EP4627381A1 - Antennenanordnung für ein radarsystem, radarsystem, fahrerassistenzsystem, fahrzeug und verfahren zum betreiben eines radarsystems - Google Patents

Antennenanordnung für ein radarsystem, radarsystem, fahrerassistenzsystem, fahrzeug und verfahren zum betreiben eines radarsystems

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Publication number
EP4627381A1
EP4627381A1 EP23813331.8A EP23813331A EP4627381A1 EP 4627381 A1 EP4627381 A1 EP 4627381A1 EP 23813331 A EP23813331 A EP 23813331A EP 4627381 A1 EP4627381 A1 EP 4627381A1
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EP
European Patent Office
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type
antenna
antenna element
arrangement
axes
Prior art date
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Pending
Application number
EP23813331.8A
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English (en)
French (fr)
Inventor
Christian Sturm
Leen Sit
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Valeo Schalter und Sensoren GmbH
Original Assignee
Valeo Schalter und Sensoren GmbH
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Filing date
Publication date
Application filed by Valeo Schalter und Sensoren GmbH filed Critical Valeo Schalter und Sensoren GmbH
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Pending legal-status Critical Current

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    • G01S2013/9327—Sensor installation details
    • G01S2013/93271—Sensor installation details in the front of the vehicles

Definitions

  • the invention relates to an antenna arrangement for a radar system, in particular for a radar system for a vehicle, which has four type 1 antenna elements of a first antenna element type and at least three type 2 antenna elements of a second antenna element type, wherein one of the antenna element types are transmitting antenna elements and the other of the antenna element types are receiving antenna elements.
  • the invention relates to a radar system with at least one antenna arrangement which has four type 1 antenna elements of a first antenna element type and at least three type 2 antenna elements of a second antenna element type, wherein one of the antenna element types are transmitting antenna elements and the other of the antenna element types are receiving antenna elements.
  • the invention relates to a method for operating a radar system, in particular in particular a radar system for a vehicle, with at least one antenna arrangement which has four type 1 antenna elements of a first antenna element type and at least three type 2 antenna elements of a second antenna element type, wherein in the method radar signals are transmitted with the antenna elements of one of the antenna element types and echo signals which originate from the transmitted radar signals are received with the antenna elements of the other antenna element type.
  • a radar device with an arrangement of transmitting antennas and receiving antennas is known.
  • the number of transmitting antennas is 4 and the number of receiving antennas is 4.
  • the transmitting antennas Tx #1 and Tx #2 form a first antenna group of transmitting antennas that are identical in the vertical position and different in the horizontal position.
  • the transmitting antennas Tx #3 and Tx #4 form a second antenna group that is arranged in a position that is different from both the horizontal and the vertical position in which the first antenna group is located.
  • the receiving antennas Rx #1 to Rx #3 form a third antenna group of receiving antennas that are identical in the vertical position and different in the horizontal position.
  • the receiving antenna Rx #4 is a fourth antenna arranged in a position different from both the horizontal and vertical positions in which the third antenna group is arranged.
  • the vertical position of the fourth antenna (Rx #4) is a position spaced from the vertical position of the third antenna group (Rx #1 to Rx #3).
  • the invention is based on the object of designing an antenna arrangement, a radar system, a driver assistance system, a vehicle and a method of the type mentioned at the outset, in which the resolution of the direction in two dimensions, in particular in azimuth and elevation, can be increased during direction measurements with the radar system.
  • the type 1 antenna elements are arranged in a plane at the corners of an imaginary flat Rectangle, wherein two of the sides of the rectangle extend along Type 1 antenna element main axes parallel to an imaginary first arrangement axis and the other two sides of the rectangle extend along Type 1 antenna element transverse axes parallel to an imaginary second arrangement axis which runs perpendicular to the first arrangement axis, and at least three of the Type 2 antenna elements are arranged on different imaginary Type 2 antenna element main axes which extend parallel to one another and parallel to one of the arrangement axes.
  • the antenna arrangement is intended for a radar system. Radar signals can be sent and received using the antenna arrangement.
  • the received radar signals can be converted into corresponding reception signals, in particular electrical reception signals, which can be further processed using appropriate means, in particular a control and evaluation device.
  • the four type 1 antenna elements of the first antenna element type are arranged at the four corners of a rectangle.
  • the sides of the rectangle extend parallel to two arrangement axes that run perpendicular to each other.
  • the at least three type 2 antenna elements are arranged on type 2 antenna element main axes that extend parallel to one of the arrangement axes.
  • the rectangular arrangement of the Type 1 antenna elements allows a virtual antenna array to be created when the radar system is operated using a MIMO method with an aperture that is larger than that of the antenna arrangement in two dimensions, particularly in azimuth and elevation. This allows higher resolutions to be achieved in direction measurements in both dimensions. This improves the overall accuracy of determining the directions in which detected objects are located.
  • the directional resolution, especially the angular resolution, of the radar system depends directly on the size of the aperture of the virtual antenna array. Overall, a larger aperture can be achieved with a relatively small number of antenna elements in both dimensions, especially in azimuth and elevation.
  • a rectangle within the meaning of the invention can have both equal and different side lengths. Accordingly, the rectangle can also be square.
  • the designations "first” and “second” for the antenna element types are merely intended to make it easier to distinguish between them and do not mean that one of the antenna element types is prioritized. Accordingly, the additions “Type 1” and “Type 2” are merely intended to make it easier to distinguish between the two antenna element types.
  • the Type 1 antenna elements can be transmitting antenna elements and the Type 2 antenna elements can be receiving antenna elements or vice versa.
  • main axes and cross axes are also used only to make it easier to distinguish between them and do not mean that one of the axes, in particular the main axis, is prioritized over the other axis, in particular the cross axis. Accordingly, the additions “Type 1” and “Type 2” are also used here only to make it easier to assign the axes to the corresponding antenna element types.
  • the radar system can be used in vehicles, in particular motor vehicles.
  • the radar system can advantageously be used in land vehicles, in particular passenger cars, trucks, buses, motorcycles or the like, aircraft, in particular drones, and/or watercraft.
  • the radar system can also be used in vehicles that can be operated autonomously or at least partially autonomously.
  • the radar system can advantageously be connected to or be part of at least one electronic control device of a vehicle or machine, in particular a driver assistance system. In this way, at least some of the functions of the vehicle can be carried out autonomously or semi-autonomously.
  • the radar system can be used to detect stationary or moving objects, in particular vehicles, persons, animals, plants, obstacles, road irregularities particularly potholes or stones, road markings, traffic signs, open spaces, particularly parking spaces, precipitation or the like, and/or movements and/or gestures.
  • At least three of the Type 2 antenna elements can be arranged on different imaginary Type 2 antenna element transverse axes, which extend parallel to one another, spaced apart and perpendicular to the Type 2 antenna element main axes.
  • the Type 2 antenna elements can be spaced apart in two dimensions, namely in the direction of the Type 2 antenna element main axes and in the direction of the Type 2 antenna element transverse axes.
  • So-called sparse arrays can thus be realized in the virtual antenna array. This creates gaps in the virtual antenna array. This makes it possible to realize a significantly larger virtual antenna array, which has a significantly larger aperture in two dimensions, in particular in azimuth and elevation.
  • At least two distances between adjacent Type 2 antenna element transverse axes can be the same. In this way, the virtual antenna elements in the virtual antenna array can be arranged more evenly. Alternatively or additionally, at least two distances between adjacent Type 2 antenna element transverse axes can be different. In this way, a better distribution of the virtual antenna elements in the virtual antenna array can be achieved. array can be reached.
  • one of the type 2 antenna elements can be arranged on one of the type 2 antenna element main axes, another of the type 2 antenna elements on another type 2 antenna element main axis and all other type 2 antenna elements on another type 2 antenna element main axis. In this way, in combination with the rectangular arrangement of the type 1 antenna elements, a larger extension of the virtual antenna array can be achieved.
  • the two Type 2 antenna element transverse axes with the Type 2 antenna elements which are each arranged alone on the corresponding Type 2 antenna element main axis, cannot lie between two other Type 2 antenna element transverse axes.
  • the individual Type 2 antenna elements can be arranged at the edges of a Type 2 antenna element field consisting of the Type 2 antenna elements.
  • a distance between at least one type 2 antenna element transverse axis on which one of the type 2 antenna elements, which is arranged alone on the corresponding type 2 antenna element main axis, and at least one adjacent type 2 antenna element transverse axis can be smaller than the other distances between adjacent type 2 antenna element transverse axes.
  • a gap that arises due to the offset of the individual type 2 antenna element in relation to the other type 2 antenna elements can be kept smaller. In this way, a more uniform distribution of the virtual antenna elements can be achieved overall.
  • the antenna arrangement can have three Type 2 antenna element main axes and at least three Type 2 antenna element transverse axes, wherein one of the Type 2 antenna elements is arranged on each of the two outer Type 2 antenna element transverse axes of the Type 2 antenna element field formed by the Type 2 antenna elements, and the Type 2 antenna elements which lie on the two outer Type 2 antenna element transverse axes are each arranged on one of the two outer Type 2 antenna element main axes of the Type 2 antenna element field.
  • the two outer Type 2 antenna elements can be arranged on diagonally opposite sides of the Type 2 antenna element field.
  • the antenna arrangement can alternatively or additionally have exactly four type 2 antenna elements.
  • exactly four antenna elements of each of the two antenna element types can be implemented.
  • a correspondingly large number of virtual antenna elements can be implemented in the virtual antenna array.
  • the antenna arrangement can have exactly four Type 2 antenna elements, which are distributed over three Type 2 antenna element main axes and four Type 2 antenna element transverse axes.
  • an unambiguous range can be increased in a virtual antenna array, which can be realized from the antenna arrangement.
  • ambiguities in the direction of an arrangement axis, in particular in elevation or azimuth, can be avoided.
  • the type 2 antenna element axes in particular the type 2 antenna element main axes and the type 2 antenna element transverse axes, can extend in a common imaginary plane and/or the type 2 antenna element axes, in particular the type 2 antenna element Main axes and the type 2 antenna element transverse axes extend parallel to a plane in which the type 1 antenna element main axes and the type 1 antenna element transverse axes lie, and/or the type 1 antenna elements and the type 2 antenna elements are arranged on a common carrier, in particular a common carrier plate. In this way, the antenna arrangement can be manufactured, assembled and aligned more easily.
  • all Type 2 antenna element axes can run in an imaginary plane. In this way, the antenna arrangement can be implemented and aligned more easily.
  • the type 1 antenna elements and type 2 antenna elements can alternatively or additionally be arranged on a common carrier. In this way, the antenna arrangement can be manufactured even more easily.
  • the type 1 antenna elements and the type 2 antenna elements can be implemented on a common carrier plate, in particular a printed circuit board.
  • a common carrier plate in particular a printed circuit board.
  • all antenna elements can be easily implemented in one plane.
  • electrical connections to the antenna elements in particular can be implemented more easily.
  • the phase centers of at least some of the antenna elements can be arranged on the corresponding antenna element axes, in particular the antenna element main axes and/or the antenna element transverse axes. net. In this way, the positions of the antenna elements can be defined more precisely depending on.
  • a respective distance between adjacent antenna element axes for the same antenna element type in particular a respective distance between adjacent antenna element main axes and/or a respective distance between adjacent antenna element transverse axes for the same antenna element type, can be an integer multiple of a predetermined base distance, the base distance corresponding to half the wavelength of radar signals transmitted with the radar system.
  • a particularly compact antenna arrangement can be realized.
  • the base distance as half the wavelength of the radar signals, ambiguities and sidelobes can be reduced.
  • clearly directed radar signals can be realized on the transmitter side.
  • clear angle measurements can be carried out.
  • an extension of a transmitting antenna element field, which consists of the antenna elements of the transmitting antenna element type, in the direction of the first arrangement axis can be greater than an extension of a receiving antenna element field, which consists of the antenna elements of the receiving antenna element type, in the direction of the first arrangement axis and an extension of the transmitting antenna element field in the direction of the second arrangement axis can be greater than an extension of the receiving antenna element field in the direction of the second arrangement axis and/or the rectangle for the type 1 antenna elements can have different side lengths, the longer sides running parallel to the arrangement axis to which the type 2 antenna element axes, in particular type 2 antenna element axes, also extend.
  • the extent of the transmitting antenna element field in the direction of both arrangement axes can be greater than the corresponding extent of the receiving antenna element field.
  • the receiving antenna element field fits into the transmitting antenna element field to a certain extent.
  • the geometric folding of the positions of the antenna elements of the two antenna element types results in a larger virtual antenna array in the direction of the longer side of the rectangle.
  • the receiving antenna element field is smaller than the transmitting antenna element field, ambiguities and sidelobes can be minimized.
  • the antenna element field with the type 1 antenna elements and the antenna element field with the type 2 antenna elements can each be aligned such that their respective larger extent runs in the direction of the same arrangement axis.
  • the extent of the virtual array generated therefrom can also be larger in the direction of this arrangement axis than in the direction of the other arrangement axis.
  • the antenna arrangement for operating the radar system can advantageously be designed according to a MIMO method.
  • the radar system can be implemented as a so-called MIMO radar system.
  • MIMO method multiple in/multiple out method
  • differently coded radar signals can be transmitted with all antenna elements of the transmitting antenna element type.
  • the radar signals on the receiver side can be assigned to the echo signals received with the antenna elements of the receiving antenna element type.
  • the aperture of the virtual antenna array implemented from the antenna arrangement can be enlarged accordingly.
  • the antenna elements can each be controlled and/or read out separately.
  • the number of antenna elements can be used efficiently, in particular with a MIMO method.
  • Transmitting antenna elements can be controlled separately.
  • Receiving antenna elements can be read out separately.
  • a virtual antenna array with a correspondingly large number of virtual antenna elements can be realized even with a relatively small number of antenna elements.
  • the antenna arrangement can advantageously be designed for a bistatic radar device.
  • the bistatic radar device can advantageously have two radar systems. Each radar system can receive its own radar signals and the radar signals of the other radar system. In this way, more information can be obtained about a surveillance area, in particular the surroundings of a vehicle.
  • the object is achieved in the radar system in that the radar system has at least one antenna arrangement according to the invention.
