EP2218140A1 - Radareinrichtung - Google Patents

Radareinrichtung

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Publication number
EP2218140A1
EP2218140A1 EP08804631A EP08804631A EP2218140A1 EP 2218140 A1 EP2218140 A1 EP 2218140A1 EP 08804631 A EP08804631 A EP 08804631A EP 08804631 A EP08804631 A EP 08804631A EP 2218140 A1 EP2218140 A1 EP 2218140A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
radar
plates
lens
antenna
beams
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP08804631A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Juergen Hasch
Joerg Hilsebecher
Uwe Wostradowski
Christian Waldschmidt
Christiane Kuhnert
Thomas Hansen
Joachim Selinger
Stephan Schulteis
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
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Robert Bosch GmbH filed Critical Robert Bosch GmbH
Publication of EP2218140A1 publication Critical patent/EP2218140A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q15/00—Devices for reflection, refraction, diffraction or polarisation of waves radiated from an antenna, e.g. quasi-optical devices
    • H01Q15/02—Refracting or diffracting devices, e.g. lens, prism
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q15/00—Devices for reflection, refraction, diffraction or polarisation of waves radiated from an antenna, e.g. quasi-optical devices
    • H01Q15/02—Refracting or diffracting devices, e.g. lens, prism
    • H01Q15/04—Refracting or diffracting devices, e.g. lens, prism comprising wave-guiding channel or channels bounded by effective conductive surfaces substantially perpendicular to the electric vector of the wave, e.g. parallel-plate waveguide lens
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • 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
    • H01Q19/062—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 for focusing

Definitions

  • the invention relates to a radar device, a method for providing radar beams, a computer program and a computer program product.
  • Radar sensors are u. a. used in motor vehicles to prevent road accidents.
  • a TR module is an antenna designed as a transmitter / reveiver module, which is suitable for transmitting and receiving electromagnetic waves.
  • Radar antenna are often arranged on such radar antennas focusing elements, so-called. Stielstrahler or Polyrods, which are typically injection molded plastic parts. Pivoting these focusing elements is not possible for the individual radar antenna.
  • Object localization in azimuth ie an angle in the horizontal direction, by triangulation, wherein a triangle mesh is formed to be used.
  • a large bandwidth of the individual radar sensors is necessary in order to obtain a sufficient angular resolution.
  • an adjustable phase assignment of radar antennas is used. By virtue of the phase dividers necessary for this, however, high losses occur, which leads to inefficient radar sensors, since an undesirably high power consumption of the radar sensors can result.
  • a third possibility is a mechanical pivoting of the antenna, which however leads to the use of an error-prone and not wear-free mechanism.
  • a module unit for a radar antenna arrangement with integrated high-frequency chip is known from the document DE 10 2006 009 012 Al.
  • a focusing element is arranged in a beam path of the radar antenna array in front of at least one antenna element, with which a reinforced illumination of the high-frequency chip is achieved.
  • the radar antenna arrangement comprises a mounting device, with the focusing elements of different antenna characteristics can be attached to the module unit.
  • Subject of the document DE 10 2005 056 756 A1 is an antenna arrangement for a radar sensor, in which a first part of an antenna is arranged on a chip which comprises at least a part of a transmitting and receiving unit of the radar sensor. A second radiation-coupled part is arranged at a distance from the first part above the chip.
  • the first part comprises at least one exciter / receiver element and the second part comprises a resonator element arranged on a carrier.
  • this integrated circuit includes a diplex mixer for determining a frequency offset between the first high-frequency signal and a reflected second high-frequency signal, and a transceiver for transmitting and receiving said high-frequency signal signals.
  • this integrated circuit includes a
  • Adjustment means coupled between the diplex mixing means and the transceiver and adapted to adjust the impedance of the transceiver.
  • a multi-beam radar sensor is described in the document DE 199 39 834 Al. The latter has at least two transmitting / receiving elements on a support with a focusing body, this focusing body being assigned to each transmitting / receiving element for prefocusing a beam path.
  • this radar sensor comprises a holder for the focusing body and a dielectric lens, which is arranged in the beam path of the transmitting / receiving element and the focusing body.
  • EP 840 140 A1 discloses an antenna apparatus comprising a primary radiator for radiating a radio wave beam, a movable reflection element for reflecting the radio wave beam, and a lens for converging the radio wave beam reflected by the reflection element to reduce a divergence angle of the radio wave beam.
  • the reflection element is arranged within a beam path of the radio wave beam between the lens and the primary radiator.
  • the radar device has a lens for forming radar bars, which is formed from a number of plates arranged side by side.
  • the radar antenna for which the radar beams are to be formed with the lens formed of the plates is adapted to transmit and / or receive radar beams. Further, the lens for determining a direction of the radar beams receiving the radar antenna is formed. In an embodiment it can be provided that with the plates of the lens, a diffraction of waves of the radar beams is made. In general, the plates of the lens are adapted to form the radar beams, the plates forming the radar beams together.
  • the plates of the lens have a metallic property.
