EP1476921B1 - Vorrichtung zum senden und empfangen elektromagnetischer strahlung - Google Patents

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EP1476921B1
EP1476921B1 EP02776752A EP02776752A EP1476921B1 EP 1476921 B1 EP1476921 B1 EP 1476921B1 EP 02776752 A EP02776752 A EP 02776752A EP 02776752 A EP02776752 A EP 02776752A EP 1476921 B1 EP1476921 B1 EP 1476921B1
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EP
European Patent Office
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antennas
straight line
transmitting
antenna
receiving
Prior art date
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EP02776752A
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English (en)
French (fr)
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EP1476921A1 (de
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Armin Himmelstoss
Klaus-Dieter Miosga
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Robert Bosch GmbH
Original Assignee
Robert Bosch GmbH
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Publication date
Application filed by Robert Bosch GmbH filed Critical Robert Bosch GmbH
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Publication of EP1476921B1 publication Critical patent/EP1476921B1/de
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    • H01Q19/00—Combinations of primary active antenna elements and units with secondary devices, e.g. with quasi-optical devices, for giving the antenna a desired directional characteristic
    • H01Q19/06—Combinations of primary active antenna elements and units with secondary devices, e.g. with quasi-optical devices, for giving the antenna a desired directional characteristic using refracting or diffracting devices, e.g. lens
    • H—ELECTRICITY
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    • H01Q1/00—Details of, or arrangements associated with, antennas
    • H01Q1/27—Adaptation for use in or on movable bodies
    • H01Q1/32—Adaptation for use in or on road or rail vehicles
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    • H01Q1/3233—Adaptation for use in or on road or rail vehicles characterised by the application wherein the antenna is used particular used as part of a sensor or in a security system, e.g. for automotive radar, navigation systems
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    • H01Q19/17—Combinations of primary active antenna elements and units with secondary devices, e.g. with quasi-optical devices, for giving the antenna a desired directional characteristic using reflecting surfaces wherein the surfaces are concave the primary radiating source comprising two or more radiating elements
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    • H01Q21/06—Arrays of individually energised antenna units similarly polarised and spaced apart
    • H01Q21/061—Two dimensional planar arrays
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    • H01Q21/28—Combinations of substantially independent non-interacting antenna units or systems
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    • H01Q3/00—Arrangements for changing or varying the orientation or the shape of the directional pattern of the waves radiated from an antenna or antenna system
    • H01Q3/26—Arrangements for changing or varying the orientation or the shape of the directional pattern of the waves radiated from an antenna or antenna system varying the relative phase or relative amplitude of energisation between two or more active radiating elements; varying the distribution of energy across a radiating aperture
    • H01Q3/2658—Phased-array fed focussing structure

Definitions

  • the present invention relates to a device for transmitting and receiving electromagnetic radiation, which has separate antennas for transmitting and receiving the electromagnetic radiation and in which the antenna lobes of the transmitting and receiving antennas are focused by means of a common focusing means.
  • a motor vehicle radar sensor which comprises an antenna arrangement consisting of a focusing means and at least two first antenna feeds, which are arranged along a first straight line and form a first series of antenna feeds, wherein at least one further antenna feed is present, which is arranged so that at least one further row of antenna feeds is formed along a further straight line, this further row being congruent to the first row by a rotation about an assumed fulcrum M.
  • This system provides multiple monostatic antenna feeds, each used for both transmission and reception.
  • an antenna arrangement which has a multiplicity of planar transmitting antenna elements and a multiplicity of planar receiving antenna elements as well as a transmission selection device, by means of which at least one transmitting antenna can be selected for transmission as well as a reception selection device, by means of which at least a receiving antenna is selected for reception.
  • the transmitting or receiving antenna elements are in this case arranged in the form of a rectangular array, wherein the transmitting elements are arranged in one half and the receiving elements in the other half of the array.
  • an antenna device for a satellite transmission in which electromagnetic radiation is radiated with a centrally arranged antenna in a first frequency band. Furthermore, with a first antenna array positioned around the centrally located antenna, electromagnetic radiation is received in a second frequency band and with a second antenna array also positioned around the centrally located antenna so that the antenna elements of the second antenna array in the interspaces of the antenna array Antenna elements of the first antenna array are and operated in a third frequency band.
  • DE 197 31 085 A1 discloses a device for transmitting and receiving radar waves, in particular for a distance sensor.