  • the type 1 antenna elements are arranged in a plane at the corners of an imaginary, flat rectangle. Two of the sides of the rectangle extend along type 1 antenna element main axes parallel to an imaginary first arrangement axis. The other two sides of the rectangle extend along type 1 antenna element transverse axes parallel to an imaginary second arrangement axis, which runs perpendicular to the first arrangement axis. At least three of the type 2 antenna elements are arranged on different, imaginary type 2 antenna element main axes, which extend parallel, spaced apart from one another and parallel to one of the arrangement axes.
  • the radar system can have means with which the radar system can be operated according to a MIMO method.
  • a resolution in particular angular resolution, when determining a direction of a detected object can be improved.
  • the radar system can be designed for use with a bistatic radar device. In this way, more information about a surveillance area can be determined.
  • the object is achieved according to the invention in the driver assistance system in that the driver assistance system has at least one antenna arrangement according to the invention.
  • the driver assistance system comprises at least one radar system and at least one antenna arrangement for the at least one radar system, which has four type 1 antenna elements of a first antenna element type and at least three type 2 antenna elements of a second antenna element type.
  • One of the antenna element types are transmitting antenna elements and the other of the antenna element types are receiving antenna elements.
  • the Type 1 antenna elements are arranged in a plane at the corners of a imaginary, flat rectangle. Two of the sides of the rectangle extend along Type 1 antenna element main axes parallel to an imaginary first arrangement axis. The other two sides of the rectangle extend along Type 1 antenna element transverse axes parallel to an imaginary second arrangement axis which runs perpendicular to the first arrangement axis. At least three of the Type 2 antenna elements are arranged on different, imaginary Type 2 antenna element main axes which extend parallel, spaced apart from one another and parallel to one of the arrangement axes.
  • At least one surveillance area in the vicinity of the vehicle can be monitored for objects.
  • the vehicle can be operated autonomously or semi-autonomously, in particular on the basis of the information obtained with the at least one radar system, in particular on the basis of information about objects detected with the at least one radar system.
  • the driver assistance system has at least one antenna arrangement according to the invention.
  • At least one radar system of the driver assistance system can advantageously have at least one antenna arrangement according to the invention. Since the at least one radar system is part of the driver assistance system, the antenna arrangement according to the invention of the at least one radar system is also part of the driver assistance system, and therefore also an antenna arrangement according to the invention of the driver assistance system. This applies analogously with regard to antenna arrangements according to the invention of the vehicle, which has at least one driver assistance system and/or at least one radar system.
  • the object is achieved according to the invention in the vehicle in that the vehicle has at least one antenna arrangement according to the invention.
  • the vehicle comprises at least one radar system and at least one antenna arrangement for the at least one radar system, which comprises four Type 1 antenna elements of a first antenna element type and at least three Type 2 antenna elements of a second antenna element type.
  • One of the antenna element types is transmitting Antenna elements and the other of the antenna element types are receiving antenna elements.
  • At least one surveillance area in the vehicle's surroundings can be monitored for objects.
  • the type 1 antenna elements are arranged in a plane at the corners of an imaginary, flat rectangle. Two of the sides of the rectangle extend along type 1 antenna element main axes parallel to an imaginary first arrangement axis. The other two sides of the rectangle extend along type 1 antenna element transverse axes parallel to an imaginary second arrangement axis, which runs perpendicular to the first arrangement axis. At least three of the type 2 antenna elements are arranged on different, imaginary type 2 antenna element main axes, which extend parallel, spaced apart from one another and parallel to one of the arrangement axes.
  • At least one radar system in particular at least one radar system according to the invention, can be connected to a driver assistance system, in particular at least one driver assistance system according to the invention, or can be part of such a system.
  • information obtained with the at least one radar system in particular information about detected objects, can be used by the driver assistance system for the autonomous or semi-autonomous operation of the vehicle.
  • the object is achieved according to the invention in the method in that the radar signals are transmitted with an antenna arrangement according to the invention and the echo signals are received with the antenna arrangement according to the invention.
  • the antenna elements of one of the antenna element types pen in particular the transmitting antenna elements, radar signals are sent from a plane from the corners of an imaginary flat rectangle. Two of the sides of the rectangle extend parallel to an imaginary first arrangement axis and the other two sides of the rectangle extend parallel to an imaginary second arrangement axis which runs perpendicular to the first arrangement axis.
  • the echo signals are received with at least three of the antenna elements of the other antenna element type, in particular the receiving antenna elements, on different imaginary antenna element main axes, the antenna element main axes extending at a distance from one another parallel to one of the arrangement axes.
  • the radar system can be operated according to an Ml MO method. In this way, directions of objects detected by the radar system can be determined more precisely.
  • Figure 1 shows a vehicle in plan view, with a driver assistance system having a radar system
  • Figure 2 shows the vehicle from Figure 1 in side view
  • Figure 3 is a front view of an antenna arrangement of the radar system of the vehicle of Figures 1 and 2;
  • Figure 4 is a front view of an alternative antenna arrangement of the radar system of the vehicle from Figures 1 and 2 and a virtual antenna array realized therefrom.
  • Figure 1 shows a vehicle 10 in the form of a passenger car in a driving situation in a top view.
  • Figure 2 shows the vehicle 10 in a side view.
  • the vehicle 10 comprises a driver assistance system 12.
  • the driver assistance system 12 has a radar device with, for example, two radar systems 14 and a control device 16.
  • a radar device with, for example, two radar systems 14 and a control device 16.
  • FIGs 1 and 2 only one of the radar systems 14 is shown for the sake of clarity.
  • the radar systems 14 are identical in function and structure. The radar systems 14 are described below using the radar system 14 shown as an example.
  • the radar system 14 is functionally connected to the control device 16 of the driver assistance system 14. Object information determined by the radar system 14 can thus transmitted to the control device 16. With the driver assistance system 12, the vehicle 10 can be operated autonomously or semi-autonomously.
  • the corresponding coordinates of a Cartesian x-y-z coordinate system are indicated in Figures 1 to 4.
  • the x-axis of the x-y-z coordinate system runs parallel to the longitudinal axis 22 of the vehicle 10, for example.
  • the y-axis runs parallel to a transverse axis 24 of the vehicle 10 and the z-axis runs vertically upwards to the x-y plane.
  • the azimuth 0 lies in a plane parallel to the x-y plane
  • the elevation lies in a plane vertical to the x-y plane.
  • Radar system 14 can be used to send radar signals 26 into the surveillance area 18. Radar signals 26 reflected from objects 20 in the direction of radar system 14 can be received as echo signals 28 by radar system 14. The corresponding object information can be determined from echo signals 28.
  • the radar system 14 comprises an antenna arrangement 30 and a control and evaluation device 32.
  • the antenna arrangement 30 is shown in Figure 3 in a front view as viewed from the monitoring area 18.
  • the antenna arrangement 30 comprises two types of antenna elements, namely transmitting antenna elements Tx and receiving antenna elements Rx. Radar signals 26 can be transmitted using the transmitting antenna elements Tx. Echo signals 28 can be received using the receiving antenna elements Rx.
  • the antenna arrangement 30 has four transmitting antenna elements Tx and four receiving antenna elements Rx.
  • the transmitting antenna elements Tx and the receiving antenna elements Rx are arranged on a common carrier in the form of a carrier plate 34.
  • the control and evaluation device 32 can be used to control the transmitting antenna elements Tx for transmitting radar signals 26. In addition, the The control and evaluation device 32 detects and evaluates the echo signals 28 received by the receiving antenna elements Rx and converted into electrical reception signals. The control and evaluation device 32 can be used to determine the corresponding object information from the electrical reception signals and transmit it to the control device 16.
  • the radar system 14 is operated according to a MIMO (multiple-in-multiple-out) method.
  • the transmitting antenna elements Tx are controlled separately with transmit control signals by the control and evaluation device 32.
  • the radar signals 26 that are sent with the individual transmitting antenna elements Tx are made distinguishable, for example by coding.
  • signal paths of the radar signals 26 and the corresponding echo signals 28 can be assigned to the respective transmitting antenna elements Tx.
  • the receiving antenna elements Rx are read out separately accordingly.
  • the electrical received signals converted from the echo signals 28 with the antenna elements Rx are assigned accordingly.
  • FIG. 4 shows an example of the virtual antenna array 36, which can be implemented with an alternative antenna arrangement 30, which is also shown in Figure 4.
  • the virtual antenna array 36 shown in Figure 4 can also be implemented with the antenna arrangement 30 from Figure 3.
  • each radar system 14 can receive the radar signals 26 transmitted by the other radar system 14 or the corresponding echo signals 28.
  • phase centers 38 of the transmitting antenna elements Tx are indicated as black filled circles.
  • phase centers 40 of the receiving antenna elements Rx are indicated as black filled squares.
  • a transmitting antenna element field 42 is shown consisting of the four transmitting Antenna elements Tx on the left side are shown separately from a receiving antenna element field 44 consisting of the four receiving antenna elements Rx, on the right.
  • the transmitting antenna element field 42 and the receiving antenna element field 44 can also be arranged in a different way relative to one another.
  • the transmitting antenna element field 42 and the receiving antenna element field 44 can also overlap, as shown in Figure 4 below.
  • the transmitting antenna elements Tx are arranged in a transmitting plane at the corners of an imaginary flat rectangle 46.
  • the rectangle 46 has different side lengths.
  • the two longer sides of the rectangle 46 extend along imaginary transmitting antenna element main axes 50 parallel to an imaginary first arrangement axis 48 that runs horizontally in Figure 3.
  • the two other, shorter sides of the rectangle 46 extend along imaginary transmitting antenna element transverse axes 54 parallel to an imaginary second arrangement axis 52 that runs vertically in Figure 3.
  • the second arrangement axis 52 runs perpendicular to the first arrangement axis 48.
  • the transmitting antenna elements Tx thus form the rectangular transmitting antenna element field 42.
  • a respective distance between the adjacent transmitting antenna element main axes 50 or between the adjacent transmitting antenna element transverse axes 54, i.e. between the adjacent antenna element axes for the same antenna element type, is an integer multiple of a predetermined base distance A/2.
  • the base distance A/2 corresponds to half the wavelength A/2 of radar signals 26 transmitted with the radar system 14.
  • the receiving antenna element main axes 60 extend parallel to one another, spaced apart, and parallel to the first arrangement axis 48.
  • the four receiving antenna element transverse axes 62 extend parallel to one another, spaced apart, perpendicular to the receiving antenna element main axes 60, and parallel to the second arrangement axis 52.
  • the receiving antenna element main axes 60 and the receiving antenna element transverse axes 62 extend in an imaginary receiving plane.
  • the receiving antenna element main axes 60 and the receiving antenna element transverse axes 62 i.e. the receiving plane, also extend parallel to a plane in which the transmitting antenna element main axes 50 and the transmitting antenna element transverse axes 54 lie.
  • the receiving plane with the receiving antenna element main axes 60 and the receiving antenna element transverse axes 62 extends parallel to the transmitting plane with the transmitting antenna element main axes 50 and the transmitting antenna element transverse axes 54.
  • the phase center 40 of one of the receiving antenna elements Rx is arranged on one of the receiving antenna element main axes 60, in Figure 3 the upper receiving antenna element main axis 60.
  • the phase center 40 of another receiving antenna element Rx is arranged on another of the receiving antenna element main axes 60, in Figure 3 the lower receiving antenna element main axis 60.
  • the phase centers 40 of the two further receiving antenna elements Rx are arranged on the third, middle, receiving antenna element main axis 60.
  • the phase centers 40 of the four receiving antenna elements Rx are arranged on different receiving antenna element transverse axes 62.
  • One of the receiving antenna elements Rx is arranged on each of the two outer antenna element transverse axes 62 of the receiving antenna element field 44.
  • the receiving antenna elements Rx which lie on the two outer antenna element transverse axes 62, each lie on one of the two outer antenna element main axes 60.
  • the individual receiving antenna element Rx lies on the upper left corner of the receiving antenna field 44 at the intersection point of the upper receiving antenna element main axis 60 and the left receiving antenna element transverse axis 62.
  • the individual receiving antenna element Rx on the lower right corner of the receiving antenna field 44 lies at the intersection point of the lower receiving antenna element main axis 60 and the right receiving antenna element transverse axis 62.
  • the two outer receiving antenna elements Rx are arranged on diagonally opposite sides of the receiving antenna field 44.
  • a respective distance between the adjacent receiving antenna element main axes 60 or between the adjacent receiving antenna element transverse axes 62, i.e. between the respectively adjacent antenna element axes for the same antenna element type, is an integer multiple of the base distance A/2.
  • the distance 70 between the upper receiving antenna element main axis 60 in Figure 3 and the middle receiving antenna element main axis 60 on the one hand and a distance 84 between the middle receiving antenna element main axis 60 and the lower receiving antenna element main axis 60 are different.
  • the distance 70 between the upper receiving antenna element main axis 60 and the middle receiving antenna element main axis 60 corresponds to three times the base distance A/2, i.e. 1.5A.
  • the distance 84 between the middle receiving antenna element main axis 60 and the lower receiving antenna element main axis 60 corresponds to the base distance A/2.
  • the distance 66 between the second receiving antenna element transverse axis 62 from the left in Figure 3 and the third receiving antenna element transverse axis 62 corresponds to the distance 68 between the third receiving antenna element transverse axis 62 and the fourth antenna element transverse axis 62.
  • the distance 64 between the first receiving antenna element transverse axis 62 and the second receiving antenna element transverse axis 62 and the distances 66 and 68 between the other adjacent receiving antenna element transverse axes 62 are different.
  • the distance 64 between the receiving antenna element transverse axis 62 with the individual receiving antenna element Rx on the left edge of the receiving antenna field to the adjacent, second receiving antenna element transverse axis 62 corresponds to the simple base distance A/2.
  • the distance 66 between the second receiving antenna element transverse axis 62 and the third receiving antenna element transverse axis 62 from the left corresponds to twice the base distance A/2, i.e. A.
  • An extension of the transmitting antenna element field 42 in the direction of the second arrangement axis 52 is greater than an extension 86 of the receiving antenna element field 44 in the direction of the second arrangement axis 52.
  • the extension of the transmitting antenna element field 42 in the direction of the second arrangement axis 52 corresponds to the distance 56 between the transmitting antenna element main axes 50, i.e. five times the base distance A/2, i.e. 2.5A.