  • a plate has a flat, plate-shaped base body, wherein the base body has a suitably shaped cross-sectional area in the order of magnitude
  • a plate on at least one side at least partially coated with metallic material, usually completely with metallic material. It can also be provided that the plates - A -
  • metallic material for example a metal or a metallic compound which comprises at least one metallic element.
  • the lens of the radar device is usually to be positioned such that the plates are arranged directly in front of the radar antenna, so that radar rays emitted by the radar antenna directly and without detour reach the plates and are molded together by them. Radar beams to be received are also formed by the plates of the lens and reach the radar antenna without detours.
  • At least one plate is movable in at least one spatial direction relative to the at least one radar antenna, for example, rotatable, and thus adjustable in position and / or orientation relative to the at least one radar antenna.
  • it is provided for such an adjustability of the at least one plate that it can be pivoted with respect to at least one angle relative to the at least one radar antenna, for example in the horizontal and / or vertical direction.
  • the lens comprises the at least one plate, usually a plurality of plates, it is also possible to move the at least one plate independently of a movement of at least one other plate of the lens.
  • the radar device has at least one actuator, which is designed, for example, as a piezoelectric element.
  • a movement of the at least one plate can also be controlled and thus controlled and / or regulated on the basis of an electrostatic charge of this at least one plate and a force resulting therefrom.
  • the radar device has at least two plates
  • these at least two plates can be moved by at least one piezoelectric element and / or on the basis of their electrostatic charge relative to each other and thereby inter alia be spaced relative to each other.
  • a variably adjustable distance between two plates has a value in the order of one wavelength of the radar beams used.
  • Two juxtaposed adjacent plates may also be oriented at an angle to each other. In general, surfaces of the juxtaposed plate are oriented parallel to each other. Depending on the application, the plates can, for example, be oriented at an acute angle to one another.
  • a surface of the at least one plate of the lens may be oriented parallel to a propagation direction of the radar beams.
  • the radar device presented here can have at least one radar antenna.
  • the radar device may further comprise at least one control element adapted to control and thus to control and / or regulate the movement or position of the at least one plate of the lens relative to the radar antenna. This can at least one control element with a
  • Arithmetic unit as another possible component of the radar device interact or include such a computing unit.
  • the invention further relates to a method of providing radar beams in which the radar beams are formed with a lens formed of a number of juxtaposed plates.
  • an influence of radar beams which cooperate in design with at least one radar antenna is suitable.
  • a direction of the radar beams can be determined with the lens.
  • the plates of the lens usually have a metallic property.
  • the lens of the radar device has at least two plates, it is provided that a distance between these at least two plates is changed. Furthermore, a position of the at least one plate relative to the at least one radar antenna can be controlled.
  • the invention further relates to a computer program with program code means in order to carry out all the steps of a described method when the computer program is executed on a computer or a corresponding arithmetic unit, in particular in a radar device according to the invention.
  • the computer program product according to the invention with program code means which are stored on a computer-readable data carrier is designed to carry out all the steps of a described method when the computer program is executed on a computer or a corresponding computing unit, in particular in a control unit according to the invention.
  • the invention provides for the use of at least one metallic plate of the lens for beam shaping of at least one radar antenna designed, for example, as a radar sensor.
  • the at least one metallic plate of the lens can also be used for a
  • Radiation direction determination of at least one radar antenna can be used.
  • a main lobe of the radar beams can be pivoted or rotated and thus moved in the azimuth or an angle in the horizontal direction as well as in the elevation or an angle in the vertical direction, in which case no phase splitter is required and no mechanical rotation of the radar antenna is made.
  • This not only the phase divider, which are inherently lossy today, but also the cost of several TR modules or the otherwise required complex mechanics can be saved.
  • the energy consumption and the weight of a radar device can be reduced in an application of the invention.
  • the radar device comprises a radar antenna embodied as a patch antenna or as a transmitting and / or receiving radar element, which, however, can also be in the form of any directional radar antenna, such as a horn antenna or a Vivaldi antenna.
  • the piezoelectric elements are typically arranged respectively at the upper and lower edges of a plate.
  • two adjacent plates can be connected to one another via at least one piezoelectric element.
  • the plates typically having metallic properties, may be suitably positioned upon deflection by an electric field provided, for example, by a conductive foil on a surface of a base of a plate.
  • an electric field provided, for example, by a conductive foil on a surface of a base of a plate.
  • Other possibilities for the deflection of the plates represent any suitable actuators.
  • the invention can u. a. be used for radar sensors, so that a directional resolution is possible for such radar sensors.
  • the proposed radar device is, for example, suitable for vehicles or motor vehicles and can be arranged on such a vehicle.
  • the at least one radar antenna radar beams are emitted and reflected by possibly located in the vicinity of the vehicle objects and received.
  • emission and / or reception by the lens for example, can be improved depending on the direction.
  • dynamic quantities such as location, speed or acceleration of an object can thus be determined more accurately.
  • Figure 1 shows a schematic representation of a first embodiment of an inventive
  • Figure 2 shows a schematic representation of a second embodiment of a radar device according to the invention in carrying out a first step of a
  • FIG. 3 shows the second device from FIG. 2 when carrying out a second step of the method according to the invention.
