des Trägers gedruckt werden. Dies vermeidet außerdem die Herstellung einer großen Anzahl von Durchführungen, die für die Höchstfrequenzsignale in der gedruckten Schaltung bestimmt sind. Diese Durchführungen werden so auf den einzigen Durchgang des vom lokalen Oszillators 5 gelieferten Signals und ggf. der Sendesignale reduziert, wenn die Sendeantenne auch in der gedruckten Schaltung vorhanden ist.
Die Erfindung ermöglicht es also, ein wirtschaftliches Bilderzeugungsradar mit hoher Auflösung zu erhalten. Vorteilhafterweise ermöglich es die Erfindung, die homodynen Verluste zu beherrschen, die den Empfang stören.
3 zeigt eine Anordnung der Empfangsantennen, die es ermöglicht, diese Verluste in eine bestimmte Richtung zurückzuweisen und somit ihre Kontrolle zu gewährleisten. Die Empfangsantennen, mit AR₁, AR₂, AR_i, AR_i+1, ..., AR_N bezeichnet, werden regelmäßig fluchtend ausgerichtet, d.h. mit einem im Wesentlichen konstanten Zwischenraum d zwischen zwei aufeinanderfolgenden Antennen von Antennen. Die Sendeantenne AE ist zum Beispiel mit den Empfangsantennen fluchtend ausgerichtet, ohne mit ihnen vermischt zu sein. Sie ist zumindest so angeordnet, dass ihr Abstand sich regelmäßig von einer Empfangsantenne zur anderen erhöht, d.h. dass ihr Abstand sich zum Beispiel in konstanten Schritten erhöht. Im Beispiel der 3 ist die Empfangsantenne in einem beliebigen Abstand D zu einer ersten Antenne AR₁, dann in einem Abstand D + d zu einer zweiten Antenne AR₂, dann in einem Abstand D + 2d zu einer dritten Empfangsantenne, und so weiter.
Die Sendeantenne AE strahlt ein Höchstfrequenzsignal s(t) begleitet von einem Rauschen in begrenztem Band, das den homodynen Verlust darstellt, zu den Empfangsantennen durch Kopplung aus. Die Kopplung erfolgt in der Luft, aber auch zwischen den Sende- und Empfangs-Höchstfrequenzleitungen. Da der Empfang vom homodynen und nicht vom heterodynen Typ ist, gibt es keine Frequenzumsetzung, was es ermöglicht, sich von diesem ausgestrahlten Rauschen zu befreien.
Der von der Antenne ausgestrahlte homodyne Verlust s(t) findet sich also auf der Ebene der ersten Antenne mit einer Verzögerung T = 2D/c aufgrund des Abstands D, wobei c die Lichtgeschwindigkeit ist. Die erste Empfangsantenne AR₁ empfängt also den Verlust s(t – T). Zwischen der zweiten Empfangsantenne AR₂ und der ersten Antenne AR₁ fügt sich eine Verzögerung τ = 2d/c hinzu. Diese gleiche Verzögerung fügt sich anschließend von einer Antenne zur nächsten hinzu. In einem Zeitpunkt t wird der zu jeder Antenne ausgestrahlte Verlust folgendermaßen definiert:

– Antenne AR₁ s(t – T)
– Antenne AR₂ s(t – T – τ)
– Antenne AR_i s(t – T – 2τ)
– Antenne AR_i+1 s(t – T – iτ)
– Antenne AR_N s(t – T – (N – 1)τ)

Der aufgefangene homodyne Verlust ist also für alle Antennen der gleiche, bis auf die Verzögerung τ, die von einer Antenne zur nächsten konstant ist. Daraus folgt, dass der homodyne Verlust von den Antennen in einer sichtbaren Richtung 31 aufgefangen wird, die in Abhängigkeit von den Verzögerungen τ perfekt definiert ist. Man kann also den Zwischenraum zwischen den Antennen so wählen, dass der homodyne Verlust in eine gegebene sichtbare Richtung gerichtet wird. Diese sichtbare Richtung hängt von der tatsächlichen Ankunftsrichtung des Verlusts und dem Mehrdeutigkeitsdiagramm des Netzes ab. Zum Beispiel für eine Antenne, deren Sendequelle und die Quellen oder Empfangsantennen fluchtend ausgerichtet sind, ist die Ankunftsrichtung des Verlusts nahe 90°. Dieser Verlust wird nicht direkt gesehen. Er wird durch das Mehrdeutigkeitsdiagramm des Netzes in einer Richtung gesehen, die von einem Winkel θ definiert wird, der sinθ = (λ/d – 1) erfüllt. Zum Beispiel für d = 0,7λ gilt also θ = 25°. Der Zwischenraum zwischen den Empfangsantennen kann so gewählt werden, dass der homodyne Verlust in eine gewählte Richtung ausgerichtet wird.