  • the extension 86 of the receiving antenna field 44 in the direction of the second arrangement axis 52 corresponds to the sum of the distances 70 and 84 between the receiving antenna element main axes 60, i.e. four times the base distance A/2, i.e. 2A.
  • the virtual antenna array 36 shown in Figure 4 can be realized both with the antenna arrangement 30 from Figure 3 and with the antenna arrangement 30 from Figure 4.
  • the antenna array 36 with a total of 16 virtual antenna elements Vx is generated during operation of the radar system 14.
  • the virtual antenna array 36 is realized by geometrically folding the geometric positions of the phase centers 38 of the transmitting antenna elements Tx and the phase centers 40 of the receiving antenna elements Rx of the antenna arrangement 30 or the alternative antenna arrangement 30.
  • the virtual antenna elements Vx act as virtual receiving antenna elements for the echo signals 28.
  • the virtual phase center 73 of the left virtual antenna element Vx of the virtual antenna element field 74 at the top left lies on the intersection point of the upper virtual main axis 76 and the left virtual transverse axis 78.
  • a distance 92 between the lowest virtual antenna element main axis 94 of the two upper virtual antenna element fields 74 and the highest virtual antenna element main axis 94 of the two lower virtual antenna element fields 74 also corresponds to the base distance A/2.
  • the right lower virtual antenna element Vx of the upper left antenna element field 74 and the upper left virtual antenna element Vx of the lower right antenna element field 74 are diagonally arranged both in the horizontal direction and in the vertical direction. ler direction, each arranged at a base distance A/2. Overall, a greater density of virtual antenna elements Vx can be realized over the entire virtual antenna array 36. The sidelobe level can thus be improved in the horizontal direction, in this case in the direction of the x-axis, as well as in the vertical direction, in this case in the direction of the z-axis.
  • the virtual phase centers 73 of the uppermost virtual antenna elements Vx of the virtual antenna array 36 lie on the upper virtual main axis 76.
  • the phase centers 73 of the lowermost virtual antenna elements Vx lie on the lower virtual main axis 76.
  • a distance 80 between the upper virtual main axis 76 and the lower virtual main axis 76 therefore indicates the aperture of the virtual antenna array 36 in this direction, for example in the vertical direction.
  • the distance 80 and thus the example vertical aperture corresponds to nine times the base distance A/2, i.e. 4.5A.
  • the distance 80 corresponds to the sum of the extension of the transmitting antenna field 42 in the vertical direction, namely the distance 56, and the vertical extension 86 of the receiving antenna element field 44.
  • the virtual phase centers 73 of the leftmost virtual antenna elements Vx of the virtual antenna array 36 lie on the left virtual transverse axis 78.
  • the phase centers 73 of the rightmost virtual antenna elements Vx lie on the right virtual transverse axis 78.
  • a distance 82 between the left virtual transverse axis 78 and the right virtual transverse axis 78 therefore indicates the aperture of the virtual antenna array 36 in this direction, for example in the horizontal direction.
  • the distance 82 and thus the example horizontal aperture corresponds to eleven times the base distance, i.e. 5.5A.
  • the distance 82 corresponds to the sum of the horizontal extent of the transmitting antenna field 42, namely the distance 58, and the horizontal extent of the receiving antenna element field 44, namely the distance 72.
  • the ratio of the vertical aperture to the horizontal aperture of the virtual antenna array 36 is shifted towards one to one. This approximates a balance between the resolution in the direction of the z-axis (vertical direction) and in the direction of the x-axis (horizontal direction).

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Abstract

Es werden eine Antennenanordnung (30) für ein Radarsystem, insbesondere für ein Radarsystem für ein Fahrzeug, ein Radarsystem, ein Fahrerassistenzsystem, ein Fahrzeug und ein Verfahren zum Betreiben eines Radarsystems beschrieben. Die Antennenanordnung (30) weist vier Typ1-Antennenelemente (Tx) eines ersten Antennenelementtyps und wenigstens drei Typ2-Antennenelemente (Rx) eines zweiten Antennenelementtyps. Einer der Antennenelementtypen sind Sende-Antennenelemente (Tx) und der andere der Antennenelementtypen sind Empfangs-Antennenelemente (Rx). Die Typ1-Antennenelemente (Tx) sind in einer Ebene an den Ecken eines gedachten ebenen Rechtecks (46) angeordnet, wobei sich zwei der Seiten des Rechtecks (46) entlang von Typ1-Antennenelement-Hauptachsen (50) parallel zu einer gedachten ersten Anordnungsachse (48) erstrecken und sich die zwei anderen Seiten des Rechtecks (46) entlang von Typ1-Antennenelement-Querachsen (54) parallel zu einer gedachten zweiten Anordnungsachse (52), welche senkrecht zur ersten Anordnungsachse (48) verläuft, erstrecken. Wenigstens drei der Typ2-Antennenelemente (Rx) sind auf unterschiedlichen gedachten Typ2-Antennenelement-Hauptachsen (60) angeordnet, welche sich parallel beabstandet zueinander und parallel zu einer der Anordnungsachsen (48) erstrecken.

Description

Beschreibung
Antennenanordnung für ein Radarsystem, Radarsystem, Fahrerassistenzsystem, Fahrzeug und Verfahren zum Betreiben eines Radarsystems
Technisches Gebiet
Die Erfindung betrifft eine Antennenanordnung für ein Radarsystem, insbesondere für ein Radarsystem für ein Fahrzeug, welche vier Typ1 -Antennenelemente eines ersten Antennenelementtyps und wenigstens drei Typ2-Antennenelemente eines zweiten Antennenelementtyps aufweist, wobei einer der Antennenelementtypen Sende- Antennenelemente sind und der andere der Antennenelementtypen Empfangs- Antennenelemente sind.
Ferner betrifft die Erfindung ein Radarsystem mit wenigstens einer Antennenanordnung, welche vier Typ1 -Antennenelemente eines ersten Antennenelementtyps und wenigstens drei Typ2-Antennenelemente eines zweiten Antennenelementtyps aufweist, wobei einer der Antennenelementtypen Sende-Antennenelemente sind und der andere der Antennenelementtypen Empfangs-Antennenelemente sind.
Des Weiteren betrifft die Erfindung ein Fahrerassistenzsystem mit wenigstens einem Radarsystem und mit wenigstens einer Antennenanordnung für das wenigstens eine Radarsystem, wobei die wenigstens eine Antennenanordnung vier Typ1 - Antennenelemente eines ersten Antennenelementtyps und wenigstens drei Typ2- Antennenelemente eines zweiten Antennenelementtyps aufweist, wobei einer der Antennenelementtypen Sende-Antennenelemente sind und der andere der Antennenelementtypen Empfangs-Antennenelemente sind.
Außerdem betrifft die Erfindung ein Fahrzeug mit wenigstens einem Radarsystem und mit wenigstens einer Antennenanordnung für das wenigstens eine Radarsystem, wobei die wenigstens eine Antennenanordnung vier Typ1 -Antennenelemente eines ersten Antennenelementtyps und wenigstens drei Typ2-Antennenelemente eines zweiten Antennenelementtyps aufweist, wobei einer der Antennenelementtypen Sende- Antennenelemente sind und der andere der Antennenelementtypen Empfangs- Antennenelemente sind.
Schließlich betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Betreiben eines Radarsystems, ins- besondere eines Radarsystems für ein Fahrzeug, mit wenigstens einer Antennenanordnung, welche vier Typ1 -Antennenelemente eines ersten Antennenelementtyps und wenigstens drei Typ2-Antennenelemente eines zweiten Antennenelementtyps aufweist, wobei bei dem Verfahren mit den Antennenelementen eines der Antennenelementtypen Radarsignale gesendet und mit den Antennenelementen des anderen Antennenelementtyps Echosignale, welche von den gesendeten Radarsignalen stammen, empfangen werden.
Stand der Technik
Aus der US 2021/0184367 A1 ist ein Radargerät mit einer Anordnung von Sendeantennen und Empfangsantennen bekannt. Die Anzahl der Sendeantennen ist 4 und die Anzahl der Empfangsantennen ist 4. Die Sendeantennen Tx #1 und Tx #2 bilden eine erste Antennengruppe von Sendeantennen, die in vertikaler Position identisch und in horizontaler Position unterschiedlich sind. Die Sendeantennen Tx #3 und Tx #4 bilden eine zweite Antennengruppe, die in einer Position angeordnet ist, die sich sowohl von der horizontalen als auch von der vertikalen Position, in der sich die erste Antennengruppe befindet, unterscheidet. Die Empfangsantennen Rx #1 bis Rx #3 bilden eine dritte Antennengruppe von Empfangsantennen, die in der vertikalen Position identisch und in der horizontalen Position unterschiedlich sind. Die Empfangsantenne Rx #4 ist eine vierte Antenne, die in einer Position angeordnet ist, die sich sowohl von der horizontalen als auch von der vertikalen Position, in der die dritte Antennengruppe angeordnet ist, unterscheidet. Außerdem ist die vertikale Position der vierten Antenne (Rx #4) eine Position, die von der vertikalen Position der dritten Antennengruppe (Rx #1 bis Rx #3) beabstandet ist.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Antennenanordnung, ein Radarsystem, ein Fahrerassistenzsystem, ein Fahrzeug und ein Verfahren der eingangs genannten Art zu gestalten, bei denen bei Richtungsmessungen mit dem Radarsystem die Auflösung der Richtung in zwei Dimensionen, insbesondere in Azimut und Elevation, vergrößert werden kann.
Offenbarung der Erfindung
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß bei der Antennenanordnung dadurch gelöst, dass die Typ1 -Antennenelemente in einer Ebene an den Ecken eines gedachten ebenen Rechtecks angeordnet sind, wobei sich zwei der Seiten des Rechtecks entlang von Typ1 -Antennenelement-Hauptachsen parallel zu einer gedachten ersten Anordnungsachse erstrecken und sich die zwei anderen Seiten des Rechtecks entlang von Typ1 - Antennenelement-Querachsen parallel zu einer gedachten zweiten Anordnungsachse, welche senkrecht zur ersten Anordnungsachse verläuft, erstrecken, und wenigstens drei der Typ2-Antennenelemente auf unterschiedlichen gedachten Typ2-Antennenelement-Hauptachsen angeordnet sind, welche sich parallel beab- standet zueinander und parallel zu einer der Anordnungsachsen erstrecken.
Die Antennenanordnung ist vorgesehen für ein Radarsystem. Mit der Antennenanordnung können Radarsignale gesendet und empfangen werden. Die empfangenen Radarsignale können in entsprechende Empfangssignale, insbesondere elektrische Empfangssignal, umgewandelt werden, welche mit entsprechenden Mitteln, insbesondere einer Steuer- und Auswerteeinrichtung, weiterverarbeitet werden können.
Erfindungsgemäß sind die vier Typ1 -Antennenelemente des ersten Antennenelementtyps an den vier Ecken eines Rechtecks angeordnet. Die Seiten des Rechtecks erstrecken sich parallel zu zwei zueinander senkrecht verlaufenden Anordnungsachsen. Die wenigstens drei Typ2-Antennenelemente sind auf Typ2-Antennenelement- Hauptachsen angeordnet, welche sich parallel zu einer der Anordnungsachsen erstrecken.
Durch die rechteckige Anordnung der Typ1 -Antennenelemente kann beim Betreiben des Radarsystems nach einem MIMO-Verfahren ein virtuelles Antennenarray mit einer im Vergleich zu der Antennenanordnung vergrößerten Apertur in zwei Dimensionen, insbesondere in Azimut und Elevation, realisiert werden. So können in beiden Dimensionen höhere Auflösungen bei Richtungsmessungen erzielt werden. So kann insgesamt die Genauigkeit bei der Ermittlung von Richtungen, in denen sich erfasste Objekte befinden, verbessert werden.
Die Richtungsauflösung, insbesondere die Winkelauflösung, des Radarsystems hängt direkt von der Größe der Apertur des virtuellen Antennenarrays ab. So kann insgesamt mit einer verhältnismäßig geringen Anzahl von Antennenelementen in beiden Dimensionen, insbesondere in Azimut und Elevation, eine größere Apertur realisiert werden. Ein Rechteck im Sinne der Erfindung kann sowohl gleiche als auch unterschiedliche Seitenlängen aufweisen. Demnach kann das Rechteck auch quadratisch sein.
„Parallel“ im Sinne der Erfindung bedeutet, dass die entsprechenden Achsen auch zusammenfallen können, also die Achsen parallel oder echt parallel sein können.
Die Bezeichnungen „erster“ und „zweite“ bei den Antennenelementtypen dienen lediglich der einfacheren Unterscheidung und bedeutet nicht, dass einer der Antennenelementtypen priorisiert wird. Entsprechend dienen die Zusätze „Typ 1“ und „Typ 2“ lediglich der einfacheren Unterscheidung der zwei Antennenelementtypen. Bei den Typ1 - Antennenelementen kann es sich um Sende-Antennenelemente und bei den Typ2- Antennenelementen um Empfangs-Antennenelemente handeln oder umgekehrt.
Auch die Bezeichnungen „Hauptachsen“ und „Querachsen“ dienen lediglich der einfacheren Unterscheidung und bedeuten nicht, dass eine der Achsen, insbesondere die Hauptachse, gegenüber der anderen Achse, insbesondere der Querachse, priorisiert wird. Entsprechend dienen die Zusätze „Typ1“ und „Typ2“ auch hier lediglich der einfacheren Zuordnung der Achsen zu den entsprechenden Antennenelementtypen.
Das Radarsystem kann bei Fahrzeugen, insbesondere Kraftfahrzeugen, verwendet werden. Vorteilhafterweise kann das Radarsystem bei Landfahrzeugen, insbesondere Personenkraftwagen, Lastkraftwagen, Bussen, Motorrädern oder dergleichen, Luftfahrzeugen, insbesondere Drohnen, und/oder Wasserfahrzeugen verwendet werden. Das Radarsystem kann auch bei Fahrzeugen eingesetzt werden, die autonom oder wenigstens teilautonom betrieben werden können.
Das Radarsystem kann vorteilhafterweise mit wenigstens einer elektronischen Steuervorrichtung eines Fahrzeugs oder einer Maschine, insbesondere einem Fahrerassistenzsystem, verbunden oder Teil einer solchen sein. Auf diese Weise kann wenigstens ein Teil der Funktionen des Fahrzeugs autonom oder teilautonom ausgeführt werden.