  • the first embodiment of a radar arrangement 2 shown diagrammatically in FIG. 1 comprises a lens 3 which has four plates 4, the plates 4 having metallic properties and being arranged parallel to one another at an equidistant spacing 6 from each other.
  • Each of these plates 4 comprises a rectangular base body 8 with an elliptical cutout 10.
  • this radar device 2 presented here has a radar antenna 12, whose base in the figure 1 presented here perpendicular to the main bodies 8 of the plates 4 of Lenses 3 is oriented. Furthermore, it is provided within this radar device 2 that the ellipsenformigen cutouts 10 of the plates 4 of the radar antenna 12 facing away and opposite straight edges of the plates 4 are facing away.
  • the plates 4 with the metallic, plate-shaped base bodies 8 can be moved during operation of the radar device 2 relative to each other and relative to the radar antenna 12 and thus positioned. It can u. a. the distance 6 between two plates 4 are changed. In this embodiment, the distance 6 has a value in the order of one wavelength of the radar beams used here.
  • the plates 4 in operation of the radar device 2 together form radar beams which are emitted from the radar antenna 12 in an emission direction 14.
  • the plates 4 are adapted to form radar beams, which move in the direction of arrival 16 to the radar antenna 12, suitable for the radar antenna 12.
  • FIGS 2 and 3 show a second embodiment of a radar assembly 20 according to the invention with a lens 21, wherein in each case three plates 22, 24, 26 of the lens 21 are shown in different positions. These plates 22, 24, 26 are shown schematically along a section to their surfaces and thus to their plate-like basic bodies of the plates 22, 24, 26.
  • actuators arranged, wherein each two first piezo elements 28, 30 between first, upper edges of adjacent plates 22, 24, 26 and second piezo elements 32nd , 34 are disposed between second lower edges of adjacent plates 22, 24, 26.
  • the actuators designed as piezo elements 28, 30, 32, 34 are arranged outside a relevant beam path of radar beams to be emitted and / or to be received for a radar antenna not shown here.
  • FIG. 2 shows the lens 21 of the radar arrangements 20 in a first operating situation 36, in which the piezoelements 28, 30, 32, 34 are set in such a way that two plates 22, 24, 26 each have a first distance 38 , All of the piezoelectric elements 28, 30, 32, 34 have the same extent, so that the plates 22, 24, 26 are arranged parallel to one another.
  • the lens 21 of the radar arrangement 20 is shown in a second operating situation 40, which results from the first operating situation 36 by changing an expansion, in this case by reducing the extent of all the piezoelements 28, 30, 32, 34.
  • the plates 22, 24, 26 continue to be arranged in parallel to each other in an equal way, wherein two adjacent plates 22, 24, 26 now have a second reduced distance 42 to each other, which is smaller than the first distance 38.
  • FIG. 3 shows the second embodiment of the radar arrangement 20 in a third operating situation 44 of the lens 21, in which the upper piezoelements 28, 30 have a greater extent between the upper edges of adjacent plates 22, 24, 26 than the second piezoelements 32, 34 which between lower edges of adjacent plates 22, 24, 26 are arranged.
  • a third distance 46 between the first, upper edges of adjacent plates 22, 24, 26 is greater than a fourth distance 48 between lower, second edges of adjacent plates 22, 24, 26.
  • Each two adjacent plates 22, 24, 26 are now under oriented at an acute angle to each other.

Landscapes

  • Aerials With Secondary Devices (AREA)
  • Radar Systems Or Details Thereof (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Radareinrichtung (2), die eine Linse (3) zum Formen von Radarstrahlen für eine Radarantenne (12) aufweist, wobei die Linse (3) aus einer Anzahl nebeneinander angeordneter Platten (4) gebildet ist. Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zur Bereitstellung von Radarstrahlen werden die Radarstrahlen mit einer Linse (3), die aus einer Anzahl nebeneinander angeordneter Platten (4) gebildet ist, geformt. Außerdem betrifft die Erfindung ein Computerprogramm und ein Computerprogrammprodukt.

Description

Beschreibung
Titel Radareinrichtung
Die Erfindung betrifft eine Radareinrichtung, ein Verfahren zur Bereitstellung von Radarstrahlen, ein Computerprogramm und ein Computerprogrammprodukt.
Stand der Technik
Radarsensoren werden u. a. bei Kraftfahrzeugen zur Vermeidung von Unfällen im Straßenverkehr eingesetzt. Dazu werden unterschiedliche Radarantennen und somit Antennensysteme oder - gruppen, die an Kraftfahrzeugen angeordnet sind, verwendet.
Für ein Schwenken der Hauptkeule aus Radarstrahlen wird entweder eine Antennengruppe und eine entsprechende Phasenbelegung mit Phasensteiler und TR-Modul oder eine aufwendige Mechanik zum Schwenken der Antennengruppe benötigt. Dabei ist ein TR-Modul eine als Transmitter/Reveiver -Modul ausgebildete Antenne, die dazu geeignet ist, elektromagnetische Wellen zu senden und zu empfangen.