  • at least one antenna element is provided to which signals to be transmitted can be supplied and received signals can be removed, wherein the antenna elements are designed to transmit circularly polarized radar waves.
  • the signals to be transmitted are supplied to at least one side of the antenna element so that they are emitted in a first polarization plane.
  • the received signals are picked up by the antenna element at a second polarization plane, which is orthogonal to the first plane of polarization.
  • This system is also a monostatic transmitting and receiving system.
  • the core of the present invention is to provide a device for transmitting and receiving electromagnetic radiation, in particular for use in a motor vehicle radar system, in which the largest possible part of the oscillator power can be emitted as transmission power and in which a high selectivity with respect to the detected Objects is achieved and these conditions can still be achieved by means of a compact structure with simple structures. According to the invention this is achieved by the features of the independent claim.
  • the common focusing means is that the antenna lobes of the transmitting and receiving antennas focus around a dielectric lens.
  • a dielectric lens is inexpensive and compact to manufacture and is characterized by excellent Strahlbündelungs 1957.
  • the antennas are designed as patch antennas. Patch antennas are very small and inexpensive to implement and have a good directional characteristics.
  • each transmitting antenna are assigned at least two receiving antennas. This makes it possible to build a transmitting and receiving system, which has a very simple line structures on the one hand and on the other offers the possibility to perform an angular resolution in the azimuthal direction.
  • each receiving antenna is connected to a separate mixer, to which a transmission signal is fed, which is coupled out by means of a line coupler from the transmitting antenna feed line.
  • Mixers and line couplers can be implemented particularly cost-effectively and simply by this design, whereby nevertheless a high signal quality is achieved.
  • the receiving antennas are arranged substantially on a first straight line.
  • this first straight line is arranged horizontally, an azimuthal angle evaluation is possible.
  • this device when using this device in a motor vehicle radar, it is of particular interest to be able to assign the objects detected by the electromagnetic radiation to an azimuth angle. In this use of the device according to the invention, it is rather of secondary importance to associate the detected objects with an elevation angle.
  • the transmitting antennas are arranged substantially on a second straight line, the is parallel to the first straight line on which the receiving antennas are arranged.
  • the transmission antennas radiate the transmission power at the same time.
  • the first straight line on which the receiving antennas are arranged and the second straight line on which the transmitting antennas are arranged are not identical.
  • a further advantage is that two transmitting antennas and four receiving antennas are provided. This makes it possible to design the supply line from the oscillator to the transmitting antennas so that the transmission power can be supplied by means of an easily manageable and easily manageable 3dB power divider both transmit antennas each have the same transmission power. In order to perform a reliable phase evaluation of the received electromagnetic radiation, it is desirable to provide more than three receiving antennas. Due to the symmetrical design of the transmitting antennas, it is further desirable to provide an even number of receiving antennas. These two conditions are optimally achieved by means of four receiving antennas.
  • a first part of the transmitting antennas are arranged on a second straight line and a second part of the transmitting antennas on a third straight line, wherein the second straight line and the third straight line are arranged parallel to the first straight line on which the receiving antennas are arranged are and the second straight line and the third straight line are arranged at the same distance on both sides of the first straight line.
  • the symmetrical arrangement of the transmitting antennas with respect to the receiving antennas results in a common directional diagram for the transmitting and receiving antennas, which is also symmetrical in the vertical direction, that is perpendicular to the straight lines on which the antennas are arranged. This avoids “squinting" of the antennas in the vertical direction, since the "squint errors" of the transmit antennas on the second straight line and the transmit antennas on the third straight line that arises with respect to the offset receive antennas are canceled out.
  • FIG 1 the front view of an exemplary device is shown.
  • the focusing means 1 which is designed in this example as a dielectric lens and is shown in a circle.
  • This focussing means hides the further transmitting and receiving arrangement, which consists essentially of antennas, lines and mixers.
  • An oscillator 2 generates electrical signals which are transmitted via the transmitting antennas 4.
  • This oscillator 2 can be designed in different variants.
  • this oscillator 2 generates, for example, a pulse signal or generates a continuous wave signal or advantageously a frequency-modulated continuous wave signal. Combinations of different types of modulation are also conceivable here.
  • the output signal of the oscillator 2 is divided in a power divider 3 on several transmission lines.
  • the same signal amplitude is supplied to the different transmission feed lines, so that the individual antennas 4 emit as much as possible with the same signal power.
  • these transmission antennas lie on a common straight line 9, which in Figure 1 is executed as a double-dotted line.