Das Radarsystem kann zur Erfassung von stehenden oder bewegten Objekten, insbesondere Fahrzeugen, Personen, Tieren, Pflanzen, Hindernissen, Fahrbahnunebenhei- ten, insbesondere Schlaglöchern oder Steinen, Fahrbahnbegrenzungen, Verkehrszeichen, Freiräumen, insbesondere Parklücken, Niederschlag oder dergleichen, und/oder von Bewegungen und/oder Gesten eingesetzt werden.
Bei einer vorteilhaften Ausführungsform können wenigstens drei der Typ2- Antennenelemente auf unterschiedlichen gedachten Typ2-Antennenelement- Querachsen angeordnet sein, welche sich parallel zueinander, beabstandet und senkrecht zu den Typ2-Antennenelement-Hauptachsen erstrecken. Auf diese Weise können die Typ2-Antennenelemente in zwei Dimensionen, nämlich in Richtung der Typ2- Antennenelement-Hauptachsen und in Richtung der Typ2-Antennenelement- Querachsen, jeweils beabstandet sein. So können in dem virtuellen Antennenarray sogenannte Sparse-Arrays realisiert werden. Es entstehen also Lücken im virtuellen Antennenarray. Dadurch kann ein deutlich größeres virtuelles Antennenarray realisiert werden, welches in zwei Dimensionen, insbesondere in Azimut und Elevation, eine deutlich größere Apertur aufweist.
Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform kann die Antennenanordnung wenigstens drei zueinander beabstandete Typ2- Antennenelement-Querachsen aufweisen, wobei wenigstens drei der Typ2- Antennenelemente auf unterschiedlichen Typ2-Antennenelement-Querachsen angeordnet sind und wenigstens zwei Abstände zwischen den jeweils benachbarten Typ2- Antennenelement-Querachsen gleich sind und/oder wenigstens zwei Abstände zwischen den jeweils benachbarten Typ2-Antennenelement-Querachsen unterschiedlich sind, und/oder die Antennenanordnung wenigstens vier Typ2-Antennenelemente aufweisen, wobei eines der Typ2-Antennenelemente auf einer der Typ2-Antennenelement-Hauptachsen, wenigstens eines der Typ2-Antennenelemente auf einer anderen Typ2- Antennenelement-Hauptachse und alle anderen der Typ2-Antennenelemente auf einer weiteren Typ2-Antennenelement-Hauptachse angeordnet sind, insbesondere können die Typ2-Antennenelement-Querachsen mit den Typ2-Antennenelementen, welche jeweils alleine auf einer der Typ2-Antennenelement-Hauptachsen angeordnet sind, nicht zwischen zwei anderen Typ2-Antennenelement-Querachsen liegen, und/oder die Antennenanordnung wenigstens vier Typ2-Antennenelemente aufweisen, wobei eines der Typ2-Antennenelemente auf einer der Typ2-Antennenelement-Hauptachsen, eines der Typ2-Antennenelemente auf einer anderen der Typ2-Antennenelement- Hauptachsen und alle anderen Typ2-Antennenelemente auf einer weiteren der Typ2- Antennenelement-Hauptachsen angeordnet sind, und ein Abstand einer Typ2- Antennenelement-Querachse, auf der sich eines der Typ2-Antennenelemente befindet, welches alleine auf der entsprechenden Typ2-Antennenelement-Hauptachse angeordnet ist, zu wenigstens einer benachbarten Typ2-Antennenelement-Querachse kleiner sein als die anderen Abstände zwischen jeweils benachbarten Typ2-Antennenelement- Querachsen, und/oder die Antennenanordnung drei Typ2-Antennenelement-Hauptachsen und wenigstens drei Typ2-Antennenelement-Querachsen aufweisen, wobei auf den beiden äußeren Typ2- Antennenelement-Querachsen des Typ2-Antennenelementfeldes, welches durch die Typ2-Antennenelemente gebildet wird, jeweils eines der Typ2-Antennenelemente angeordnet ist und die Typ2-Antennenelemente, welche auf den beiden äußeren Typ2- Antennenelement-Querachsen liegen, jeweils auf einer der zwei äußeren Typ2- Antennenelement-Hauptachsen des Typ2-Antennenelementfeldes liegen, und/oder die Antennenanordnung genau vier Typ2-Antennenelemente aufweisen und/oder die Antennenanordnung genau drei Typ2-Antennenelement-Hauptachsen aufweisen und/oder die Abstände zwischen jeweils benachbarten Typ2-Antennenelement-Hauptachsen unterschiedlich sein.
Auf diese Weise kann insgesamt die Apertur des virtuellen Antennenarrays in Richtung der Typ2-Antennenelement-Hauptachsen vergrößert werden.
Vorteilhafterweise können wenigstens zwei Abstände zwischen jeweils benachbarten Typ2-Antennenelement-Querachsen gleich sein. Auf diese Weise können die virtuellen Antennenelemente in dem virtuellen Antennenarray gleichmäßiger angeordnet werden. Alternativ oder zusätzlich können wenigstens zwei Abstände zwischen jeweils benachbarten Typ2-Antennenelement-Querachsen unterschiedlich sein. Auf diese Weise kann eine bessere Verteilung der virtuellen Antennenelemente in dem virtuellen Antennen- array erreicht werden.
Vorteilhafterweise kann alternativ oder zusätzlich eines der Typ2-Antennenelemente auf einer der Typ2-Antennenelement-Hauptachsen, ein anderes der Typ2- Antennenelemente auf einer anderen Typ2-Antennenelement-Hauptachse und alle weiteren der Typ2-Antennenelemente auf einer weiteren Typ2-Antennenelement- Hauptachse angeordnet sein. Auf diese Weise kann in Kombination mit der rechteckigen Anordnung der Typ1 -Antennenelemente eine größere Ausdehnung des virtuellen Antennenarrays erreicht werden.
Vorteilhafterweise können alternativ oder zusätzlich die beiden Typ2-Antennenelement- Querachsen mit dem Typ2-Antennenelementen, welche jeweils alleine auf der entsprechenden Typ2-Antennenelement-Hauptachse angeordnet sind, nicht zwischen zwei anderen Typ2-Antennenelement-Querachsen liegen. Auf diese Weise können die einzelnen Typ2-Antennenelemente an den Rändern eines Typ2-Antennenelementfeldes, welches aus den Typ2-Antennenelementen besteht, angeordnet werden.
Vorteilhafterweise kann alternativ oder zusätzlich ein Abstand wenigstens einer Typ2- Antennenelement-Querachse, auf der eines der Typ2-Antennenelemente, welches alleine auf der entsprechenden Typ2-Antennenelement-Hauptachse angeordnet ist, zu wenigstens einer benachbarten Typ2-Antennenelement-Querachse kleiner sein als die anderen Abstände zwischen jeweils benachbarten Typ2-Antennenelement-Querachsen. Auf diese Weise kann eine Lücke, welche durch den Versatz des einzelnen Typ2- Antennenelements, bezogen auf die anderen Typ2-Antennenelemente, entsteht, kleiner gehalten werden. So kann insgesamt eine gleichmäßigere Verteilung der virtuellen Antennenelemente erreicht werden.
Vorteilhafterweise kann alternativ oder zusätzlich die Antennenanordnung drei Typ2- Antennenelement-Hauptachsen und wenigstens drei Typ2-Antennenelement- Querachsen aufweisen, wobei auf den beiden äußeren Typ2-Antennenelement- Querachsen des Typ2-Antennenelementfeldes, welches durch die Typ2- Antennenelemente gebildet wird, jeweils eines der Typ2-Antennenelemente angeordnet ist und die Typ2-Antennenelemente, welche auf den beiden äußeren Typ2- Antennenelement-Querachsen liegen, jeweils auf einer der zwei äußeren Typ2- Antennenelement-Hauptachsen des Typ2-Antennenelementfeldes liegen. Auf diese Weise können die beiden äußeren Typ2-Antennenelemente auf diagonal gegenüberliegenden Seiten des Typ2-Antennenelementfeldes angeordnet sein.
Vorteilhafterweise kann alternativ oder zusätzlich die Antennenanordnung genau vier Typ2-Antennenelemente aufweisen. Auf diese Weise können von beiden Antennenelementtypen jeweils genau vier Antennenelemente realisiert werden. So kann eine entsprechend große Anzahl von virtuellen Antennenelementen im virtuellen Antennenarray realisiert werden.
Vorteilhafterweise kann alternativ oder zusätzlich die Antennenanordnung genau drei Typ2-Antennenelement-Hauptachsen aufweisen. Auf diese Weise kann die Ausdehnung des Typ2-Antennenelementfeldes quer zu den Typ2-Antennenelement- Hauptachsen begrenzt werden.
Vorteilhafterweise kann alternativ oder zusätzlich die Antennenanordnung genau vier Typ2-Antennenelemente aufweisen, welche verteilt auf drei Typ2-Antennenelement- Hauptachsen und vier Typ2-Antennenelement-Querachsen angeordnet sind. Auf diese Weise kann bei einem virtuellen Antennenarray, welches aus der Antennenanordnung realisiert werden kann, ein Eindeutigkeitsbereich vergrößert werden. Insbesondere können Mehrdeutigkeiten in Richtung einer Anordnungsachse, insbesondere in Elevation oder in Azimut, vermieden werden.
Vorteilhafterweise können alternativ oder zusätzlich die Abstände zwischen jeweils zwei der drei benachbarten Typ2-Antennenelement-Hauptachsen unterschiedlich sein. Auf diese Weise kann eine bessere Verteilung der virtuellen Antennenelemente in dem virtuellen Antennenarray erreicht werden.
Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform können sich die Typ2-Antennenelement-Achsen, insbesondere die Typ2-Antennenelement- Hauptachsen und die Typ2-Antennenelement-Querachsen, in einer gemeinsamen gedachten Ebene erstrecken und/oder sich die Typ2-Antennenelement-Achsen, insbesondere die Typ2-Antennenelement- Hauptachsen und die Typ2-Antennenelement-Querachsen, parallel zu einer Ebene erstrecken, in welcher die Typ1 -Antennenelement-Hauptachsen und die Typ1 - Antennenelement-Querachsen liegen, und/oder die Typ1 -Antennenelemente und die Typ2-Antennenelemente auf einem gemeinsamen Träger, insbesondere einer gemeinsamen Trägerplatte, angeordnet sein. Auf diese Weise kann die Antennenanordnung einfacher hergestellt, montiert und ausgerichtet werden.
Vorteilhafterweise können alle Typ2-Antennenelement-Achsen in einer gedachten Ebene verlaufen. Auf diese Weise kann die Antennenanordnung einfacher realisiert und ausgerichtet werden.
Vorteilhafterweise können sich alternativ oder zusätzlich die Typ2-Antennenelement- Achsen parallel zu einer Ebene erstrecken, in welcher die Typ1 -Antennenelement- Achsen, insbesondere die Typ1 -Antennenelement-Hauptachsen und die Typ2- Antennenelement-Hauptachsen, liegen. Auf diese Weise kann die Ausrichtung der Typ1 -Antennenelemente und die Anordnung der Typ2-Antennenelemente vereinfacht werden.
Vorteilhafterweise können alternativ oder zusätzlich die Typ1 -Antennenelemente und Typ2-Antennenelemente auf einen gemeinsamen Träger angeordnet sein. Auf diese Weise kann die Antennenanordnung noch einfacher hergestellt werden.
Vorteilhafterweise können die Typ1 -Antennenelemente und die Typ2- Antennenelemente auf einer gemeinsamen Trägerplatte, insbesondere einer Leiterplatte, realisiert sein. Auf diese Weise können alle Antennenelemente einfach in einer Ebene realisiert werden. Bei der Verwendung einer Leiterplatte können insbesondere elektrische Verbindungen zu den Antennenelementen einfacher realisiert werden.
Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform können die Phasenzentren wenigstens eines Teils der Antennenelemente, insbesondere die Phasenzentren aller Antennenelemente, auf den entsprechenden Antennenelement-Achsen, insbesondere den Antennenelement-Hauptachsen und/oder den Antennenelement-Querachsen, angeord- net sein. Auf diese Weise können die Positionen der Antennenelemente abhängig von genauer definiert werden.
Vorteilhafterweise können die Phasenzentrum wenigstens eines Teils der Antennenelemente auf Schnittpunkten von Antennenelement-Hauptachsen mit den Antennenelement-Querachsen liegen. So können die Positionen der Antennenelemente klar definiert werden.
Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform kann ein jeweiliger Abstand zwischen benachbarten Antennenelement-Achsen für denselben Antennenelementtyp, insbesondere ein jeweiliger Abstand zwischen benachbarten Antennenelement-Hauptachsen und/oder ein jeweiliger Abstand zwischen benachbarten Antennenelement-Querachsen für denselben Antennenelementtyp, ein ganzzahliges Vielfaches eines vorgegebenen Basisabstands sein, wobei der Basisabstand der halben Wellenlänge von mit dem Radarsystem gesendeten Radarsignalen entspricht. Auf diese Weise kann eine besonders kompakte Antennenanordnung realisiert werden. Durch die Vorgabe des Basisabstand als halbe Wellenlänge der Radarsignale können Mehrdeutigkeiten und Nebenkeulen (Sidelobes) verringert werden. Ferner können auf der Senderseite eindeutig gerichtete Radarsignale realisiert werden. Außerdem können eindeutige Winkelmessungen durchgeführt werden.
Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform kann eine Ausdehnung eines Sende-Antennenelementfeldes, welches aus den Antennenelementen des Typs Sende-Antennenelement besteht, in Richtung der ersten Anordnungsachse größer sein als eine Ausdehnung eines Empfangs-Antennenelementfeldes, welches aus den Antennenelementen des Typs Empfangs-Antennenelement besteht, in Richtung der ersten Anordnungsachse und eine Ausdehnung des Sende- Antennenelementfeldes in Richtung der zweiten Anordnungsachse größer sein als eine Ausdehnung des Empfangs-Antennenelementfeldes in Richtung der zweiten Anordnungsachse und/oder das Rechteck für die Typ1 -Antennenelemente unterschiedliche Seitenlängen aufweisen, wobei die längeren Seiten parallel zu der Anordnungsachse verlaufen, zu der auch die Typ2-Antennenelement-Achsen, insbesondere Typ2-Antennenelement- Hauptachsen oder Typ2-Antennenelement-Querachsen, in deren Richtung ein Typ2- Antennenelementfeld, welches aus den Typ2-Antennenelementen besteht, die größte Ausdehnung aufweist, verlaufen.