Bei Radarsensoren mit sog. Antennenpatches bzw. sendenden und/oder empfangenden
Radarantenne sind über derartigen Radarantennen oftmals Fokussierelemente, sog. Stielstrahler bzw. Polyrods angeordnet, wobei es sich typischerweise um Spritzgussbauteile aus Kunststoff handelt. Ein Schwenken dieser Fokussierelemente ist für die einzelne Radarantenne nicht möglich.
Weiterhin sind typischerweise mehrere Entfernungssensoren notwendig, die zu einer
Objektlokalisierung im Azimut, d.h. einem Winkel in horizontaler Richtung, durch Triangulation, wobei ein Dreiecknetz gebildet wird, verwendet werden. Hierzu ist jedoch eine große Bandbreite der einzelnen Radarsensoren notwendig, um eine ausreichende Winkelauflösung zu gewinnen. Als weitere Möglichkeit wird eine einstellbare Phasenbelegung von Radarantennen verwendet. Durch die hierfür notwendigen Phasensteiler treten jedoch hohe Verluste auf, was zu ineffizienten Radarsensoren führt, da sich ein unerwünscht hoher Leistungsverbrauch der Radarsensoren ergeben kann. Eine dritte Möglichkeit ist ein mechanischer Schwenk der Antenne, was jedoch zum Einsatz einer fehleranfälligen und nicht verschleißfreien Mechanik führt.
Eine Moduleinheit für eine Radar- Antennenanordnung mit integriertem Hochfrequenz-Chip ist aus der Druckschrift DE 10 2006 009 012 Al bekannt. Dabei ist in einem Strahlengang der Radar- Antennenanordnung vor wenigstens einem Antennenelement ein Fokussierelement angeordnet, mit dem eine verstärkte Ausleuchtung des Hochfrequenz-Chips erreicht wird. Außerdem umfasst die Radar- Antennenanordnung eine Anbauvorrichtung, mit der Fokussierelemente unterschiedlicher Antennencharakteristik an die Moduleinheit angebaut werden können.
Gegenstand der Druckschrift DE 10 2005 056 756 Al ist eine Antennenanordnung für einen Radar-Sensor, bei dem ein erster Teil einer Antenne auf einem Chip angeordnet ist, der wenigstens einen Teil einer Sende- und Empfangseinheit des Radar-Sensors umfasst. Ein zweiter strahlungsgekoppelter Teil ist im Abstand zu dem ersten Teil über dem Chip angeordnet. Dabei umfasst der erste Teil wenigstens ein Erreger-/Empfänger-Element und der zweite Teil ein auf einem Träger angeordnetes Resonatorelement.
Eine integrierte Schaltung zur Abstands- und/oder Geschwindigkeitsmessung von Objekten ist in der Druckschrift DE 103 55 796 Al beschrieben. Diese Schaltung umfasst eine Hochfrequenz-
Signalerzeugungseinrichtung zum Erzeugen eines ersten Hochfrequenz- Signals aus mindestens einem Niederfrequenz- Signal, eine Diplex-Mischeinrichtung zum Ermitteln eines Frequenzversatzes zwischen dem ersten Hochfrequenz- Signal und einem reflektierten zweiten Hochfrequenz- Signal sowie eine Sende-/Empfangseinrichtung zum Senden und Empfangen der besagten Hochfrequenz-Signale. Außerdem umfasst diese integrierte Schaltung eine
Anpassungseinrichtung, die zwischen der Diplex-Mischeinrichtung und der Sende- /Empfangseinrichtung gekoppelt ist und zum Anpassen der Impedanz der Sende- /Empfangseinrichtung ausgebildet ist. Ein mehrstrahliger Radarsensor ist in der Druckschrift DE 199 39 834 Al beschrieben. Dieser weist wenigstens zwei Sende-/Empfangselemente auf einem Träger mit einem Fokussierkörper auf, wobei dieser Fokussierkörper zur Vorfokussierung eines Strahlengangs jedem Sende- /Empfangselement zugeordnet ist. Außerdem umfasst dieser Radarsensor eine Halterung für den Fokussierkörper und eine dielektrische Linse, die im Strahlengang des Sende-/Empfangselements und des Fokussierkörpers angeordnet ist.
In der Druckschrift EP 840 140 Al wird eine Antennenvorrichtung vorgestellt, die einen Primärstrahler zum Abstrahlen eines Funkwellenstrahls, ein bewegbares Reflektionselement zum Reflektieren des Funkwellenstrahls und eine Linse zum Konvergieren des durch das Reflexionselement reflektierten Funkwellenstrahls, um einen Divergenzwinkel des Funkwellenstrahls zu reduzieren, umfasst. Hierbei ist das Reflexionselement innerhalb eines Strahlengangs des Funkwellenstrahls zwischen der Linse und dem Primärstrahler angeordnet.
Offenbarung der Erfindung
Die erfindungsgemäße Radareinrichtung weist eine Linse zum Formen von Radarstahlen auf, die aus einer Anzahl nebeneinander angeordneter Platten gebildet ist.
