JP2006512578A - 角度分解能を備えたアンテナシステム - Google Patents

Abstract

本発明による角度分解能を備えたアンテナシステムでは、別個の送受信アンテナを備えた２つのレーザーセンサ（８，９）のみが設けられている。この２つのレーザーセンサ（８，９）の受信アンテナ（１，２１，２２）は、そのメイン放射方向に関してもその放射開口幅に関しても切換えが可能である。

Description

本発明は、特に自動車技術分野におけるパルスレーダーシステムに適用するための角度分解能を備えたアンテナシステムに関する。

背景技術
道路交通において、対象の速度と距離を確定するためには、通常はパルスレーダーシステムが用いられている（国際公開第９９/４２８５６号パンフレット）。

ドイツ連邦共和国特許出願公開第４４１２７７０号明細書からは、自動車用車間距離警告レーダーに対して部分的に重畳されたアンテナローブを形成する装置が公知であり、この場合は、放射ローブの方向変換が可能である。そこでは送受信アンテナとして放射器システムが使用されるか別個の送受信アンテナが設けられている。

国際公開第０２/１５３３４号パンフレットからは、ビームフォーミングネットワークとビームコンバインネットワークを有するマルチビームアンテナアレイシステムが公知である。

発明の利点
請求項１に記載された手段、すなわち、距離と広がり角（ビームパターンの広がり；Winkelablage）の確定のためにそれぞれ別個の１つの送信アンテナと受信アンテナを備えた２つのレーダーセンサが設けられ、２つのレーダーセンサの受信アンテナが、メイン照射方向に関してもそのビーム開口幅に関しても切換え可能に構成され、異なる切換え状態の中で２つのレーダーセンサの受信信号から広がり角を得るための評価装置が設けられている構成によって、特に広がり角の確定に対してレーダーセンサの節約が可能となる。２つの異なる受信アンテナ特性は、広がり角にかかわるターゲットの情報を提供する。

２つのみのレーダーセンサを用いたビーム広がり角の評価の他にも射程距離の向上が達成される。メイン照射方向とビーム開口幅に関するアンテナ特性の切換えないし自由な選択は、例えば近接領域や遠方領域において種々異なる適用ケース（ＡＣＣ，ＴＷＤ，ＰＰ等）に高い汎用性をもたらす。付加的な放射器アンテナ段を遮断すれば、当該アンテナシステムは従来の能力で作動する。

従属請求項には本発明の別の有利な構成例が記載されている。

図面
以下では本発明の実施例を図面に基づいて説明する。この場合、
図１は、それぞれ１つの送信アンテナ列と受信アンテナ列を有したレーダーセンサを示した図であり、
図２は、送受信アンテナに対する方位角方向でのアンテナ特性を表わした図であり、
図３は、切換え可能な受信アンテナによる異なるターゲットを想定して表わした図であり、
図４は、アンテナ特性が切換えられない３つのレーダーセンサのアンテナ特性のターゲット状況を表わした図であり、
図５は、アンテナ特性の切換が可能な２つのレーダーセンサのアンテナ特性を図４に相応したターゲット状況で表わした図であり、
図６は、２つの切換え可能なレーダーセンサによるアンテナ特性と、開口幅の狭い受信アンテナに関する外方に向けられたアンテナ特性を表わした図であり、
図７は、センサ軸線方向で狭い開口幅を有するアンテナ指向特性を有するレーダーセンサを表わした図であり、
図８は、パッチアンテナの２つのアレイのアンテナ特性を表わした図であり、
図９は、パッチアンテナアレイと信号評価部の構成を表わした図である。

実施例の説明
図１には、それぞれ送信のための４つのパッチ形放射器からなるアンテナ段１と、これとは別個の受信のための４つのパッチ形放射器からなるアンテナ段２を備えた公知のアンテナ装置が示されている。個々のパッチ形放射器は、約９０°の開口角度を有している。

ここにあるように複数の例えば４つのパッチ形放射器が１つのアンテナ段に配設されている場合には、垂直方向のアンテナ開口角度（仰角）はアンテナ素子の数と共に低減する。例えば図１のように４つのパッチ放射器によれば、３０°の垂直方向開口角度が達成される。水平方向（方位角）では、個々のパッチ形放射器に対しては変化がない。つまり開口角度は９０°である。 図１に所属するアンテナ特性は、図２に示されている。送受信に対する方位角でのアンテナ特性は、実質的に同じである。