Vorteilhafterweise kann die Ausdehnung des Sende-Antennenelementfeldes in Richtung beider Anordnungsachsen größer sein als die entsprechende Ausdehnung des Empfangs-Antennenelementfeldes. Auf diese Weise passt das Empfangs- Antennenelementfeld gewissermaßen in das Sende-Antennenelementfeld hinein.
Durch die Anordnung der Typ1 -Antennenelemente an den Ecken eines gedachten Rechtecks mit unterschiedlichen Seitenlängen ergibt sich bei der geometrischen Faltung der Positionen der Antennenelemente der zwei Antennenelementtypen, nämlich der Sende-Antennenelemente und der Empfangs-Antennenelemente, ein in Richtung der längeren Seite des Rechtecks größeres virtuelles Antennenarray.
Dadurch, dass das Empfangs-Antennenelementfeld kleiner ist als das Sende- Antennenelementfeld, können Mehrdeutigkeiten und Nebenkeulen (Sidelobes) minimiert werden.
Vorteilhafterweise können das Antennenelementfeld mit den Typ1 -Antennenelementen und das Antennenelementfeld mit den Typ2-Antennenelementen jeweils so ausgerichtet sein, dass ihre jeweils größere Ausdehnung in Richtung derselben Anordnungsachse verläuft. Auf diese Weise kann die Ausdehnung des daraus erzeugten virtuellen Arrays in Richtung dieser Anordnungsachse ebenfalls größer sein als in Richtung der anderen Anordnungsachse.
Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform kann die Antennenanordnung für die Verwendung des Radarsystems nach einem MIMO- Verfahren ausgestaltet sein und/oder die Typ1 -Antennenelemente können jeweils separat angesteuert und/oder ausgelesen werden und die Typ2-Antennenelemente können jeweils separat angesteuert und/oder ausgelesen werden und/oder die Antennenanordnung für eine bistatische Radarvorrichtung ausgestaltet sein.
Vorteilhafterweise kann die Antennenanordnung für das Betreiben des Radarsystems nach einem MIMO-Verfahren ausgestaltet sein. Das Radarsystem kann als sogenanntes Ml MO- Radarsystem realisiert sein. Bei einem MIMO-Verfahren (Multiple In-/Multiple Out-Verfahren) können mit allen Antennenelementen des Typs Sende- Antennenelemente unterschiedlich codierte Radarsignale ausgesendet werden. Auf diese Weise können die Radarsignale auf der Empfängerseite den mit den Antennenelementen des Typs Empfangs-Antennenelemente empfangenen Echosignalen entsprechend zugeordnet werden. Bei einem reinen MIMO-Verfahren kann so die Apertur des aus der Antennenanordnung realisierten virtuellen Antennenarrays entsprechend vergrößert werden.
Vorteilhafterweise können die Antennenelemente jeweils separat angesteuert und/oder ausgelesen werden. Auf diese Weise kann die Anzahl der Antennenelemente effizient insbesondere mit einem MIMO-Verfahren genutzt werden. Dabei können Sende- Antennenelemente separat angesteuert werden. Empfangs-Antennenelement können separat ausgelesen werden. So kann auch mit einer verhältnismäßig kleinen Anzahl von Antennenelementen ein virtuelles Antennenarray mit einer entsprechend großen Anzahl von virtuellen Antennenelementen realisiert werden.
Vorteilhafterweise kann die Antennenanordnung für eine bistatische Radarvorrichtung ausgestaltet sein. Vorteilhafterweise kann die bistatische Radarvorrichtung zwei Radarsysteme aufweisen. Dabei kann jedes Radarsystem die eigenen Radarsignale und die Radarsignale des anderen Radarsystems empfangen. Auf diese Weise können mehr Informationen über einen Überwachungsbereich, insbesondere die Umgebung eines Fahrzeugs, gewonnen werden.
Ferner wird die Aufgabe bei dem Radarsystem dadurch gelöst, dass das Radarsystem wenigstens eine erfindungsgemäße Antennenanordnung aufweist.
Das Radarsystem umfasst wenigstens eine Antennenanordnung, welche vier Typ1 - Antennenelemente eines ersten Antennenelementtyps und wenigstens drei Typ2- Antennenelemente eines zweiten Antennenelementtyps aufweist. Einer der Antennene- lementtypen sind Sende-Antennenelemente und der andere der Antennenelementtypen sind Empfangs-Antennenelemente.
Erfindungsgemäß sind die Typ1 -Antennenelemente in einer Ebene an den Ecken eines gedachten, ebenen Rechtecks angeordnet. Zwei der Seiten des Rechtecks erstrecken sich entlang von Typ1 -Antennenelement-Hauptachsen parallel zu einer gedachten ersten Anordnungsachse. Die zwei anderen Seiten des Rechtecks erstrecken sich entlang von Typ1 -Antennenelement-Querachsen parallel zu einer gedachten zweiten Anordnungsachse, welche senkrecht zur ersten Anordnungsachse verläuft. Wenigstens drei der Typ2-Antennenelemente sind auf unterschiedlichen, gedachten Typ2- Antennenelement-Hauptachsen angeordnet, welche sich parallel beabstandet zueinander und parallel zu einer der Anordnungsachsen erstrecken.
Vorteilhafterweise kann das Radarsystem Mittel aufweisen, mit welchen das Radarsystem nach einem MIMO-Verfahren betrieben werden kann. Auf diese Weise kann eine Auflösung, insbesondere Winkelauflösung, bei der Bestimmung einer Richtung von erfassten Objekt verbessert werden.
Ferner kann das Radarsystem zur Verwendung bei einer bistatischen Radarvorrichtung ausgestaltet sein. Auf diese Weise können mehr Informationen über einen Überwa- chungsbereich ermittelt werden.
Des Weiteren wird die Aufgabe erfindungsgemäß bei dem Fahrerassistenzsystem dadurch gelöst, dass das Fahrerassistenzsystem wenigstens eine erfindungsgemäße Antennenanordnung aufweist.
Das Fahrerassistenzsystem umfasst wenigstens ein Radarsystem und wenigstens eine Antennenanordnung für das wenigstens eine Radarsystem, welche vier Typ1 - Antennenelemente eines ersten Antennenelementtyps und wenigstens drei Typ2- Antennenelemente eines zweiten Antennenelementtyps aufweist. Einer der Antennenelementtypen sind Sende-Antennenelemente und der andere der Antennenelementtypen sind Empfangs-Antennenelemente.
Erfindungsgemäß sind die Typ1 -Antennenelemente in einer Ebene an den Ecken eines gedachten, ebenen Rechtecks angeordnet. Zwei der Seiten des Rechtecks erstrecken sich entlang von Typ1 -Antennenelement-Hauptachsen parallel zu einer gedachten ersten Anordnungsachse. Die zwei anderen Seiten des Rechtecks erstrecken sich entlang von Typ1 -Antennenelement-Querachsen parallel zu einer gedachten zweiten Anordnungsachse, welche senkrecht zur ersten Anordnungsachse verläuft. Wenigstens drei der Typ2-Antennenelemente sind auf unterschiedlichen, gedachten Typ2- Antennenelement-Hauptachsen angeordnet, welche sich parallel beabstandet zueinander und parallel zu einer der Anordnungsachsen erstrecken.
Mit einem Radarsystem kann wenigstens ein Überwachungsbereich in der Umgebung des Fahrzeugs auf Objekte hin überwacht werden.
Mit dem Fahrerassistenzsystem kann das Fahrzeug insbesondere auf Basis der mit dem wenigstens einen Radarsystem gewonnenen Informationen, insbesondere auf Basis von Informationen über mit dem wenigstens einen Radarsystem erfasste Objekte, autonom oder teilautonom betrieben werden.
Erfindungsgemäß weist das Fahrerassistenzsystem wenigstens eine erfindungsgemäße Antennenanordnung auf. Vorteilhafterweise kann wenigstens ein Radarsystem des Fahrerassistenzsystems wenigstens eine erfindungsgemäße Antennenanordnung aufweisen. Da das wenigstens eine Radarsystem Teil des Fahrerassistenzsystems ist, ist somit die erfindungsgemäße Antennenanordnung des wenigstens einen Radarsystems ebenfalls Teil des Fahrerassistenzsystems, also auch eine erfindungsgemäße Antennenanordnung des Fahrerassistenzsystems. In Bezug auf erfindungsgemäße Antennenanordnungen des Fahrzeugs, welches wenigstens ein Fahrerassistenzsystem und/oder wenigstens ein Radarsystem aufweist, gilt dies analog.
Außerdem wird die Aufgabe erfindungsgemäß bei dem Fahrzeug dadurch gelöst, dass das Fahrzeug wenigstens eine erfindungsgemäße Antennenanordnung aufweist.
Das Fahrzeug umfasst wenigstens ein Radarsystem und wenigstens eine Antennenanordnung für das wenigstens eine Radarsystem, welche vier Typ1 -Antennenelemente eines ersten Antennenelementtyps und wenigstens drei Typ2-Antennenelemente eines zweiten Antennenelementtyps. Einer der Antennenelementtypen sind Sende- Antennenelemente und der andere der Antennenelementtypen sind Empfangs- Antennenelemente.
Mit einem Radarsystem kann wenigstens ein Überwachungsbereich in der Umgebung des Fahrzeugs auf Objekte hin überwacht werden.
Erfindungsgemäß sind die Typ1 -Antennenelemente in einer Ebene an den Ecken eines gedachten, ebenen Rechtecks angeordnet. Zwei der Seiten des Rechtecks erstrecken sich entlang von Typ1 -Antennenelement-Hauptachsen parallel zu einer gedachten ersten Anordnungsachse. Die zwei anderen Seiten des Rechtecks erstrecken sich entlang von Typ1 -Antennenelement-Querachsen parallel zu einer gedachten zweiten Anordnungsachse, welche senkrecht zur ersten Anordnungsachse verläuft. Wenigstens drei der Typ2-Antennenelemente sind auf unterschiedlichen, gedachten Typ2- Antennenelement-Hauptachsen angeordnet, welche sich parallel beabstandet zueinander und parallel zu einer der Anordnungsachsen erstrecken.
Vorteilhafterweise kann das Fahrzeug wenigstens ein Fahrerassistenzsystem, insbesondere wenigstens ein erfindungsgemäßes Fahrerassistenzsystem, aufweisen. Mit dem Fahrerassistenzsystem kann das Fahrzeug autonom oder teilautonom betrieben werden.
Vorteilhafterweise kann wenigstens ein Radarsystem, insbesondere wenigstens ein erfindungsgemäßes Radarsystem, mit einem Fahrerassistenzsystem, insbesondere wenigstens einem erfindungsgemäßen Fahrerassistenzsystem, verbunden oder Teil eines solchen sein. Auf diese Weise können mit dem wenigstens einen Radarsystem gewonnene Informationen, insbesondere Informationen über erfasste Objekte, von dem Fahrerassistenzsystem zum autonomen oder teilautonomen Betrieb des Fahrzeugs verwendet werden.
Schließlich wird die Aufgabe erfindungsgemäß bei dem Verfahren dadurch gelöst, dass die Radarsignale mit einer erfindungsgemäßen Antennenanordnung gesendet und die Echosignale mit der erfindungsgemäßen Antennenanordnung empfangen werden.
Erfindungsgemäß werden mit den Antennenelementen eines der Antennenelementty- pen, insbesondere den Sende-Antennenelementen, Radarsignale aus einer Ebene von den Ecken eines gedachten ebenen Rechtecks gesendet. Wobei sich zwei der Seiten des Rechtecks parallel zu einer gedachten ersten Anordnungsachse erstrecken und sich die zwei anderen Seiten des Rechtecks parallel zu einer gedachten zweiten Anordnungsachse, welche senkrecht zur ersten Anordnungsachse verläuft, erstrecken. Die Echosignale werden mit wenigstens drei der Antennenelemente des anderen Antennenelementtyps, insbesondere den Empfangs-Antennenelementen, auf unterschiedlichen gedachten Antennenelement-Hauptachsen empfangen, wobei sich die Antennenelement-Hauptachsen beabstandet zueinander parallel zu einer der Anordnungsachsen erstrecken.
Vorteilhafterweise kann das Radarsystem nach einem Ml MO- Verfahren betrieben werden. Auf diese Weise Richtungen von mit dem Radarsystem erfassten Objekten genauer ermittelt werden.
Im Übrigen gelten die im Zusammenhang mit der erfindungsgemäßen Antennenanordnung, dem erfindungsgemäßen Radarsystem, dem erfindungsgemäßen Fahrerassistenzsystem, dem erfindungsgemäßen Fahrzeug und dem erfindungsgemäßen Verfahren und deren jeweiligen vorteilhaften Ausgestaltungen aufgezeigten Merkmale und Vorteile untereinander entsprechend und umgekehrt. Die einzelnen Merkmale und Vorteile können selbstverständlich untereinander kombiniert werden, wobei sich weitere vorteilhafte Wirkungen einstellen können, die über die Summe der Einzelwirkungen hinausgehen.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung, in der Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert werden. Der Fachmann wird die in der Zeichnung, der Beschreibung und den Ansprüchen in Kombination offenbarten Merkmale zweckmäßigerweise auch einzeln betrachten und zu sinnvollen weiteren Kombinationen zusammenfassen. Es zeigen schematisch
Figur 1 ein Fahrzeug in der Draufsicht, mit einem Fahrerassistenzsystem, welches ein Radarsystem aufweist; Figur 2 das Fahrzeug aus der Figur 1 in der Seitenansicht;
Figur 3 eine Vorderansicht einer Antennenanordnung des Radarsystems des Fahrzeugs aus den Figuren 1 und 2;
Figur 4 eine Vorderansicht einer alternativen Antennenanordnung des Radarsystems des Fahrzeugs aus den Figuren 1 und 2 und ein daraus realisiertes virtuelles Antennenarray.