Das den Verlust begleitende Rauschen ist im Allgemeinen mit schmalem Band und erfährt folglich die gleiche Verarbeitung, was darauf hinausläuft, es in einer besonderen Richtung zu konzentrieren, die vorzugsweise nicht von dem Radar im Betriebsmodus ausgewertet wird.
Es kann dagegen ausgewertet werden, um einen Selbsttest der Sende-Empfangs-Funktion durchzuführen, ohne Hinzufügung zusätzlichen Schaltungen, da die Anpassungen nur die Software betreffen. Ein erfindungsgemäßes Radar kann also wirtschaftlich und einfach den Verlust auswerten, um einen Selbsttest der Sende- und Empfangsfunktionen durchzuführen.
4 zeigt eine mögliche Ausführungsform der Empfangsantennen und der Mischstufen. Diese Ausführungsform weist als Beispiel nach wie vor 32 Kanäle auf. Die Antennen und die Höchstfrequenzleitungen sind auf einen Träger 12 gedruckt, zum Beispiel einen organischen Träger vom Typ Epoxy. Vorzugsweise sind alle diese Elemente auf die gleiche Seite des Trägers gedruckt, während die andere Seite mit einer Masseebene bedeckt ist. Die Antennen sind in einem von einer Antenne zur nächsten im Wesentlichen konstanten Abstand ausgerichtet. Jede elementare Empfangsantenne weist zum Beispiel zwei Pastillen 41, 42 auf, die parallel mit einer Höchstfrequenzleitung 43 verbunden sind. Letztere verbindet die Antennen mit ihrer Mischschaltung 2. Vorteilhafterweise schützt eine elektromagnetische Abschirmung diese letzteren vor den äußeren Strahlungen. Zu diesem Zweck umgibt ein Metallband 44 die Mischschaltungen. Dieses Metallband ist an den Stellen eingeschnitten, an denen die Höchstfrequenzverbindungsleitungen 43 zu den Antennen gehen. Eine nicht dargestellte Metallhaube bedeckt dann die Mischstufen, wobei die Ränder der Haube in Kontakt mit dem Metallband 44 angeordnet sind. Löcher 45, mit Gewinde oder nicht, sind zum Beispiel vorgesehen, um die Befestigung der Haube am Träger 12 zu ermöglichen. Der Innenraum zwischen der Haube und der gedruckten Schaltung ist zum Beispiel mit absorbierendem Schaum gefüllt, um insbesondere eine elektromagnetische Kopplung zwischen den verschiedenen Höchstfrequenzleitungen zu vermeiden.
Das lokale Oszillatorsignal wird an die Mischstufen von einer gedruckten Höchstfrequenzleitung 46 geliefert, die sich in aufeinanderfolgende Zweige teilt, wobei jeder Zweig sich zum Beispiel zweiteilt, so dass die Länge der Höchstfrequenzleitung zwischen dem lokalen Oszillator und einer Mischstufe für alle Mischstufen gleich ist, insbesondere, damit die in den Mischstufen vorhandenen Demodulationssignale alle synchron sind. Ein Loch 47 erlaubt es zum Beispiel, ein Kabel durchzulassen, das das vom lokalen Oszillator erzeugte Höchstfrequenzsignal transportiert, wobei die Seele des Kabels zum Beispiel auf die Höchstfrequenzleitung 46 geschweißt ist, die auf den Träger 12 gedruckt ist.