  • a further straight line 8 which is executed in Figure 1 as a single-dotted line and which is arranged parallel to the straight line 9, the receiving antennas 5 are arranged.
  • transmitting antennas 4 and receiving antennas 5 are designed as patch antennas.
  • Figure 1 shows an advantageous arrangement of the transmitting antennas 4 and the receiving antennas 5 on two mutually different lines 8, 9 resulting in a special space savings.
  • the electromagnetic radiation received by the receiving antennas 5 is output to a mixer 6 at the antenna output, respectively.
  • This mixer 6 is advantageously carried out in microstrip technology, whereby it can be produced particularly inexpensively.
  • the reception mixers 6 further receive an input signal substantially corresponding to the transmission signal supplied to the transmission antennas 4.
  • line couplers 7 are arranged on the transmission antenna feed line, which decouple a part of the transmission power and feed the reception mixer 6.
  • the transmission signal which substantially corresponds to the output signal of the oscillator 2
  • This intermediate frequency signal is taken from the output of the receiving mixer 6 and fed to further processing of a signal processing device 14, which is not shown in the figures.
  • FIG. 2 shows a side view of the device according to the invention.
  • This side view represents the same object from a different perspective, which has been described in FIG.
  • FIG. 2 again shows the focusing means 1, which in the example described is designed as a dielectric lens.
  • the symmetry axis of the focusing means 1, the at the same time forms the optical axis of the focusing means 1 is shown by the straight line 10.
  • an antenna carrier 11 is arranged at a distance of approximately the focal length of the focusing means 1.
  • This antenna carrier is advantageously a printed circuit board, which carries other circuit elements in addition to the transmitting and receiving antennas 4, 5, such as the mixer 6, the line coupler 7, the power divider 3 and the antenna feeders.
  • the transmitting antenna 4 and the receiving antenna 5 have been shown in FIG. 2 on the antenna carrier 11.
  • the two straight lines 8, 9 can be seen in FIG. 2, along which the receiving antennas 5 or the transmitting antennas 4 are arranged.
  • FIG. 3 shows an exemplary embodiment in which the receiving antennas 5 are arranged essentially on a common first straight line 8. Since, in the embodiment according to FIG. 1, the directional diagram of the transmitting antennas 4 and that of the receiving antennas 5 are not exactly aligned in the vertical direction, the antenna arrangement is squinted due to the displacement of the first and second straight lines 8, 9 because the main radiation directions the transmission and reception characteristics are slightly shifted. Since, by means of the present invention, essentially horizontal angular resolutions are to be measured, however, this is of subordinate importance. The arrangement according to FIG. 3 also prevents this squinting. For this purpose, the receiving antennas are arranged substantially on the first straight line 8. Approximately on a second straight line 9, which is shown in FIG.
  • a second part of the transmitting antennae 4 is essentially located on one third straight line 12, that in FIG. 3 is shown as a triple dotted line.
  • This third straight line 12 is likewise aligned parallel to the first straight line 8 and is located at the same distance 13 from the first straight line 8 as the second straight line 9 from the first straight line 8.
  • the first part of the transmitting antenna 4 switches on the second straight line 8 into exactly the same
  • the common directional characteristic of all the transmitting antennas 4 is therefore aligned exactly with the directional characteristic of the receiving antennas, since the two partial errors pointing in opposite directions are leveled the squint errors of the first and second Part of the transmit antennas 4 cancel each other out.
  • the leads of the antennas 4 and 5, the mixer 6 and the line coupler 7 and power divider 3 are of course also provided in this embodiment in an analogous manner as in Figure 1, but was omitted their representation in Figure 3 for reasons of clarity.
  • the device according to the invention which comprises the focusing means 1 and the illustrated antenna arrangement, which is advantageously mounted on an antenna support or a printed circuit board 11, is advantageously accommodated in a housing which simultaneously fixes the device parts. Furthermore, a device for signal processing 14 is provided in this housing, which further processes the intermediate frequency signals of the outputs of the mixer 6 and used for example for operating an adaptive distance and speed control in a motor vehicle.
  • an apparatus for transmitting and receiving electromagnetic radiation is provided in a radar sensor for adaptive cruise control of a motor vehicle, as claimed in claim 1.

Landscapes

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  • Waveguide Aerials (AREA)

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Senden und Empfangen elektromagnetischer Strahlung, die zum Senden und zum Empfangen der elektromagnetischen Strahlung getrennte Antennen aufweist und bei der die Antennenkeulen der Sende- und Empfangsantennen mittels eines gemeinsamen fokussierenden Mittels fokussiert werden.