In den Figuren sind gleiche Bauteile mit gleichen Bezugszeichen versehen.
Ausführungsform(en) der Erfindung
In der Figur 1 ist ein Fahrzeug 10 in Form eines Personenkraftwagens in einer Fahrsituation in der Draufsicht gezeigt. Figur 2 zeigt das Fahrzeug 10 in einer Seitenansicht.
Das Fahrzeug 10 umfasst ein Fahrerassistenzsystem 12. Das Fahrerassistenzsystem 12 weist eine Radarvorrichtung mit beispielhaft zwei Radarsystemen 14 und eine Steuereinrichtung 16 auf. In den Figuren 1 und 2 ist der besseren Übersichtlichkeit wegen lediglich eines der Radarsysteme 14 dargestellt. Die Radarsysteme 14 sind in Funktion und Aufbau identisch. Im Folgenden werden die Radarsysteme 14 exemplarisch anhand des einen gezeigten Radarsystems 14 beschrieben.
Das Radarsystem 14 ist beispielhaft an der vorderen Seite des Fahrzeugs 10 angeordnet. Mit dem Radarsystem 14 kann ein Überwachungsbereich 18 vor dem Fahrzeug 10 auf Objekte 20 hin überwacht werden. In den Figuren 1 und 2 ist beispielhaft ein Objekt 20 vor dem Fahrzeug 10 angeordnet, welches mit dem Radarsystem 14 erfasst werden kann. Das Radarsystem 14 kann auch an anderer Stelle des Fahrzeugs 10, auch anders ausgerichtet angeordnet sein. Es können auch mehrere Radarsysteme 14 an unterschiedlichen Stellen und mit unterschiedlichen Ausrichtungen vorgesehen sein.
Mit dem Radarsystem 14 können Objektinformationen, beispielsweise Entfernungen D, Richtungen, beispielhaft Azimut 0 und Elevationswinkel <t>, und Geschwindigkeiten von erfassten Objekten 20 relativ zu dem Fahrzeug 10, ermittelt werden.
Das Radarsystem 14 ist funktional mit der Steuereinrichtung 16 des Fahrassistenzsystems 14 verbunden. Mit dem Radarsystem 14 ermittelte Objektinformationen können so an die Steuereinrichtung 16 übermittelt werden. Mit dem Fahrerassistenzsystem 12 kann das Fahrzeug 10 autonom oder teilautonom betrieben werden.
Der einfacheren Orientierung wegen sind in den Figuren 1 bis 4 die entsprechenden Koordinaten eines kartesischen x-y-z-Koordinatensystems angedeutet. Die x-Achse des x-y-z-Koordinatensystems verläuft beispielhaft parallel zur Fahrzeuglängsachse 22 des Fahrzeugs 10. Die y-Achse verläuft parallel zu einer Fahrzeugquerachse 24 des Fahrzeugs 10 und die z-Achse verläuft senkrecht zur x-y-Ebene nach räumlich oben. In der üblichen Betriebsorientierung des Fahrzeugs 10 liegt der Azimut 0 in einer Ebene parallel zur x-y-Ebene, die Elevation legt in einer Ebene senkrecht zur x-y-Ebene.
Mit dem Radarsystem 14 können Radarsignale 26 in den Überwachungsbereich 18 gesendet werden. An Objekten 20 in Richtung des Radarsystems 14 reflektierte Radarsignale 26 können als Echosignale 28 von dem Radarsystem 14 empfangen werden. Aus den Echosignalen 28 können die entsprechenden Objektinformationen ermittelt werden.
Das Radarsystem 14 umfasst eine Antennenanordnung 30 und eine Steuer- und Auswerteeinrichtung 32.
Die Antennenanordnung 30 ist in der Figur 3 in einer Vorderansicht von dem Überwachungsbereich 18 aus betrachtet dargestellt. Die Antennenanordnung 30 umfasst zwei Antennenelementtypen, nämlich Sende-Antennenelemente Tx und Empfangs- Antennenelemente Rx. Mit den Sende-Antennenelemente Tx können Radarsignale 26 gesendet werden. Mit den Empfangs-Antennenelementen Rx können Echosignale 28 empfangen werden.
Die Antennenanordnung 30 weist vier Sende-Antennenelemente Tx und vier Empfangs- Antennenelemente Rx auf. Die Sende-Antennenelemente Tx und die Empfangs- Antennenelemente Rx sind auf einem gemeinsamen Träger in Form einer Trägerplatte 34 angeordnet.
Mit der Steuer- und Auswerteeinrichtung 32 können die Sende-Antennenelemente Tx zur Aussendung von Radarsignalen 26 angesteuert werden. Außerdem können mit der Steuer- und Auswerteeinrichtung 32 die mit den Empfangs-Antennenelementen Rx empfangenen und zu elektrischen Empfangssignalen umgewandelten Echosignale 28 erfasst und ausgewertet werden. Mit der Steuer- und Auswerteeinrichtung 32 können aus den elektrischen Empfangssignalen die entsprechenden Objektinformationen ermittelt und an die Steuereinrichtung 16 übermittelt werden.
Das Radarsystem 14 wird nach einem MIMO (Multiple-In-Multiple-Out)-Verfahren betrieben. Bei dem MIMO-Verfahren werden die Sende-Antennenelemente Tx mit der Steuer- und Auswerteeinrichtung 32 separat mit Sende-Steuersignalen angesteuert. Mithilfe entsprechender Sende-Steuersignale werden die Radarsignale 26, die mit den einzelnen Sende-Antennenelementen Tx gesendet werden, beispielsweise durch codieren, unterscheidbar gemacht. So können auf der Empfängerseite Signalwege der Radarsignale 26 und der entsprechenden Echosignale 28 den jeweiligen Sende- Antennenelementen Tx zugeordnet werden. Entsprechend werden die Empfangs- Antennenelemente Rx separat ausgelesen. Dabei werden die mit den Antennenelementen Rx aus den Echosignalen 28 umgewandelten elektrischen Empfangssignale entsprechend zugeordnet. Durch das separate Ansteuern beziehungsweise Auslesen können alle Positionen der Sende-Antennenelemente Tx und alle Positionen der Empfangs-Antennenelemente Rx zur Realisierung eines virtuellen Antennenarrays 36 herangezogen werden. In der Figur 4 ist beispielhaft das virtuelle Antennenarray 36 gezeigt, welches mit einer alternativen Antennenanordnung 30 realisiert werden kann, welche ebenfalls in der Figur 4 gezeigt ist. Das in der Figur 4 gezeigte virtuelle Antennenarray 36 kann auch mit der Antennenanordnung 30 aus Figur 3 realisiert werden.
Ferner kann die Radarvorrichtung mit den zwei Radarsystemen 14 als bistatische Radarvorrichtung verwendet werden. Dabei kann jedes Radarsystem 14 die mit dem anderen Radarsystem 14 gesendeten Radarsignale 26 beziehungsweise die entsprechenden Echosignale 28 empfangen.
In den Figuren 3 und 4 sind die Phasenzentren 38 der Sende-Antennenelemente Tx als schwarz gefüllte Kreise angedeutet. Die Phasenzentren 40 der Empfangs- Antennenelemente Rx sind als schwarz gefüllte Quadrate angedeutet.
In der Figur 3 ist ein Sende-Antennenelementfeld 42 bestehend aus den vier Sende- Antennenelementen Tx auf der linken Seite separat von einem Empfangs- Antennenelementfeld 44 bestehend aus den vier Empfangs-Antennenelementen Rx, rechts, dargestellt. Das Sende-Antennenelementfeld 42 und das Empfangs- Antennenelementfeld 44 können auch in anderer Weise zueinander angeordnet sein. Das Sende-Antennenelementfeld 42 und das Empfangs-Antennenelementfeld 44 können sich auch überlappen, wie in der Figur 4 unten gezeigt.
Die Sende-Antennenelemente Tx sind in einer Sendeebene an den Ecken eines gedachten ebenen Rechtecks 46 angeordnet. Das Rechtecks 46 weist unterschiedliche Seitenlängen auf. Die zwei längeren Seiten des Rechtecks 46 erstrecken sich entlang von gedachten Sende-Antennenelement-Hauptachsen 50 parallel zu einer gedachten, in der Figur 3 horizontal verlaufenden, ersten Anordnungsachse 48. Die zwei anderen, kürzeren Seiten des Rechtecks 46 erstrecken sich entlang von gedachten Sende- Antennenelement-Querachsen 54 parallel zu einer gedachten, in der Figur 3 vertikal verlaufenden, zweiten Anordnungsachse 52. Die zweite Anordnungsachse 52 verläuft senkrecht zur ersten Anordnungsachse 48. Die Sende-Antennenelemente Tx bilden so das rechteckige Sende-Antennenelementfeld 42.
Die Phasenzentren 38 der Sende-Antennenelemente Tx sind auf den Schnittpunkten der Sende-Antennenelement-Hauptachsen 50 mit den entsprechenden Sende- Antennenelement-Querachsen 54 angeordnet.
Ein jeweiliger Abstand zwischen den benachbarten Sende-Antennenelement- Hauptachsen 50 beziehungsweise zwischen den benachbarten Sende- Antennenelement-Querachsen 54, also zwischen den jeweils benachbarten Antennenelement-Achsen für denselben Antennenelementtyp, beträgt ein ganzzahliges Vielfaches eines vorgegebenen Basisabstands A/2. Der Basisabstand A/2 entspricht der halben Wellenlänge A/2 von mit dem Radarsystem 14 gesendeten Radarsignalen 26.
Bei dem in der Figur 3 gezeigten Ausführungsbeispiel entspricht der Abstand 56 zwischen den Sende-Antennenelement-Hauptachsen 50 dem fünffachen Basisabstand A/2, also 2,5A. Der Abstand 58 zwischen den Sende-Antennenelement-Querachsen 54 entspricht dem sechsfachen Basisabstand A/2, also 3A. Die Phasenzentren 40 der vier Empfangs-Antennenelemente Rx sind verteilt auf drei gedachten Empfangs-Antennenelement-Hauptachsen 60 und vier gedachten Empfangs-Antennenelement-Querachsen 62 angeordnet. Dabei sind die Phasenzentren 40 jeweils auf einem Schnittpunkt einer Empfangs-Antennenelement-Hauptachse 60 mit einer Empfangs-Antennenelement-Querachse 62 angeordnet.
Die Empfangs-Antennenelement-Hauptachsen 60 erstrecken sich parallel zueinander beabstandet und parallel zur ersten Anordnungsachse 48. Die vier Empfangs- Antennenelement-Querachsen 62 erstrecken sich parallel zueinander beabstandet, senkrecht zu den Empfangs-Antennenelement-Hauptachsen 60 und parallel zu der zweiten Anordnungsachse 52.
Die Empfangs-Antennenelement-Hauptachsen 60 und die Empfangs-Antennenelement- Querachsen 62 erstrecken sich in einer gedachten Empfangsebene. Die Empfangs- Antennenelement-Hauptachsen 60 und die Empfangs-Antennenelement-Querachsen 62, also die Empfangsebene, erstrecken sich außerdem parallel zu einer Ebene, in der die Sende-Antennenelement-Hauptachsen 50 und die Sende-Antennenelement- Querachsen 54 liegen. Die Empfangsebene mit den Empfangs-Antennenelement- Hauptachsen 60 und den Empfangs-Antennenelement-Querachsen 62 erstreckt sich parallel zu der Sendeebene mit den Sende-Antennenelement-Hauptachsen 50 und den Sende-Antennenelement-Querachsen 54.
Das Phasenzentrum 40 eines der Empfangs-Antennenelemente Rx ist auf einer der Empfangs-Antennenelement-Hauptachsen 60, in der Figur 3 der oberen Empfangs- Antennenelement-Hauptachse 60, angeordnet. Das Phasenzentrum 40 eines anderen Empfangs-Antennenelements Rx ist auf einer anderen der Empfangs- Antennenelement-Hauptachsen 60, in der Figur 3 der unteren Empfangs- Antennenelement-Hauptachse 60, angeordnet. Die Phasenzentren 40 der zwei weiteren Empfangs-Antennenelemente Rx sind auf der dritten, der mittleren, Empfangs- Antennenelement-Hauptachse 60 angeordnet. Die Phasenzentren 40 der vier Empfangs-Antennenelemente Rx sind auf unterschiedlichen Empfangs-Antennenelement- Querachsen 62 angeordnet.
Die Empfangs-Antennenelement-Querachse 62, auf der sich das Phasenzentrum 40 des Empfangs-Antennenelementes Rx befindet, welches alleine auf der oberen Empfangs-Antennenelement-Hauptachse 60 angeordnet ist, liegt am linken Rand des Empfangs-Antennenelementfeldes 44, also nicht zwischen zwei anderen der Empfangs- Antennenelement-Querachsen 62. Die Empfangs-Antennenelement-Querachse 62, auf der sich das Phasenzentrum 40 des Empfangs-Antennenelemente des Rx befindet, welches alleine auf der unteren Empfangs-Antennenelement-Hauptachse 60 angeordnet ist, liegt am rechten Rand des Empfangs-Antennenelementfeldes 44, also nicht zwischen zwei anderen der Empfangs-Antennenelement-Querachsen 62.
Auf den beiden äußeren Antennenelement-Querachsen 62 des Empfangs- Antennenelementfeldes 44 ist jeweils eines der Empfangs-Antennenelemente Rx angeordnet. Die Empfangs-Antennenelemente Rx, welche auf den beiden äußeren Antennenelement-Querachsen 62 liegen, liegen jeweils auf einer der zwei äußeren Antennenelement-Hauptachse 60. In dem Ausführungsbeispiel aus der Figur 3 liegt das einzelne Empfangs-Antennenelement Rx auf der linken oberen Ecke des Empfangsantennenfeldes 44 auf dem Schnittpunkt der oberen Empfangs-Antennenelement- Hauptachse 60 und der linken Empfangs-Antennenelement-Querachse 62. Das einzelne Empfangs-Antennenelement Rx auf der rechten unteren Ecke des Empfangsantennenfeldes 44 liegt auf dem Schnittpunkt der unteren Empfangs-Antennenelement- Hauptachse 60 und der rechten Empfangs-Antennenelement-Querachse 62. die beiden äußeren Empfangs-Antennenelemente Rx sind auf diagonal gegenüberliegenden Seiten des Empfangsantennenfeldes 44 angeordnet.