5 zeigt in einer vergrößerten Ansicht eine Ausführungsform der Mischstufen 2, von denen ein Eingang das von der zugeordneten Elementarantenne aufgefangene Signal empfängt und der andere Eingang das Demodulationssignal empfängt, das vom lokalen Oszillator 5 geliefert wird. Der Ausgang der Mischstufe steuert den Eingang des Verstärkers 3 des Empfangskanals an.
Eine Elementarantenne eines Empfangskanals weist zum Beispiel zwei Pastillen 41, 42 auf. Das von dieser Elementarantenne aufgefangene Signal geht über eine Höchstfrequenzleitung 43 zur Mischstufe 2. Die verwendete Mischstufe ist zum Beispiel eine ausgeglichene Mischstufe, die zwei nicht dargestellte Dioden aufweist, die Kopf bei Fuß am Ausgang eines Breitband-Hybridrings 0/180° 51 angeordnet sind. Drei Viertelwellenleitungen 52, 53, 54 dienen zum Beispiel zur Masserückleitung zu den Dioden. Die betrachtete Wellenlänge ist die Wellenlänge bei zentraler Frequenz. Eine erste Viertelwellenleitung 52 trennt einen ersten Massepunkt, dargestellt durch ein metallbeschichtetes Loch 55, von der Kathode der ersten Diode. Eine zweite Viertelwellenleitung 53 trennt die Anode der ersten Diode von der Kathode der zweiten Diode. Eine dritte Viertelwellenleitung trennt die Kathode der zweiten Diode von einem Massepunkt, der durch ein metallbeschichtetes Loch 56 dargestellt wird. Die zwei Dioden sind außerdem mit der Leitung 43 verbunden, die die Pastillen 41, 42 mit der Mischstufe verbinden und das erfasste Signal transportiert. Filterungselemente 57, 58 isolieren das erfasste Signal vom Ausgangssignal der Mischstufe. Der Ausgang der Mischstufe wird von einem Verbindungspunkt 59 gebildet, der mit dem Eingang der Mischstufe 3 verbunden ist.
Die gedruckte Schaltung 12, auf der die Elementarantennen 1 und die Höchstfrequenzleitungen ausgebildet sind, kann auf einer Seite einer Platine befestigt werden. Auf der anderen Seite der Platine können insbesondere die Verstärker (3), die Analog-Digital-Wandler 4, die Reihenschaltungsmittel 6, die Radarverarbeitungsmittel 7, die Phasenverriegelungsschleife 8 sowie der lokale Oszillator 5 angeordnet sein. Diese Mittel werden von gedruckten Schaltungen getragen, die zum Beispiel selbst auf der Platine befestigt sind. Die mit diesen verschiedenen Schaltungen ausgestattete Platine kann von einer Hülle geschützt werden, die mit einem Höchstfrequenzfenster gegenüber den Antennen AE, 1 versehen ist. Zum Beispiel kann das so erhaltene Radar eine Höhe in der Größenordnung von 20 cm, eine Tiefe von 10 cm und eine Breite von 80 cm für ein Gewicht von etwa 8 kg aufweisen.
6 zeigt durch eine Schemadarstellung einen anderen Vorteil eines erfindungsgemäßen Radars. Es handelt sich um seine Modularität. Mehrere erfindungsgemäße Radare können nämlich parallel verkabelt werden, um ein Radar mit größerer Auflösung oder größerem Aktionswinkelbereich zu erhalten. Ein Radar, wie es gemäß den vorhergehenden Figuren beschrieben wurde, stellt also einen Modul 61 dar. Ein erster Modul hat die Aufgabe eines Pilotmoduls. Insbesondere sein lokaler Oszillator 5 steuert auch alle anderen Module. Zu diesem Zweck weist jeder Modul am Eingang einen Verstärker 62 auf, um es dem vom Oszillator des ersten Moduls erzeugten Signal zu erlauben, alle anderen Module zu steuern. Das aus allen Modulen bestehende Radar weist außerdem nur eine aktive Sendeantenne AE auf, die zum Beispiel diejenige des ersten Moduls ist, wobei diese Antenne vom lokalen Oszillator dieses ersten Moduls gespeist wird. Die Sendeantennen und die lokalen Oszillatoren der anderen Module können also inaktiv bleiben. Aus Gründen der industriellen Effizienz sind alle Module zum Beispiel gleich. So steuert der Ausgang der Verstärkungsschaltung 62 des lokalen Oszillatorsignals, das die Empfangsschaltungen des ersten Moduls speist, außerdem den Eingang der Verstärkungsschaltung 62 des zweiten Moduls an und so weiter. Die Radarverarbeitungsschaltungen 6, 7, insbesondere die FFC-Schaltungen, arbeiten parallel. Der Überwachungswinkelbereich oder die Winkelauflösung können so durch die erhöhte Anzahl von Antennen und von Empfangskanälen in Parallelschaltung vergrößert werden.