    • Stand der Technik
  • Aus der DE 197 19 764 A1 ist ein Kraftfahrzeugradarsensor bekannt, der eine Antennenanordnung aufweist, die aus einem fokussierenden Mittel und mindestens zwei ersten Antennenfeeds besteht, die entlang einer ersten Geraden angeordnet sind und eine erste Reihe von Antennenfeeds bilden, bei dem mindestens ein weiteres Antennenfeed vorhanden ist, das so angeordnet ist, dass entlang einer weiteren Geraden mindestens eine weitere Reihe von Antennenfeeds gebildet wird, wobei diese weitere Reihe durch eine Drehung um einen angenommenen Drehpunkt M kongruent auf die erste Reihe abbildbar ist. Dieses System sieht mehrere monostatische Antennenfeeds vor, die jeweils sowohl zum Senden als auch zum Empfangen verwendet werden.
  • Aus der EP 0 831 551 A2 ist eine Antennenanordnung bekannt, die eine Vielzahl an planaren Sende-Antennenelementen und eine Vielzahl an planaren Empfangs-Antennenelementen aufweist sowie eine Übertragungsauswahleinrichtung, mittels derer mindestens eine Sendeantenne zum Senden ausgewählt werden kann sowie eine Empfangsauswahleinrichtung, mittels derer mindestens eine Empfangsantenne zum Empfang ausgewählt wird. Die sende- bzw. Empfangsantennenelemente sind hierbei in Form eines rechtwinkligen Arrays angeordnet, wobei die Sendeelemente in der einen Hälfte und die Empfangselemente in der anderen Hälfte des Arrays angeordnet sind. Durch das wahlweise Aktivieren einzelner Sende- bzw. Empfangsantennen ist es möglich, die Sende- bzw. Empfangsrichtung der Antennenanordnung zu steuern. Dieses Dokument offenbart eine Vorrichtung gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
  • Aus der EP 1 162 689 A1 ist eine Antenneneinrichtung für eine Satellitenübertragung bekannt, bei der mit einer zentral angeordneten Antenne in einem ersten Frequenzband elektromagnetische Strahlung abgestrahlt wird. Weiterhin wird mit einem ersten Antennenarray, das um die zentral angeordnete Antenne positioniert ist, elektromagnetische Strahlung in einem zweiten Frequenzband empfangen und mit einem zweiten Antennenarray, das ebenfalls um die zentral angeordnete Antenne so positioniert ist, dass die Antennenelemente des zweiten Antennenarrays in den Zwischenräumen der Antennenelemente des ersten Antennenarrays liegen und in einem dritten Frequenzband betrieben werden.
  • Aus der US 5,041,840 ist eine Speiseeinrichtung multibandfähige Parabolantennen bekannt, wobei zwei koaxial angeordnete Hohlleiterantennen vorgesehen sind, um die kreisförmig planare Antennenelemente angeordnet sind.
  • Die DE 197 31 085 A1 offenbart eine Einrichtung zum Senden und Empfangen von Radarwellen, insbesondere für einen Abstandsensor. Dabei ist mindestens ein Antennenelement vorgesehen, dem zu sendende Signale zuführbar und empfangene Signale entnehmbar sind, wobei die Antennenelemente zum Senden von zirkular polarisierten Radarwellen ausgebildet sind. Die zu sendenden Signale werden mindestens an einer Seite des Antennenelements so zugeführt, dass sie in einer ersten Polarisationsebene abgestrahlt werden. Die empfangenen Signale werden vom Antennenelement an einer zweiten Polarisationsebene abgegriffen, die zur ersten Polarisationsebene orthogonal steht. Auch bei diesem System handelt es sich um ein monostatisches Sende- und Empfangssystem.
    • Kern und Vorteile der Erfindung
  • Der Kern der vorliegenden Erfindung ist es, eine Vorrichtung zum Senden und Empfangen elektromagnetischer Strahlung bereit zu stellen, insbesondere für die Verwendung in einem Kraftfahrzeugradarsystem, bei dem ein möglichst großer Teil der Oszillatorleistung als Sendeleistung ausgestrahlt werden kann und bei dem eine hohe Trennschärfe bezüglich der detektierten Objekte erreicht wird und diese Bedingungen dennoch mittels eines kompakten Aufbaus mit einfachen Strukturen erreicht werden kann. Erfindungsgemäß wird dieses durch die Merkmale des unabhängigen Anspruchs gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen und Ausgestaltungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.