Die Radarantenne, für die die Radarstrahlen mit der aus den Platten gebildeten Linse zu formen sind, ist zum Senden und/oder Empfangen von Radarstrahlen ausgebildet. Weiterhin ist die Linse zur Bestimmung einer Richtung der Radarstrahlen, die die Radarantenne empfängt, ausgebildet. In Ausgestaltung kann vorgesehen sein, dass mit den Platten der Linse eine Beugung von Wellen der Radarstrahlen vorgenommen wird. In der Regel sind die Platten der Linse dazu ausgebildet, die Radarstrahlen zu formen, wobei die Platten die Radarstrahlen gemeinsam formen.
In Ausgestaltung ist vorgesehen, dass die Platten der Linse eine metallische Eigenschaft aufweisen. Jeweils eine Platte weist einen flachen, plattenförmigen Grundkörper auf, wobei der Grundkörper eine geeignet geformte Querschnittsfläche in einer Größenordnung einer
Wellenlänge der Radarstrahlen aufweist. In Ausgestaltung kann jeweils eine Platte auf wenigstens einer Seite zumindest teilweise mit metallischem Material, in der Regel vollständig mit metallischem Material, beschichtet sein. Es kann auch vorgesehen sein, dass die Platten - A -
vollständig aus metallischem Material, bspw. einem Metall oder einer metallischen Verbindung, die mindestens ein metallisches Element umfasst, gebildet sind.
Die Linse der Radareinrichtung ist üblicherweise derart zu positionieren, dass die Platten direkt vor der Radarantenne angeordnet sind, so dass von der Radarantenne emittierte Radarstrahlen direkt und ohne Umweg die Platten erreichen und von diesen gemeinsam geformt werden. Zu empfangende Radarstrahlen werden ebenfalls von den Platten der Linse geformt und erreichen die Radarantenne ohne Umwege.
Weiterhin ist mindestens eine Platte in mindestens einer Raumrichtung relativ zu der mindestens einen Radarantennen bewegbar, bspw. drehbar, und somit in ihrer Position und/oder Ausrichtung relativ zu der mindestens einen Radarantenne verstellbar. Dabei ist für eine derartige Verstellbarkeit der mindestens einen Platte vorgesehen, dass diese bzgl. mindestens eines Winkels relativ zu der mindestens einen Radarantenne, bspw. in horizontaler und/oder in vertikaler Richtung, verschwenkt werden kann. Da die Linse die mindestens eine Platte, in der Regel mehrere Platten, umfasst, ist es auch möglich, die mindestens eine Platte unabhängig von einer Bewegung mindestens einer anderen Platte der Linse zu bewegen.
Zum Bewegen der mindestens einen Platte weist die Radareinrichtung mindestens einen Aktuator, der bspw. als Piezoelement ausgebildet ist, auf. Alternativ oder ergänzend kann eine Bewegung der mindestens einen Platte auch auf Grundlage einer elektrostatischen Aufladung dieser mindestens einen Platte und einer daraus resultierenden Kraft kontrolliert und somit gesteuert und/oder geregelt werden.
Für den Fall, dass die Radareinrichtung mindestens zwei Platten aufweist, können diese mindestens zwei Platten durch mindestens ein Piezoelement und/oder auf Grundlage ihrer elektrostatischen Aufladung relativ zueinander bewegt und dabei u. a. relativ zueinander beabstandet werden. Es ist hierbei vorgesehen, dass ein variabel einstellbarer Abstand zwischen zwei Platten einen Wert in einer Größenordnung einer Wellenlänge der verwendeten Radarstrahlen aufweist. Zwei nebeneinander angeordnete, benachbarte Platten können auch unter einem Winkel zueinander orientiert sein. In der Regel sind Oberflächen der nebeneinander angeordneten Platte zueinander parallel orientiert. Je nach Anwendung können die Platten bspw. unter einen spitzen Winkel zueinander orientiert sein. Im Rahmen einer geeigneten Einstellung oder Positionierung verbunden mit einer Bewegung der mindestens einen Platte kann eine Fläche der mindestens einen Platte der Linse parallel zu einer Ausbreitungsrichtung der Radarstrahlen orientiert sein.
Die hier vorgestellte Radareinrichtung kann mindestens eine Radarantenne aufweisen. Zur Einstellung einer Position und/oder Bewegung der Platte kann die Radareinrichtung weiterhin mindestens ein Kontrollelement, das zum Kontrollieren und somit zum Steuern und/oder Regeln der Bewegung oder Position der mindestens einen Platte der Linse relativ zu der Radarantenne ausgebildet ist, aufweisen. Dabei kann dieses mindestens eine Kontrollelement mit einer
Recheneinheit als ein weiterer möglicher Bestandteil der Radareinrichtung zusammenwirken oder eine derartige Recheneinheit umfassen.
Die Erfindung betrifft weiterhin ein Verfahren zur Bereitstellung von Radarstrahlen, bei dem die Radarstrahlen mit einer Linse, die aus einer Anzahl nebeneinander angeordneter Platten gebildet ist, geformt werden.