Es ist anzumerken, dass ein erfindungsgemäßes Radar ein sofortiges Bild der beobachteten Szene ermöglicht. Außerdem ist es insbesondere bequem, mit dem gleichen Material sehr unterschiedliche Antennendiagramme zu formen. Ein erfindungsgemäßes Radar kann also an viele Situationen angepasst werden. Es ist nicht notwendig, einen Autofokus herzustellen, d.h. eine Phasenregelung zwischen den verschiedenen Empfangskanälen, eine einfache Verstärkungsregelung reicht aus. Schließlich besitzt das Radar eine Breitbandkapazität mit einer hohen Auflösung.
Ein erfindungsgemäßes Radar kann für viele Anwendungen genutzt werden. Es kann insbesondere für Überwachungsanwendungen genutzt werden, wie zum Beispiel das Verkehrsmanagement, die Überwachung von Kreuzungen, die Überwachung von Parkplätzen, die Überwachung von Bahnübergängen, die Überwachung von Mautstraßen und allgemeiner alle Arten von Überwachung und zum Schutz von Zonen.
Ein erfindungsgemäßes Radar kann auch für eine Hinderniserfassung mit größer Präzision verwendet werden. Ein erfindungsgemäßes Radar kann so einen Roboter, aber auch ein Rettungsfahrzeug bestücken, das sich in Rauch bewegt. Der modulare Aspekt des Radars ermöglicht insbesondere seine Anpassung an mehrere Typen von Anwendung in Abhängigkeit vom notwendigen Überwachungswinkel.
7 zeigt eine andere mögliche Anwendung eines erfindungsgemäßen Radars. Es kann insbesondere vorteilhafterweise angewendet werden, um die Menge an Material 70 zu bestimmen, das in einem Gefäß 71 enthalten ist, wenn dieses Material nicht flüssig ist und wenn seine Oberfläche 72 nicht eben ist. Das Radar 80 weist eine Welle 73 auf, um die es dreht, wobei die Antennen sich gegenüber dem Material 70 befinden. Wenn das Gefäß kreisförmig ist, fällt die Welle zum Beispiel mit der Symmetrieachse des Gefäßes zusammen, Eine Drehbewegung wird an das Radar 80 über die Welle angelegt. Das erfindungsgemäße Radar kann so eine dreidimensionale Kartographie des Inhalts des Gefäßes herstellen. Es kann also die Menge an Material 70 bestimmen, indem es die Gesamthöhe H des Gefäßes und den Abstand jedes Punkts der Fläche 72 zu einer relativen Bezugshöhe 74 kennt, wobei letztere zum Beispiel die Oberseite des Gefäßes ist.
Die erwähnten Anwendungsbeispiele sind natürlich nicht einschränkend.

Claims

Radar, das Mittel zur Strahlformung durch Berechnung (7) aufweist, die N Kanälen mit homodynem Empfang zugeordnet sind, wobei jeder Kanal ein Empfangssignal an die Mittel zur Strahlformung durch Berechnung liefert, wobei die Sendeantenne (AE) so angeordnet ist, dass ihr Abstand sich von einer Empfangsantenne (1) zur nächsten vergrößert, dadurch gekennzeichnet, dass, da der Zwischenraum zwischen den Antennen so definiert ist, dass der homodyne Verlust in eine Richtung ausgerichtet wird, die sich in einer Winkelzone des Raums befindet, die nicht vom Radar verarbeitet wird, sich der Abstand der Sendeantenne (AE) regelmäßig von einer Empfangsantenne (1) zur nächsten erhöht.