  • Vorteilhafterweise handelt es sich bei dem gemeinsamen fokussierenden Mittel, dass die Antennenkeulen der Sende- und Empfangsantennen fokussiert, um eine dielektrische Linse. Eine derartige dielektrische Linse ist kostengünstig und kompakt herstellbar und zeichnet sich durch ausgezeichnete Strahlbündelungsqualität aus.
  • Weiterhin ist es vorteilhaft, dass die Antennen als Patchantennen ausgeführt sind. Patchantennen sind sehr klein und kostengünstig zu realisieren und besitzen eine gute Richtcharakteristik.
  • Weiterhin ist es vorteilhaft, dass jeder Sendeantenne mindestens zwei Empfangsantennen zugeordnet sind. Hierdurch läßt sich ein Sende- und Empfangssystem aufbauen, das zum einen über sehr einfache Leitungsstrukturen verfügt und zum anderen die Möglichkeit bietet, eine Winkelauflösung in azimutaler Richtung durchführen zu können.
  • Besonders vorteilhaft ist es, dass jede Empfangsantenne mit einem separatem Mischer verbunden ist, dem ein Sendesignal zugeführt wird, das mittels eines Leitungskopplers aus der Sendeantennenzuleitung ausgekoppelt wird. Mischer und Leitungskoppler lassen sich durch diese Ausführung besonders kostengünstig und einfach realisieren, wodurch dennoch eine hohe Signalqualität erreicht wird.
  • Vorteilhafterweise sind die Empfangsantennen im Wesentlichen auf einer ersten Geraden angeordnet. Durch diese Anordnung der Empfangsantennen ist es möglich, insbesondere bei einer derartigen Montage des Radarsystems, das diese erste Gerade horizontal angeordnet ist, eine azimutale Winkelauswertung ermöglicht wird. Insbesondere bei der Verwendung dieser Vorrichtung in einem Kraftfahrzeugradar ist es von besonderem Interesse, den mittels der elektromagnetischen Strahlung erkannten Objekten einen Azimutwinkel zuordnen zu können. Bei dieser Verwendung der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist es eher von untergeordneter Bedeutung, den erkannten Objekten einen Elevationswinkel zuzuordnen.
  • Weiterhin ist es vorteilhaft, dass die Sendeantennen im Wesentlichen auf einer zweiten Gerade angeordnet sind, die parallel zu der ersten Geraden ist, auf der die Empfangsantennen angeordnet sind. Insbesondere bei einer symmetrischen Sendeantennenzuleitungsstruktur strahlen die Sendeantennen die Sendeleistung zu gleichen Zeitpunkten ab. Durch die Verwendung der erfindungsgemäßen Vorrichtung in einem Kraftfahrzeugradar ist es von besonderer Bedeutung, den erkannten Radarobjekten einen Azimutwinkel zuzuordnen. Durch diese Anordnung der Sendeantennen ergibt sich ein Erfassungsbereich, der in horizontaler Ausdehnung größer ist, als in vertikaler.
  • Es ist weiterhin vorteilhaft, dass die erste Gerade, auf der die Empfangsantennen angeordnet sind, und die zweite Gerade, auf der die Sendeantennen angeordnet sind, nicht identisch sind. Durch diese Verschiebung der Geraden, auf der die Sendeantennen angeordnet sind, erreicht man, dass Sende- und Empfangsantennen möglichst weit auseinander liegen, wodurch ein direktes Übersprechen von der Sendeantenne auf die Empfangsantenne vermieden werden kann. Gleichzeitig kann man den Abstand zwischen den einzelnen Empfangsantennen möglichst groß gestalten, so dass eine zuverlässige Phasenauswertung durchgeführt werden kann.
  • Vorteilhaft ist weiterhin, dass zwei Sendeantennen und vier Empfangsantennen vorgesehen sind. Hierdurch ist es möglich, die Zuleitung vom Oszillator zu den Sendeantennen so zu gestalten, dass die Sendeleistung mittels eines einfach herstellbaren und gut beherrschbaren 3dB-Leistungsteilers beiden Sendeantennen jeweils die gleiche Sendeleistung zugeführt werden kann. Um eine zuverlässige Phasenauswertung der empfangenen elektromagnetischen Strahlung durchführen zu können ist es wünschenswert, mehr als drei Empfangsantennen vorzusehen. Durch den symmetrischen Aufbau der Sendeantennen ist es weiterhin wünschenswert, eine geradzahlige Anzahl an Empfangsantennen vorzusehen. Diese beiden Bedingungen werden mittels vier Empfangsantennen optimal erreicht.