Somit ist eine Beeinflussung von Radarstrahlen, die in Ausgestaltung mit mindestens einer Radarantenne zusammenwirken, geeignet. Dabei kann mit der Linse bspw. eine Richtung der Radarstrahlen bestimmt werden. Die Platten der Linse weisen üblicherweise eine metallische Eigenschaft auf.
Für den Fall, dass die Linse der Radareinrichtung mindestens zwei Platten aufweist, ist vorgesehen, dass ein Abstand zwischen diesen mindestens zwei Platten verändert wird. Weiterhin kann eine Position der mindestens einen Platte relativ zu der mindestens einen Radarantenne kontrolliert werden.
Es ist vorgesehen, dass Funktionen der Radareinrichtung bzw. Funktionen von einzelnen Komponenten der Radareinrichtung, insbesondere der Platte der Linse, als Schritte des beschriebenen Verfahrens realisiert werden können. Entsprechend ist die beschriebene
Radareinrichtung dazu ausgebildet, sämtliche Schritte des vorgestellten Verfahrens durchzuführen, wobei einzelne Schritte dieses Verfahrens auch von einzelnen Komponenten der Radareinrichtung ausgeführt werden können. Die Erfindung betrifft weiterhin ein Computerprogramm mit Programmcodemitteln, um alle Schritte eines beschriebenen Verfahrens durchzuführen, wenn das Computerprogramm auf einem Computer oder einer entsprechenden Recheneinheit, insbesondere in einer erfindungsgemäßen Radareinrichtung, ausgeführt wird.
Das erfindungsgemäße Computerprogrammprodukt mit Programmcodemitteln, die auf einem computerlesbaren Datenträger gespeichert sind, ist zum Durchführen aller Schritte eines beschriebenen Verfahrens ausgebildet, wenn das Computerprogramm auf einem Computer oder einer entsprechenden Recheneinheit, insbesondere in einen erfindungsgemäßen Steuergerät, ausgeführt wird.
Mit der Erfindung ist der Einsatz mindestens einer metallischen Platte der Linse zur Strahlformung mindestens einer bspw. als Radarsensor ausgebildeten Radarantenne vorgesehen. Die mindestens eine metallische Platte der Linse kann zudem für eine
Strahlungsrichtungsbestimmung der mindestens einen Radarantenne verwendet werden.
Durch den Aufbau der Linse aus nebeneinander angeordneten Platten kann eine Hauptkeule der Radarstrahlen sowohl im Azimut bzw. einem Winkel in horizontaler Richtung als auch in der Elevation bzw. einem Winkel in vertikaler Richtung geschwenkt oder gedreht und somit bewegt werden, wobei hier kein Phasensteiler erforderlich ist und keine mechanische Drehung der Radarantenne vorgenommen wird. Hierdurch können nicht nur die Phasensteiler, die heute inhärent verlustbehaftet sind, sondern auch die Kosten für mehrere TR-Module bzw. die ansonsten erforderliche aufwendige Mechanik eingespart werden.
Durch den Einsatz mindestens einer bzgl. ihrer Position kontrollierten und dabei gesteuerten Platte der Linse können bei einer Anwendung der Erfindung der Energieverbrauch und das Gewicht einer Radareinrichtung reduziert werden.
Die Radareinrichtung umfasst in Ausgestaltung eine als Patch- Antenne bzw. als ein sendendes und/oder empfangendes Radarelement ausgebildete Radarantenne, die jedoch auch als eine beliebige, gerichtete Radarantenne, wie beispielsweise eine Hornantenne oder eine Vivaldi- Antenne ausgebildet sein kann. In Ausgestaltung ist die aus metallischen Platten gebildete Linse vor der Radarantenne angeordnet und kann durch die geänderte Phasengeschwindigkeit, die u. a. abhängig von einem Abstand der Plattenabstand ist, als strahlformendes Elemente eingesetzt werden. Ein Abstand der Platten wird regelmäßig senkrecht zu einer Ausbreitungsrichtung der Radarstrahlen eingestellt.
Zur Veränderung eines Abstands mehrerer Platten der Linse zueinander können Piezoelemente eingesetzt werden. Die Piezoelemente sind typischerweise jeweils an den oberen und unteren Kanten einer Platte angeordnet. In Ausgestaltung können zwei benachbarten Platten über mindestens ein Piezoelement miteinander verbunden sein. Durch eine getrennte oder in Gruppen angesteuerte Auslenkung der Piezoelemente kann eine Formung der Radarstrahlen mit mehreren Platten vorgenommen werden.
Eine weitere Möglichkeit, die die Variation des Abstands in einer Richtung ermöglicht, ist die Nutzung einer elektrostatischen Kraft, die beim Anlegen einer Spannung zwischen jeweils zwei Platten entsteht. Die Platten mit typischerweise metallischen Eigenschaften können bei einer Auslenkung durch ein elektrisches Feld, das bspw. durch eine leitfähige Folie auf einer Oberfläche eines Grundkörpers einer Platte bereitgestellt wird, geeignet positioniert werden. Weitere Möglichkeiten zur Auslenkung der Platten stellen beliebige geeignete Aktuatoren dar.