Ein jeweiliger Abstand zwischen den benachbarten Empfangs-Antennenelement- Hauptachsen 60 beziehungsweise zwischen den benachbarten Empfangs- Antennenelement-Querachsen 62, also zwischen den jeweils benachbarten Antennenelement-Achsen für denselben Antennenelementtyp, beträgt ein ganzzahliges Vielfaches des Basisabstands A/2.
Der Abstand 70 zwischen der in der Figur 3 oberen Empfangs-Antennenelement- Hauptachse 60 und der mittleren Empfangs-Antennenelement-Hauptachse 60 einerseits und ein Abstand 84 zwischen der mittleren Empfangs-Antennenelement- Hauptachse 60 und der unteren Empfangs-Antennenelement-Hauptachse 60 sind unterschiedlich. Bei dem in der Figur 3 gezeigten Ausführungsbeispiel entspricht der Abstand 70 zwischen der oberen Empfangs-Antennenelement-Hauptachse 60 und der mittleren Empfangs-Antennenelement-Hauptachse 60 dem dreifachen Basisabstand A/2, also 1 ,5A. Der Abstand 84 zwischen der mittleren Empfangs-Antennenelement-Hauptachse 60 und der unteren Empfangs-Antennenelement-Hauptachse 60 entspricht dem Basisabstand A/2.
Der Abstand 66 zwischen der in der Figur 3 zweiten Empfangs-Antennenelement- Querachse 62 von links und der dritten Empfangs-Antennenelement-Querachse 62 entspricht dem Abstand 68 zwischen der dritten Empfangs-Antennenelement-Querachse 62 und der vierten Antennenelement-Querachse 62. Der Abstand 64 zwischen der ersten Empfangs-Antennenelement-Querachse 62 und der zweiten Empfangs- Antennenelement Querachse 62 und die Abstände 66 und 68 zwischen den anderen jeweils benachbarten Empfangs-Antennenelement-Querachsen 62 sind unterschiedlich.
Der Abstand 64 der Empfangs-Antennenelement-Querachse 62, auf der sich das Phasenzentrum 40 des einzelnen Empfangs-Antennenelements Rx befindet, welches alleine auf der oberen Empfangs-Antennenelement-Hauptachse 60 angeordnet ist, an dem in Figur 3 linken Rand des Empfangs-Antennenelementfeldes 44, zu der benachbarten, der zweiten Empfangs-Antennenelement-Querachse 62 von links, ist kleiner als die anderen Abstände 66 und 68 zwischen jeweils benachbarten anderen Empfangs- Antennenelement-Querachsen 62.
Der Abstand 64 zwischen der Empfangs-Antennenelement-Querachse 62 mit dem einzelnen Empfangs-Antennenelement Rx am linken Rand des Empfangsantennenfeldes zu der benachbarten, zweiten Empfangs-Antennenelement-Querachse 62 entspricht dem einfachen Basisabstand A/2. Der Abstand 66 zwischen der zweiten Empfangs- Antennenelement-Querachse 62 und der dritten Empfangs-Antennenelement- Querachse 62 von links entspricht dem zweifachen Basisabstand A/2, also A. Der Abstand 68 zwischen der dritten Empfangs-Antennenelement-Querachse 62 von links und der vierten Empfangs-Antennenelement-Querachse 62 von links, also der Empfangs- Antennenelement-Querachse 62 an dem in Figur 3 rechten Rand des Empfangsantennenfeldes 44, entspricht dem zweifachen Basisabstand A/2, also A. Die längeren Seiten des Rechtecks 46 der Sende-Antennenelemente Tx, also die längeren Seiten des Sende-Antennenelementfeldes 42, verlaufen parallel zu der Anordnungsachse, zu der auch die Empfangs-Antennenelemente-Achsen, in deren Richtung das Empfangs-Antennenelementfeld 40 die größte Ausdehnung aufweist, verlaufen. In dem gezeigten Ausführungsbeispiel verlaufen die Sende-Antennenelement- Hauptachsen 50 und die Empfangs-Antennenelement-Hauptachsen 60 parallel zueinander und parallel zur ersten Anordnungsachse 48.
Eine Ausdehnung des Sende-Antennenelementfeldes 42 in Richtung der ersten Anordnungsachse 48 ist größer als eine Ausdehnung 72 des Empfangs- Antennenelementfeldes 44 in Richtung der ersten Anordnungsachse 48. Bei dem in Figur 3 gezeigten Ausführungsbeispiel entspricht die Ausdehnung des Sende- Antennenelementfeldes 42 in Richtung der ersten Anordnungsachse 48 dem Abstand 58 zwischen den Sende-Antennenelement-Querachsen, also dem sechsfachen Basisabstand A/2, also 3A. Die Ausdehnung 72 des Empfangs-Antennenelementfeldes 44 in Richtung der ersten Anordnungsachse 48 entspricht der Summe der Abstände 64, 66 und 68 zwischen den Empfangs-Antennenelement-Querachsen 62, also dem fünffachen Basisabstand A/2, also 2,5 X.
Eine Ausdehnung des Sende-Antennenelementfeldes 42 in Richtung der zweiten Anordnungsachse 52 ist größer als eine Ausdehnung 86 des Empfangs- Antennenelementfeldes 44 in Richtung der zweiten Anordnungsachse 52. Bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel entspricht die Ausdehnung des Sende- Antennenelementfeldes 42 in Richtung der zweiten Anordnungsachse 52 dem Abstand 56 zwischen den Sende-Antennenelement-Hauptachsen 50, also dem fünffachen Basisabstand A/2, also 2,5A. Die Ausdehnung 86 des Empfangsantennenfeldes 44 in Richtung der zweiten Anordnungsachse 52 entspricht der Summe der Abstände 70 und 84 zwischen den Empfangs-Antennenelement-Hauptachsen 60, also dem vierfachen Basisabstand A/2, also 2A.
In der Figur 4 ist die Alternative zur Antennenanordnung 30 aus der Figur 3 und das damit realisierbare virtuelle Antennenarray 36 gezeigt. Zur einfacheren Orientierung sind zusätzlich Koordinatenachsen mit den y-Koordinaten und den z-Koordinaten dar- gestellt. Die y-Koordinaten und die z-Koordinate sind jeweils in der Wellenlänge X angegeben. Der Ursprung des Koordinatensystems (0,0) wurde der einfacheren Orientierung wegen in das Phasenzentrum 38 des linken unteren Sende-Antennenelements Tx gelegt.
Die in der Figur 4 gezeigte alternative Antennenanordnung 30 umfasst das Sende- Antennenelementfeld 42 und das Empfangs-Antennenelementfeld 44 aus der Figur 3, wobei die Figuren 3 und 4 nicht maßstabsgetreu sind. Im Unterschied zu der Antennenanordnung 30 aus der Figur 3 ist bei der alternativen Antennenanordnung 30 das Empfangs-Antennenelementfeld 44 innerhalb des Sende-Antennenelementfeldes 42 platziert. Dabei fallen die untere Sende-Antennenelement-Hauptachse 50 und die untere Empfangs-Antennenelement-Hauptachse 60 zusammen. Ferner fallen die linke Sende- Antennenelement-Querachse 54 und die linke Empfangs-Antennenelement-Querachse 62 zusammen.
In der Figur 4 sind der besseren Übersichtlichkeit wegen exemplarisch jeweils lediglich eines der Sende-Antennenelemente Tx mit seinem Phasenzentrum 38 und eines der Empfangs-Antennenelemente Rx mit seinem Phasenzentrum 40 mit Bezugszeichen versehen.
Das Empfangs-Antennenelementfeld 44 ist so angeordnet, dass sich das Phasenzentrum 38 des linken unteren Sende-Antennenelements Tx auf dem Schnittpunkt der unteren Empfangs-Antennenelement-Hauptachse 60 mit der linken Empfangs- Antennenelement-Querachse 62 befindet. Das linke untere Sende-Antennenelemente Tx befindet sich quasi in der Lücke des Empfangs-Antennenelementfeldes 44, welche durch den Versatz des linken Empfangs-Antennenelements Rx nach oben, zu der oberen Empfangs-Antennenelement-Hauptachse 60 hin, und des rechten Empfangs- Antennenelements Rx nach unten, zur unteren Empfangs-Antennenelement- Hauptachse 60 hin, ergibt. Insgesamt ist die alternative Antennenanordnung 30 aus der Figur 4 platzsparender aufgebaut als die Antennenanordnung 30 aus der Figur 3.
Sowohl mit der Antennenanordnung 30 aus der Figur 3, als auch mit der Antennenanordnung 30 aus der Figur 4 kann das in der Figur 4 dargestellte virtuelle Antennenarray 36 realisiert werden. Mit der alternativen Antennenanordnung 30 aus der Figur 4 und entsprechend mit der Antennenanordnung 30 aus Figur 3 wird beim Betrieb des Radarsystems 14 das Antennenarray 36 mit insgesamt 16 virtuellen Antennenelementen Vx erzeugt. Das virtuelle Antennenarray 36 wird durch geometrische Faltung der geometrischen Positionen der Phasenzentren 38 der Sende-Antennenelemente Tx und der Phasenzentren 40 der Empfangs-Antennenelemente Rx der Antennenanordnung 30 beziehungsweise der alternativen Antennenanordnung 30 realisiert. Die virtuellen Antennenelemente Vx wirken als virtuelle Empfangs-Antennenelemente für die Echosignale 28.
In Figur 4 sind die virtuellen Antennenelemente Vx des virtuellen Antennenarrays 36 dargestellt. Die virtuellen Phasenzentren 73 der virtuellen Antennenelemente Vx des virtuellen Antennen-Arrays 70 sind als Weiß gefüllte Dreiecke angedeutet. Der besseren Übersichtlichkeit wegen sind in der Figur 4 exemplarisch lediglich vier der virtuellen Antennenelemente Vx mit Bezugszeichen versehen.
Das virtuelle Antennenarray 36 umfasst vier virtuelle Antennenelementfelder 74. Die virtuellen Antennenelementfelder 74 sind identisch aufgebaut, gleich groß und haben die gleiche Orientierung. Jedes der virtuellen Antennenelementfelder 74 umfasst vier der virtuellen Antennenelemente Vx. Die vier virtuellen Antennenelemente Vx eines jeden virtuellen Antennenelementfeldes 74 sind entsprechend den vier Empfangs- Antennenelemente Rx der Antennenanordnung 30 angeordnet.
Die virtuellen Antennenelementfelder 74 sind jeweils an den Ecken eines gedachten Rechtecks angeordnet. Die langen Seiten des Rechtecks verlaufen entlang von jeweiligen virtuellen Hauptachsen 76 parallel zu der ersten Anordnungsachse 48. Die kurzen Seiten des Rechtecks verlaufen entlang von jeweiligen virtuellen Querachsen 78 parallel zur zweiten Anordnungsachsen 52.
Bei dem in Figur 4 gezeigten Ausführungsbeispiel fällt die linke virtuelle Querachse 78 mit der linken Sende-Antennenelement-Querachse 54 und der linken Empfangs- Antennenelement-Querachse 62 zusammen. Die untere virtuelle Hauptachse 76 fällt mit der oberen Sende-Antennenelement-Hauptachse 50 zusammen. Die obere virtuelle Hauptachse 76 verläuft oberhalb der oberen Sende-Antennenelement-Hauptachse 50. Die rechte virtuelle Querachse 78 verläuft rechts von der rechten Sende- Antennenelement-Querachse 54.
Das virtuelle Phasenzentrum 73 des linken virtuellen Antennenelements Vx des virtuellen Antennenelementfeldes 74 oben links liegt auf dem Schnittpunkt der oberen virtuellen Hauptachse 76 und der linken virtuellen Querachse 78.
Die freie Stelle unterhalb des linken virtuellen Antennenelements Vx und links von dem rechten virtuellen Antennenelement Vx des unteren linken virtuellen Antennenelementfeldes 74 liegt auf dem Schnittpunkt der unteren virtuellen Hauptachse 76 und der linken virtuellen Querachse 78.
Die freie Stelle oberhalb des rechten virtuellen Antennenelements Vx und rechts von dem linken virtuellen Antennenelement Vx des oberen rechten virtuellen Antennenelementfeldes 74 liegt auf dem Schnittpunkt der oberen virtuellen Hauptachse 76 und der rechten virtuellen Querachse 78.
Das virtuelle Phasenzentrum 73 des rechten virtuellen Antennenelements Vx des unteren rechten virtuellen Antennenelementfeldes 74 liegt auf dem Schnittpunkt der unteren virtuellen Hauptachse 76 und der rechten virtuellen Querachse 78.
Ein Abstand 88 zwischen den am weitesten rechts gelegenen virtuellen Antennenelement-Querachsen 90 der beiden linken virtuellen Antennenelementfelder 74 und den am weitesten links gelegenen virtuellen Antennenelement-Querachsen 90 der beiden rechten virtuellen Antennenelemente 74 entspricht dem Basisabstand A/2.
Ein Abstand 92 zwischen den am weitesten unten gelegenen virtuellen Antennenelement-Hauptachse 94 der beiden oberen virtuellen Antennenelementfelder 74 und den am weitesten oben gelegenen virtuellen Antennenelement-Hauptachse 94 der beiden unteren virtuellen Antennenelementfelder 74 entspricht ebenfalls dem Basisabstand A/2.
Das rechte untere virtuelle Antennenelement Vx des oberen linken Antennenelementfeldes 74 und das obere linke virtuelle Antennenelement Vx des unteren rechten Antennenelementfeldes 74 sind diagonal sowohl in horizontaler Richtung als auch in vertika- ler Richtung jeweils im Basisabstand A/2 angeordnet. Insgesamt kann so eine größere Dichte an virtuellen Antennenelementen Vx über das gesamte virtuelle Antennenarray 36 realisiert werden. So kann das Sidelobe-Level in horizontaler Richtung, vorliegend in Richtung der x-Achse, als auch in vertikaler Richtung, vorliegend in Richtung der z- Achse, verbessert werden.