  • Weiterhin ist es vorteilhaft, dass ein erster Teil der Sendeantennen auf einer zweiten Geraden und ein zweiter Teil der Sendeantennen auf einer dritten Geraden angeordnet sind, wobei die zweite Gerade und die dritte Gerade parallel zu der ersten Geraden, auf der die Empfangsantennen angeordnet sind, angeordnet sind und die zweite Gerade und die dritte Gerade in gleichem Abstand beiderseites der ersten Geraden angeordnet sind. Durch die symmetrische Anordnung der Sendeantennen in Bezug auf die Empfangsantennen ergibt sich ein gemeinsames Richtdiagramm für die Sende- und Empfangsantennen, das auch in vertikaler Richtung, also senkrecht zu den Geraden, auf denen die Antennen angeordnet sind, symmetrisch ist. Hierdurch wird ein "Schielen" der Antennen in vertikaler Richtung vermieden, da die "Schielfehler" der Sendeantennen auf der zweiten Geraden und der Sendeantennen auf der dritten Geraden, der bezüglich der versetzten Empfangsantennen entsteht, gegenseitig aufgehoben wird.
  • Weitere Merkmale, Anwendungsmöglichkeiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen der Erfindung, die in den Figuren der Zeichnung dargestellt sind. Dabei bilden alle beschriebenen oder dargestellten Merkmale für sich oder in beliebiger Kombination den Gegenstand der Erfindung, unabhängig von ihrer Zusammenfassung in den Patentansprüchen oder deren Rückbeziehung sowie unabhängig von ihrer Formulierung bzw. Darstellung in der Beschreibung bzw. in den Zeichnungen.
    • Zeichnungen
  • Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand von Zeichnungen erläutert. Es zeigen
    • Figur 1
    eine schematische Frontansicht einer beispielsgemäßen Vorrichtung,
    Figur 2
    eine Seitenansicht der beispielsgemäßen Vorrichtung,
    Figur 3
    eine schematische Frontansicht der erfindungsgemäßen Vorrichtung.
    Beschreibung von Ausführungsbeispielen
  • In Figur 1 ist die Frontansicht einer beispielsgemäßen Vorrichtung dargestellt. Zu erkennen ist das fokussierende Mittel 1, das in diesem Beispiel als dielektrische Linse ausgeführt ist und kreisförmig dargestellt ist. Hinter diesem fokussierenden Mittel verbirgt sich die weitere Sende- und Empfangsanordnung, die im Wesentlichen aus Antennen, Leitungen und Mischern besteht. Ein Oszillator 2 erzeugt elektrische Signale, die über die Sendeantennen 4 ausgestrahlt werden. Dieser Oszillator 2 kann in verschiedenen Varianten ausgeführt sein. So ist es denkbar, dass dieser Oszillator 2 beispielsweise ein Pulssignal erzeugt oder ein Dauerstrichsignal oder aber vorteilhafterweise ein frequenzmoduliertes Dauerstrichsignal erzeugt. Auch Kombinationen verschiedener Modulationsarten sind hierbei denkbar. Das Ausgangssignal des Oszillators 2 wird in einem Leistungsteiler 3 auf mehrere Sendezuleitungen aufgeteilt. Hierbei ist es wünschenswert, dass den verschiedenen Sendezuleitungen möglichst die gleiche Signalamplitude zugeführt wird, so dass die einzelnen Antennen 4 auch möglichst mit den gleichen Signalleistungen abstrahlen. Die Ausgänge des Leistungsteilers 3, der in diesem Beispiel als 3dB-Leistungsteiler ausgeführt ist, werden über Sendeantennenzuleitungen an die Sendeantennen 4 geleitet. Diese Sendeantennen liegen in dem dargestellten Beispiel auf einer gemeinsamen Geraden 9, die in Figur 1 als zweifach punktierte Linie ausgeführt ist. Auf einer weiteren Gerade 8, die in Figur 1 als einfach punktierte Linie ausgeführt ist und die parallel zur Geraden 9 angeordnet ist, sind die Empfangsantennen 5 angeordnet. Vorteilhafterweise sind Sendeantennen 4 und Empfangsantennen 5 als Patchantennen ausgeführt. Figur 1 zeigt eine vorteilhafte Anordnung der Sendeantennen 4 und der Empfangsantennen 5 auf zwei voneinander verschiedenen Geraden 8, 9 wodurch sich eine besondere Platzersparnis ergibt. Die elektromagnetische Strahlung, die von den Empfangsantennen 5 empfangen wird, werden am Antennenausgang jeweils auf einen Mischer 6 ausgegeben. Dieser Mischer 6 ist vorteilhafterweise in Mikrostreifenleitertechnik ausgeführt, wodurch dieser besonders kostengünstig hergestellt werden kann. Die Empfangsmischer 