Die Erfindung kann u. a. für Radarsensoren eingesetzt werden, so dass für derartige Radarsensoren eine Richtungsauflösung möglich ist.
Die vorgestellte Radareinrichtung ist bspw. für Fahrzeuge oder Kraftfahrzeuge geeignet und kann an einem derartigen Fahrzeug angeordnet werden. Mit der mindestens einen Radarantenne werden Radarstrahlen emittiert und von ggf. im Umfeld des Fahrzeugs befindlichen Objekten reflektiert und empfangen. Mit der Radareinrichtung kann eine Emission und/oder ein Empfang durch die Linse bspw. richtungsabhängig verbessert werden. Auf Grundlage der empfangenen Radarstrahlen können somit dynamische Größen wie Ort, Geschwindigkeit oder Beschleunigung eines Objekts genauer bestimmt werden.
Weitere Vorteile und Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung und der beiliegenden Zeichnung. Es versteht sich, dass die voranstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Figur 1 zeigt in schematischer Darstellung eine erste Ausfuhrungsform einer erfindungsgemäßen
Radareinrichtung.
Figur 2 zeigt in schematischer Darstellung eine zweite Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Radareinrichtung bei Durchführung eines ersten Schritts einer
Variante eines erfindungsgemäßen Verfahrens.
Figur 3 zeigt die zweite Einrichtung aus Figur 2 bei Durchführung eines zweiten Schritts des erfindungsgemäßen Verfahrens.
Ausführungsformen der Erfindung
Die Erfindung ist anhand von Ausführungsformen in den Zeichnungen schematisch dargestellt und wird im folgenden unter Bezugnahme auf die Zeichnungen ausführlich beschrieben.
Die Figuren werden zusammenhängend und übergreifend beschrieben, gleiche Bezugszeichen bezeichnen gleiche Komponenten.
Die in Figur 1 schematisch dargestellte erste Ausführungsform einer Radaranordnung 2 umfasst eine Linse 3, die vier Platten 4 aufweist, wobei die Platten 4 metallische Eigenschaften haben und parallel nebeneinander in einem äquidistanten Abstand 6 zueinander angeordnet sind. Dabei umfasst jede dieser Platten 4 einen rechteckförmigen Grundkörper 8 mit einem ellipsenförmigen Ausschnitt 10.
Außerdem weist diese hier vorgestellte Radareinrichtung 2 eine Radarantenne 12 auf, deren Grundfläche in der hier vorgestellten Figur 1 senkrecht zu den Grundkörpern 8 der Platten 4 der Linsen 3 orientiert ist. Weiterhin ist innerhalb dieser Radareinrichtung 2 vorgesehen, dass die ellipsenformigen Ausschnitte 10 der Platten 4 der Radarantenne 12 zugewandt und gegenüberliegende gerade Kanten der Platten 4 abgewandt sind.
Die Platten 4 mit den metallischen, plattenförmigen Grundkörpern 8 können während des Betriebs der Radareinrichtung 2 relativ zueinander sowie relativ zu der Radarantenne 12 bewegt und somit positioniert werden. Dabei kann u. a. der Abstand 6 zwischen zwei Platten 4 verändert werden. In dieser Ausfuhrungsform weist der Abstand 6 einen Wert in einer Größenordnung einer Wellenlänge der hier verwendeten Radarstrahlen auf.
Es ist vorgesehen, dass die Platten 4 bei Betrieb der Radareinrichtung 2 Radarstrahlen, die ausgehend von der Radarantenne 12 in einer Emissionsrichtung 14 emittiert werden, gemeinsam formen. Außerdem sind die Platten 4 dazu ausgebildet, Radarstrahlen, die sich in Empfangsrichtung 16 auf die Radarantenne 12 zubewegen, für die Radarantenne 12 geeignet zu formen.
Die Figuren 2 und 3 zeigen eine zweite Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Radaranordnung 20 mit einer Linse 21, wobei jeweils drei Platten 22, 24, 26 der Linse 21 in unterschiedlichen Positionen dargestellt sind. Diese Platten 22, 24, 26 sind entlang eines Schnitts zu ihren Flächen und somit zu ihren plattenartig ausgebildeten Grundkörpern der Platten 22, 24, 26 schematisch dargestellt. Hierbei sind zwischen jeweils zwei benachbarten Platten 22, 24, 26 zwei als Piezoelemente 28, 30, 32, 34 ausgebildete Aktuatoren angeordnet, wobei jeweils zwei erste Piezoelemente 28, 30 zwischen ersten, oberen Kanten benachbarter Platten 22, 24, 26 und zweite Piezoelemente 32, 34 zwischen zweiten, unteren Kanten benachbarter Platten 22, 24, 26 angeordnet sind. In dieser Ausführungsform sind die als Piezoelemente 28, 30, 32, 34 ausgebildete Aktuatoren außerhalb eines relevanten Strahlengangs von zu emittierenden und/oder zu empfangenden Radarstrahlen für eine hier nicht dargestellte Radarantenne angeordnet.