Die virtuellen Phasenzentren 73 der am weitesten oben gelegenen virtuellen Antennenelemente Vx des virtuellen Antennenarrays 36 liegen auf der oberen virtuellen Hauptachse 76. Die Phasenzentren 73 der am weitesten unten gelegenen virtuellen Antennenelemente Vx liegen auf der unteren virtuellen Hauptachse 76. Ein Abstand 80 zwischen der oberen virtuellen Hauptachse 76 und der unteren virtuellen Hauptachse 76 gibt also die Apertur des virtuellen Antennenarrays 36 in dieser Richtung, beispielhaft in vertikaler Richtung, an. Der Abstand 80 und damit die beispielhaft vertikale Apertur entspricht dem neun fachen Basisabstand A/2, also 4,5A. Der Abstand 80 entspricht der Summe der Ausdehnung des Sendeantennenfeldes 42 in vertikaler Richtung, nämlich dem Abstand 56, und der vertikalen Ausdehnung 86 des Empfangs- Antennenelementfeldes 44.
Die virtuellen Phasenzentren 73 der am weitesten links gelegenen virtuellen Antennenelemente Vx des virtuellen Antennenarrays 36 liegen auf der linken virtuellen Querachse 78. Die Phasenzentren 73 der am weitesten rechts gelegenen virtuellen Antennenelemente Vx liegen auf der rechten virtuellen Querachse 78. Ein Abstand 82 zwischen der linken virtuellen Querachse 78 und der rechten virtuellen Querachse 78 gibt demnach die Apertur des virtuellen Antennenarrays 36 in dieser Richtung, beispielhaft in horizontaler Richtung, an. Der Abstand 82 und damit die beispielhaft horizontale Apertur entspricht dem elffachen Basisabstand, also 5,5A. Der Abstand 82 entspricht der Summe der horizontalen Ausdehnung des Sendeantennenfeldes 42, nämlich dem Abstand 58, und der horizontalen Ausdehnung des Empfangs-Antennenelementfeldes 44, nämlich dem Abstand 72.
Insgesamt wird das Verhältnis der vertikalen Apertur zur horizontalen Apertur des virtuellen Antennenarrays 36 in Richtung eins zu eins verschoben. So wird eine Balance zwischen der Auflösung in Richtung der z-Achse (vertikale Richtung) und in Richtung der x-Achse (horizontale Richtung) angenähert.

Claims

Ansprüche
1. Antennenanordnung (30) für ein Radarsystem (14), insbesondere für ein Radarsystem (14) für ein Fahrzeug (10), welche vier Typ1 -Antennenelemente (Tx) eines ersten Antennenelementtyps und wenigstens drei Typ2-Antennenelemente (Rx) eines zweiten Antennenelementtyps aufweist, wobei einer der Antennenelementtypen Sende- Antennenelemente (Tx) sind und der andere der Antennenelementtypen Empfangs- Antennenelemente (Rx) sind, dadurch gekennzeichnet, dass die Typ1 -Antennenelemente (Tx) in einer Ebene an den Ecken eines gedachten ebenen Rechtecks (46) angeordnet sind, wobei sich zwei der Seiten des Rechtecks (46) entlang von Typ1 -Antennenelement-Hauptachsen (50) parallel zu einer gedachten ersten Anordnungsachse (48) erstrecken und sich die zwei anderen Seiten des Rechtecks (46) entlang von Typ1 -Antennenelement-Querachsen (54) parallel zu einer gedachten zweiten Anordnungsachse (52), welche senkrecht zur ersten Anordnungsachse (48) verläuft, erstrecken, und wenigstens drei der Typ2-Antennenelemente (Rx) auf unterschiedlichen gedachten Typ2-Antennenelement-Hauptachsen (60) angeordnet sind, welche sich parallel beab- standet zueinander und parallel zu einer der Anordnungsachsen (48) erstrecken.
2. Antennenanordnung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens drei der Typ2-Antennenelemente (Rx) auf unterschiedlichen gedachten Typ2- Antennenelement-Querachsen (62) angeordnet sind, welche sich parallel zueinander, beabstandet und senkrecht zu den Typ2-Antennenelement-Hauptachsen (60) erstrecken.
3. Antennenanordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Antennenanordnung (30) wenigstens drei zueinander beabstandete Typ2- Antennenelement-Querachsen (62) aufweist, wobei wenigstens drei der Typ2- Antennenelemente (Rx) auf unterschiedlichen Typ2-Antennenelement-Querachsen (62) angeordnet sind und wenigstens zwei Abstände (66, 68) zwischen den jeweils benachbarten Typ2-Antennenelement-Querachsen (62) gleich sind und/oder wenigstens zwei Abstände (64, 66, 68) zwischen den jeweils benachbarten Typ2-Antennenelement- Querachsen (62) unterschiedlich sind, und/oder die Antennenanordnung (30) wenigstens vier Typ2-Antennenelemente (Rx) aufweist, wobei eines der Typ2-Antennenelemente (Rx) auf einer der Typ2-Antennenelement- Hauptachsen (60), wenigstens eines der Typ2- Antennenelemente (Rx) auf einer anderen Typ2-Antennenelement-Hauptachse (60) und alle anderen der Typ2- Antennenelemente (Rx) auf einer weiteren Typ2-Antennenelement-Hauptachse (60) angeordnet sind, insbesondere die Typ2-Antennenelement-Querachsen (62) mit den Typ2-Antennenelementen (Rx), welche jeweils alleine auf einer der Typ2- Antennenelement-Hauptachsen (60) angeordnet sind, nicht zwischen zwei anderen Typ2-Antennenelement-Querachsen (62) liegt, und/oder die Antennenanordnung (30) wenigstens vier Typ2-Antennenelemente (Rx) aufweist, wobei eines der Typ2-Antennenelemente (Rx) auf einer der Typ2-Antennenelement- Hauptachsen (60), eines der Typ2-Antennenelemente (Rx) auf einer anderen der Typ2- Antennenelement-Hauptachsen (60) und alle anderen Typ2-Antennenelemente (Rx) auf einer weiteren der Typ2-Antennenelement-Hauptachsen (60) angeordnet sind, und ein Abstand (64) einer Typ2-Antennenelement-Querachse (62), auf der sich das eines der Typ2-Antennenelemente (Rx) befindet, welches alleine auf der entsprechenden Typ2- Antennenelement-Hauptachse (60) angeordnet ist, zu wenigstens einer benachbarten Typ2-Antennenelement-Querachse (62) kleiner ist als die anderen Abstände (66, 68) zwischen jeweils benachbarten Typ2-Antennenelement-Querachsen (62), und/oder die Antennenanordnung (30) drei Typ2-Antennenelement-Hauptachsen (60) und wenigstens drei Typ2-Antennenelement-Querachsen (62) aufweisen, wobei auf den beiden äußeren Typ2-Antennenelement-Querachsen (62) des Typ2- Antennenelementfeldes (44), welches durch die Typ2-Antennenelemente (Tx) gebildet wird, jeweils eines der Typ2-Antennenelemente (Rx) angeordnet ist und die Typ2- Antennenelemente (Rx), welche auf den beiden äußeren Typ2-Antennenelement- Querachsen (62) liegen, jeweils auf einer der zwei äußeren Typ2-Antennenelement- Hauptachsen (60) des Typ2-Antennenelementfeldes (44) liegen, und/oder die Antennenanordnung (30) genau vier Typ2-Antennenelemente (Rx) aufweist und/oder die Antennenanordnung (30) genau drei Typ2-Antennenelement-Hauptachsen (60) aufweist und/oder die Abstände (70, 84) zwischen jeweils benachbarten Typ2-Antennenelement- Hauptachsen (60) unterschiedlich sind.
4. Antennenanordnung nach einem der vorigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Typ2-Antennenelement-Achsen, insbesondere die Typ2-Antennenelement- Hauptachsen (60) und die Typ2-Antennenelement-Querachsen (62), in einer gemeinsamen gedachten Ebene erstrecken und/oder sich die Typ2-Antennenelement-Achsen, insbesondere die Typ2-Antennenelement- Hauptachsen (60) und die Typ2-Antennenelement-Querachsen (62), parallel zu einer Ebene erstrecken, in welcher die Typ1 -Antennenelement-Hauptachsen (50) und die Typ1 -Antennenelement-Querachsen (54) liegen, und/oder die Typ1 -Antennenelemente (Tx) und die Typ2-Antennenelemente (Rx) auf einem gemeinsamen Träger (34), insbesondere einer gemeinsamen Trägerplatte, angeordnet sind.
5. Antennenanordnung nach einem der vorigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Phasenzentren (38, 40) wenigstens eines Teils der Antennenelemente (Rx, Tx), insbesondere die Phasenzentren (38, 40) aller Antennenelemente (Rx, Tx), auf den entsprechenden Antennenelement-Achsen (50, 54, 60, 62), insbesondere den Antennenelement-Hauptachsen (50, 60) und/oder den Antennenelement- Querachsen (54, 62), angeordnet sind.
6. Antennenanordnung nach einem der vorigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein jeweiliger Abstand zwischen benachbarten Antennenelement- Achsen für denselben Antennenelementtyp, insbesondere ein jeweiliger Abstand (56; 70, 84) zwischen benachbarten Antennenelement-Hauptachsen (50; 60) und/oder ein jeweiliger Abstand (58; 64, 66, 68) zwischen benachbarten Antennenelement- Querachsen (54; 62) für denselben Antennenelementtyp, ein ganzzahliges Vielfaches eines vorgegebenen Basisabstands ist, wobei der Basisabstand der halben Wellenlänge von mit dem Radarsystem (14) gesendeten Radarsignalen (26) entspricht.
7. Antennenanordnung nach einem der vorigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Ausdehnung (58) eines Sende-Antennenelementfeldes (42), welches aus den Antennenelementen des Typs Sende-Antennenelement (Tx) besteht, in Richtung der ersten Anordnungsachse (48) größer ist als eine Ausdehnung (72) eines Empfangs- Antennenelementfeldes (44), welches aus den Antennenelementen des Typs Empfangs-Antennenelement (Rx) besteht, in Richtung der ersten Anordnungsachse (48) und eine Ausdehnung (54) des Sende-Antennenelementfeldes (42) in Richtung der zweiten Anordnungsachse (52) größer ist als eine Ausdehnung (86) des Empfangs- Antennenelementfeldes (44) in Richtung der zweiten Anordnungsachse (52) und/oder das Rechteck (46) für die Typ1 -Antennenelemente (Tx) unterschiedliche Seitenlängen aufweist, wobei die längeren Seiten parallel zu der Anordnungsachse (48) verlaufen, zu der auch die Typ2-Antennenelement (Rx)-Achsen, insbesondere Typ2- Antennenelement-Hauptachsen (60) oder Typ2-Antennenelement-Querachsen (62), in deren Richtung ein Typ2-Antennenelementfeld (44), welches aus den Typ2- Antennenelementen (Rx) besteht, die größte Ausdehnung (72) aufweist, verlaufen.
8. Antennenanordnung nach einem der vorigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Antennenanordnung (30) für die Verwendung des Radarsystems (14) nach einem MIMO-Verfahren ausgestaltet ist und/oder die Typ1 -Antennenelemente (Tx) jeweils separat angesteuert und/oder ausgelesen werden können und die Typ2-Antennenelemente (Rx) jeweils separat angesteuert und/oder ausgelesen werden können und/oder die Antennenanordnung (30) für eine bistatische Radarvorrichtung ausgestaltet ist.
9. Radarsystem (14) mit wenigstens einer Antennenanordnung (30), welche vier Typ1 -Antennenelemente (Tx) eines ersten Antennenelementtyps und wenigstens drei Typ2-Antennenelemente (Rx) eines zweiten Antennenelementtyps aufweist, wobei einer der Antennenelementtypen Sende-Antennenelemente (Tx) sind und der andere der Antennenelementtypen Empfangs-Antennenelemente (Rx) sind, dadurch gekennzeichnet, dass das Radarsystem (14) wenigstens eine Antennenanordnung (30) nach einem der Ansprüche 1 bis 8 aufweist.
10. Fahrerassistenzsystem (12) mit wenigstens einem Radarsystem (14) und mit wenigstens einer Antennenanordnung (30) für das wenigstens eine Radarsystem (14), wobei die wenigstens eine Antennenanordnung (30) vier Typ1 -Antennenelemente (Tx) eines ersten Antennenelementtyps und wenigstens drei Typ2-Antennenelemente (Rx) eines zweiten Antennenelementtyps aufweist, wobei einer der Antennenelementtypen Sende-Antennenelemente (Tx) sind und der andere der Antennenelementtypen Empfangs-Antennenelemente (Rx) sind, dadurch gekennzeichnet, dass das Fahrerassistenzsystem (12) wenigstens eine Antennenanordnung (30) nach einem der Ansprüche 1 bis 8 aufweist.
11. Fahrzeug (10) mit wenigstens einem Radarsystem (14) und mit wenigstens einer Antennenanordnung (30) für das wenigstens eine Radarsystem (14), wobei die wenigstens eine Antennenanordnung (30) vier Typ1 -Antennenelemente (Tx) eines ersten Antennenelementtyps und wenigstens drei Typ2-Antennenelemente (Rx) eines zweiten Antennenelementtyps aufweist, wobei einer der Antennenelementtypen Sende- Antennenelemente (Tx) sind und der andere der Antennenelementtypen Empfangs- Antennenelemente (Rx) sind, dadurch gekennzeichnet, dass das Fahrzeug (10) wenigstens eine Antennenanordnung (30) nach einem der Ansprüche 1 bis 8 aufweist.
12. Verfahren zum Betreiben eines Radarsystems (14), insbesondere eines Radarsystems (14) für ein Fahrzeug (10), mit wenigstens einer Antennenanordnung (30), welche vier Typ1 -Antennenelemente (Tx) eines ersten Antennenelementtyps und wenigstens drei Typ2-Antennenelemente (Rx) eines zweiten Antennenelementtyps aufweist, wobei bei dem Verfahren mit den Antennenelementen (Tx) eines der Antennenelementtypen Radarsignale (26) gesendet und mit den Antennenelementen (Rx) des anderen Antennenelementtyps Echosignale (28), welche von den gesendeten Radarsignalen (26) stammen, empfangen werden, dadurch gekennzeichnet, dass die Radarsignale (26) mit einer Antennenanordnung (30) nach einem der Ansprüche 1 bis 8 gesendet und die Echosignale (28) mit der Antennenanordnung (30) nach einem der Ansprüche 1 bis 8 empfangen werden.
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