6 erhalten weiterhin ein Eingangssignal, das im Wesentlichen dem Sendesignal, das den Sendeantennen 4 zugeführt wird, entspricht. Hierzu sind an der Sendeantennenzuleitung Leitungskoppler 7 angeordnet, die einen Teil der Sendeleistung auskoppeln und dem Empfangsmischer 6 zuführen. In den Empfangsmischern 6 wird das Sendesignal, das im Wesentlichen dem Ausgangssignal des Oszillators 2 entspricht, mit dem Ausgangssignal der Empfangsantennen 5 gemischt wodurch ein Zwischenfrequenzsignal erzeugt wird. Dieses Zwischenfrequenzsignal wird am Ausgang des Empfangsmischers 6 entnommen und zur weiteren Verarbeitung einer Signalverarbeitungseinrichtung 14 zugeführt, die in den Figuren nicht dargestellt ist.
  • In Figur 2 ist eine Seitenansicht der beispielsgemäßen Vorrichtung dargestellt. Diese Seitenansicht stellt den gleichen Gegenstand aus anderer Perspektive dar, der in Figur 1 beschrieben wurde. In Figur 2 ist wiederum das fokussierende Mittel 1 erkennbar, das in dem beschriebenen Beispiel als dielektrische Linse ausgeführt ist. Die Symmetrieachse des fokussierenden Mittels 1, die gleichzeitig die optische Achse des fokussierenden Mittels 1 bildet, ist mittels der Geraden 10 dargestellt. Hinter dem fokussierenden Mittel 1 ist im Abstand von etwa der Brennweite des fokussierenden Mittels 1 ein Antennenträger 11 angeordnet. Dieser Antennenträger ist vorteilhafterweise eine Leiterplatte, der neben den Sende- und Empfangsantennen 4, 5 weitere Schaltungselemente trägt, wie beispielsweise die Mischer 6, die Leitungskoppler 7, den Leistungsteiler 3 sowie die Antennenzuleitungen. Aus Vereinfachungsgründen wurde in Figur 2 auf dem Antennenträger 11 lediglich die Sendeantenne 4 und die Empfangsantenne 5 dargestellt. Weiterhin sind in Figur 2 die beiden Geraden 8, 9 erkennbar, entlang denen die Empfangsantennen 5 bzw. die Sendeantennen 4 angeordnet sind.
  • In Figur 3 ist ein Ausführungsbeispiel dargestellt, bei dem die Empfangsantennen 5 im wesentlichen auf einer gemeinsamen ersten Geraden 8 angeordnet sind. Da in der Ausführungsform nach Figur 1 das Richtdiagramm der Sendeantennen 4 und das der Empfangsantennen 5 in vertikaler Richtung nicht exakt aufeinander ausgerichtet sind, bedingt durch die Verschiebung der ersten und der zweiten Geraden 8,9 kommt es zu einem Schielen der Antennenanordnung, da die Hauptstrahlungsrichtungen der Sende- und Empfangscharakteristiken leicht verschoben sind. Da mittels der vorliegenden Erfindung im wesentlichen horizontale Winkelauflösungen gemessen werden sollen ist dies jedoch von untergeordneter Bedeutung. Durch die Anordnung nach Figur 3 wird auch dieses Schielen verhindert. Hierzu sind im wesentlichen auf der ersten Geraden 8 die Empfangsantennen angeordnet. In etwa auf einer zweiten Geraden 9, die in Figur 3 als zweifach punktierte Linie dargestellt ist und die parallel zur ersten, einfach punktierten Geraden 8 verläuft befindet sich ein erster Teil der Sendeantennen 4. Ein zweiter Teil der Sendeantennen 4 befindet sich im wesentlichen auf einer dritten Geraden 12, die in Figur 3 als dreifach punktierte Linie dargestellt ist. Diese dritte Gerade 12 ist ebenfalls parallel zur ersten Geraden 8 ausgerichtet und befindet sich im gleichen Abstand 13 zur ersten Geraden 8, wie die zweite Gerade 9 zur ersten Geraden 8. Hierdurch schielt der erste Teil der Sendeantennen 4 auf der zweiten Geraden 8 in genau die entgegensetzte Richtung wie der zweite Teil der Sendeantennen 4 auf der dritten Geraden 12. Die gemeinsame Richtcharakteristik aller Sendeantennen 4 ist demnach exakt mit der Richtcharakteristik der Empfangsantennen ausgerichtet, da die beiden Teilfehler, die in entgegengesetzte Richtungen weisen, nivelliert werden die Schielfehler des ersten und zweiten Teils der Sendeantennen 4 sich gegenseitig aufheben. Die Zuleitungen der Antennen 4 und 5, die Mischer 6 sowie die Leitungskoppler 7 und Leistungsteiler 3 sind selbverständlich auch in dieser Ausführungsvariante in analoger Weise wie in Figur 1 vorgesehen, jedoch wurde auf deren Darstellung in Figur 3 aus Gründen der Übersichtlichkeit verzichtet.