Radar nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Antennen der Empfangskanäle (1) mit einem im Wesentlichen konstanten Zwischenraum d zwischen zwei aufeinander folgenden Antennen fluchtend ausgerichtet sind.
Radar nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Sendeantenne (AE) mit den Empfangsantennen (1) fluchtend ausgerichtet ist.
Radar nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass es den homodynen Verlust nutzt, um einen Selbsttest der Sende-Empfangs-Funktion durchzuführen.
Radar nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Empfangskanal eine Antenne (1), eine Mikrowellen-Mischstufe (2), einen Verstärker (3) und einen Analog-Digital- Wandler (4) aufweist, dass eine Antenne (1) mit einem ersten Eingang der Mischstufe (2) verbunden ist, deren zweiter Eingang das von einem lokalen Sendeoszillator (5) erzeugte Signal empfängt, wobei der Ausgang der Mischstufe mit dem Eingang des Verstärkers (3) verbunden ist, dessen Ausgang mit dem Eingang des Wandlers (4) verbunden ist, wobei letzterer das analoge Empfangssignal in ein digitales Signal umwandelt, das dazu bestimmt ist, von den Mitteln zur Strahlformung durch Berechnung verarbeitet zu werden.
Radar nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Empfangsantennen (1) vom Typ Pastille sind, die auf einer gemeinsamen gedruckten Schaltung (12) hergestellt sind.
Radar nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Mischstufen (2) sich in dieser gemeinsamen gedruckten Schaltung befinden.
Radar nach einem der Ansprüche 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass ein Metallband (44) die Mischstufen umgibt, wobei dieses Band an den Stellen geschnitten ist, wo die Mikrowellenverbindungen zu den Antennen verlaufen, wobei die Ränder einer Metallhaube, die die Mischstufen bedeckt, mit dem Metallband in Kontakt stehen.
Radar nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass seine Wellenform vom Typ FMCW ist, eine durchgehende Wellenform, deren Frequenz von Rampen moduliert wird.
Radar nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass seine Wellenform vom Typ mit Frequenzsprung ist.
Radar nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass es einen lokalen Oszillator (5) aufweist, der die Sendeantenne (AE) und die Empfangskanäle speist.
Radar nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Länge der Mikrowellenleitung zwischen dem lokalen Oszillator (5) und einer Mischstufe (2) für alle Mischstufen die gleiche ist.
Radar nach einem der Ansprüche 5 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass, da die gedruckte Schaltung (12) auf einer Seite einer Platine befestigt ist, die andere Seite dieser Platine die Radarverarbeitungsmittel trägt.
Modulares Radar, dadurch gekennzeichnet, dass ein Modul (61) ein Radar nach einem der vorhergehenden Ansprüche ist, wobei die Schaltungen zur Strahlformung durch Berechnung parallel arbeiten.
Radar nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass ein erstes Modul die Aufgabe eines Treibermoduls hat, wobei sein lokaler Oszillator (5) alle anderen Module steuert, wobei jedes Modul am Eingang einen Verstärker (62) aufweist, um das Signal des lokalen Oszillators (5) zu verstärken.
Radar nach einem der Ansprüche 14 oder 15, dadurch gekennzeichnet, dass der Ausgang der Verstärkungsschaltung (62) des lokalen Oszillatorsignals, der die Empfangsschaltungen des Treibermoduls speist, außerdem den Eingang der Verstärkungsschaltung (62) des zweiten Moduls steuert, und so weiter.
Radar nach einem der Ansprüche 14 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass seine Sendeantenne (AE) diejenige des Treibermoduls ist, die vom lokalen Oszillator des Treibermoduls gespeist wird.
Radar nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass es eine Welle (73) aufweist, um die es dreht, um den Innenraum eines ein Material enthaltenden Behälters abzutasten, wobei die Antennen (1, AE) diesem Material gegenüber angeordnet sind.
Radar nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass es eine Bilderzeugungsfunktion aufweist.