Weiterhin zeigt ein linker Abschnitt von Figur 2 die Linse 21 der Radaranordnungen 20 in einer ersten Betriebssituation 36, bei der die Piezoelemente 28, 30, 32, 34 derart eingestellt sind, dass jeweils zwei Platten 22, 24, 26 zueinander einen ersten Abstand 38 aufweisen. Sämtliche Piezoelemente 28, 30, 32, 34 weisen hierbei dieselbe Ausdehnung auf, so dass die Platten 22, 24, 26 zueinander parallel angeordnet sind. Im rechten Abschnitt von Figur 2 ist die Linse 21 der Radaranordnung 20 in einer zweiten Betriebssituation 40 dargestellt, die durch Veränderung einer Ausdehnung, hier durch eine Verringerung der Ausdehnung, sämtlicher Piezoelemente 28, 30, 32, 34 aus der ersten Betriebssituation 36 hervorgeht. In dieser zweiten Betriebssituation 40 sind die Platten 22, 24, 26 weiterhin parallel äquisitant zueinander angeordnet, wobei zwei benachbarte Platten 22, 24, 26 nunmehr einen zweiten verringerten Abstand 42 zueinander aufweisen, der kleiner als der erste Abstand 38 ist.
Durch Veränderung der Abstände 38, 40, die die Platten 22, 24, 26 bei paralleler Anordnung relativ zueinander aufweisen, wird in der vorliegenden Ausführungsform eine Schwenkung im Azimut und somit in einem Winkel in horizontaler Richtung vorgenommen.
Figur 3 zeigt die zweite Ausführungsform der Radaranordnung 20 in einer dritten Betriebssituation 44 der Linse 21, bei der die oberen Piezoelemente 28, 30 zwischen den oberen Kanten benachbarter Platten 22, 24, 26 eine größere Ausdehnung als die zweiten Piezoelemente 32, 34 aufweisen, die zwischen unteren Kanten benachbarter Platten 22, 24, 26 angeordnet sind. Folglich ist ein dritter Abstand 46 zwischen den ersten, oberen Kanten benachbarter Platten 22, 24, 26 größer als ein vierter Abstand 48 zwischen unteren, zweiten Kanten benachbarter Platten 22, 24, 26. Jeweils zwei benachbarte Platten 22, 24, 26 sind nunmehr unter einem spitzen Winkel zueinander orientiert. Durch Bereitstellung unterschiedlicher Ausdehnungen der ersten Piezoelemente 28, 30 sowie der zweiten Piezoelemente 32, 34 ist eine Schwenkung in Elevation und somit in Richtung eines vertikalen Winkels durchführbar.

Claims

Ansprüche
1. Radareinrichtung, die eine Linse (3, 21) zum Formen von Radarstrahlen für mindestens eine Radarantenne (12) aufweist, wobei die Linse (3) aus einer Anzahl nebeneinander angeordneter Platten (4, 22, 24, 26) gebildet ist.
2. Radareinrichtung nach Anspruch 1, bei der jeweils eine Platte (4, 22, 24, 26) der Linse
(3, 21) eine metallische Eigenschaft aufweisen.
3. Radareinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, bei der mindestens eine Platte (4, 22, 24, 26) in mindestens einer Raumrichtung relativ zu der mindestens einen Radarantenne (12) bewegbar ist.
4. Radareinrichtung nach Anspruch 3, die mindestens einen Aktuator zum Bewegen der mindestens einen Platte (4, 22, 24, 26) aufweist.
5. Radareinrichtung nach Anspruch 4, bei dem der mindestens eine Aktuator als
Piezoelement (28, 30, 32, 34) ausgebildet ist.
6. Radareinrichtung nach einem der voranstehenden Ansprüche, die eine Radarantenne (28, 39, 32, 34) aufweist.
7. Verfahren zur Bereitstellung von Radarstrahlen, bei dem die Radarstrahlen mit einer Linse (3, 21), die aus einer Anzahl nebeneinander angeordneter Platten (4, 22, 24, 26) gebildet ist, geformt werden.
8. Verfahren nach Anspruch 7, bei dem die Radarstrahlen mit mindestens einer
Radarantenne (12) wechselwirken.
9. Verfahren nach Anspruch 7 oder 8, bei dem ein Abstand (6, 38, 42, 46, 48) zwischen mindestens zwei Platten (4, 22, 24, 26) der Linse (3, 21) verändert wird.
10. Computerprogramm mit Programmcodemitteln, um alle Schritte eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 6 durchzuführen, wenn das Computerprogramm auf einem Computer oder einer entsprechenden Recheneinheit, insbesondere in einer Radareinrichtung (2, 20) nach Anspruch 7 bis 9, ausgeführt wird.
11. Computerprogrammprodukt mit Programmcodemitteln, die auf einem computerlesbaren Datenträger gespeichert sind, um alle Schritte eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 6 durchzuführen, wenn das Computerprogramm auf einem Computer oder einer entsprechenden Recheneinheit, insbesondere in einer Radareinrichtung (2, 20) nach Anspruch 7 bis 9, ausgeführt wird.
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