  • Die erfindungsgemäße Vorrichtung, die das fokussierende Mittel 1 sowie die dargestellte Antennenanordnung, die vorteilhafterweise auf einem Antennenträger oder einer Leiterplatte 11 aufgebracht ist, umfaßt, ist vorteilhafterweise in einem Gehäuse untergebracht das die Vorrichtungseinzelteile gleichzeitig fixiert. Weiterhin ist in diesem Gehäuse eine Vorrichtung zur Signalverarbeitung 14 vorgesehen, die die Zwischenfrequenzsignale der Ausgänge der Mischer 6 weiterverarbeitet und beispielsweise zum Betrieb einer adaptiven Abstands- und Geschwindigkeitsregelung in einem Kraftfahrzeug verwendet.
  • Gemäß der Erfindung ist eine Vorrichtung zum Senden und Empfangen elektromagnetischer Strahlung in einem Radarsensor zur adaptiven Fahrgeschwindigkeitsregelung eines Kraftfahrzeugs vorgesehen, wie beansprucht im Anspruch 1.

Claims (7)

  1. Vorrichtung zum Senden und Empfangen elektromagnetischer Strahlung in einem Radarsensor zur adaptiven Fahrgeschwindigkeitsregelung eines Kraftfahrzeugs, wobei zum Senden und zum Empfangen der elektromagnetischen Strahlung getrennte Antennen (4,5) vorgesehen sind und die Antennenkeulen der Sende- und Empfangsantennen (4,5) mittels eines gemeinsamen fokussierenden Mittels (1) fokussiert werden indem die Empfangsantennen (5) auf einer ersten Geraden (8) angeordnet sind, dass ein erster Teil der Sendeantennen (4) auf einer zweiten Geraden (9) und ein zweiter Teil der Sendeantennen (4) auf einer dritten Geraden (12) angeordnet sind, wobei die zweite Gerade (9) und die dritte Gerade (12) parallel zu der ersten Geraden (8), auf der die Empfangsantennen (5) angeordnet sind, angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Gerade (9) und die dritte Gerade (12) im gleichen Abstand (13) beiderseits der ersten Geraden (8) angeordnet sind, und dass jede Empfangsantenne (5) mit einem eigenen separaten Mischer (6) verbunden ist, dem ein Sendesignal zugeführt wird, das mittels eines separaten Leitungskopplers (7) aus der Sendeantennenzuleitung ausgekoppelt wird.
  2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das gemeinsame fokussierende Mittel (1) eine dielektrische Linse ist.
  3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Antennen (4,5) als Patchantennen ausgeführt sind.
  4. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass jeder Sendeantenne (4) mindestens zwei Empfangsantennen (5) zugeordnet sind.
  5. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Sendeantennen (4) im wesentlichen auf einer zweiten Geraden (9) angeordnet sind, die parallel zu der ersten Geraden (8) ist, auf der die Empfangsantennen (5) angeordnet sind.
  6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Gerade (8), auf der die Empfangsantennen (5) angeordnet sind, und die zweite Gerade (9), auf der die Sendeantennen (9) angeordnet sind, nicht identisch sind.
  7. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass 2 Sendeantennen (4) und 4 Empfangsantennen (5) vorgesehen sind.
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