ここにおいて受信アンテナアレイに対して１つまたはそれ以上のアンテナ段が統合されるならば、方位角において所定のビーム形態が実施できる。このアンテナチャートでは、個々のアンテナ段を付加的に位相シフトした信号で別個に制御すれば向きが変えられる。それに対してはアンテナ段毎に異なった遅延時間を有する移相器３が設けられていてもよい（図９参照）。それらの出力信号は評価ユニット４において一緒に処理され、異なる切換え状態における２つのレーダーセンサの受信信号から広がり角が求められる。このアンテナチャートないしアンテナ特性のもとでは、アンテナ段のスイッチオン/オフの変更も可能である。図９には、それぞれ４つのパッチ放射器を備えたスイッチング可能な２つのアンテナ段が示されている。

この受信アンテナ特性の切換え可能な構成によれば、レーダーセンサの節約も可能となる。２つの異なる受信アンテナ特性は、広がり角にかかわるターゲット情報を提供する。異なるターゲットの想定は図３に示されている。ここでは距離情報に加えてさらに付加的に（ビームの）広がり角が得られている。この図３では２つのターゲットを分けるための受信アンテナの切換え可能なアンテナチャートが示されている。

図４には、アンテナ切換機能を持たない３つのレーダーセンサを備えたＡＣＣの渋滞時での状況が示されている。ここでは三角測量法を用いて２つのターゲットに一義的に対応するためには、少なくとも３つのレーダーセンサ５，６，７が必要になる。

図５には、同じ状況において本発明による２つのレーダーセンサ８，９を用いた解決手法が示されており、ここではレーダーセンサ８，９の受信アンテナの構成によって、そのメイン放射方向と放射開口幅に関して、特にアンテナ段２，２１，２２（図９）のスイッチオン/オフ及び相応の位相制御によって切換えが可能となる。２つの狭幅な放射ローブ、すなわち狭幅な放射開口幅を有するアンテナ特性は、センサ軸線、つまり２つのレーダーセンサの中心線から車両中心線の方向に向きを変えている。それにより車両前方への射程距離の向上が達成されている。

図５による装置は、図４による装置と比較して以下の利点を有している。すなわち、
個々のセンサにおける比較的粗い角度分解能
レーダーセンサの節約
到達距離（射程距離）の向上
アンテナ特性の切換えないし任意の選択による高い汎用性（ＡＣＣ，ＴＷＤ，ＰＰ）
を有している。

これらのアンテナ段は、適用状況に応じてスイッチオン／オフされる。これらのレーダーセンサはさらに付加的なアンテナ段の遮断により、図２に示されているようなアンテナ特性と同じ能力でも作動され得る。そこにはアンテナローブの向きが変わらない公知のモノポール振幅変化が表されている。

図６には、狭幅な放射開口幅にかかわるローブが外側に向いているケースが示されている。この装置は、前進方向並びに後進方向の走行軌跡の境界における正確な検出を可能にしている。もちろん狭幅なアンテナローブを図７のようにセンサ軸線方向に配向させることも可能である。前述した利点と同じような利点は適応的な選択方法によって得られる。第２のレーダーセンサとの結び付けにおいて、２つのターゲットは一義的に対応付けられる（図８）。レーダーセンサの射程距離はアンテナ利得の増大によって高めることが可能である。さらに付加的なアンテナ特性（ローブ）の切換えによって、近接領域と遠方領域におけるレーダーセンサの最適な利用も可能になる。それらのアンテナ特性は一定に維持される。それにより、送信出力の切換えを行う必要がなくなる。このことは許認可に関する理由から必要になる場合もある。

図９に示されているように、受信アンテナは、個々のパッチアンテナで形成されたアレイからなっている。このアンテナ段の制御によって、作動方式に関する情報も得られる。すなわち信号の位相が切換え制御されて方向転換されたアンテナローブが形成されているのか、アンテナ段が切換えられて受信アンテナの開口角度の一義的な変更が実施されているのかがわかる。

本発明によるアンテナシステムは特に自動車技術分野のパルスレーダーシステムに好適であるが、もちろんそれ以外の適用分野にも投入可能である。

それぞれ１つの送信アンテナ列と受信アンテナ列を有したレーダーセンサを示した図 送受信アンテナに対する方位角方向でのアンテナ特性を表した図 切り換え可能な受信アンテナによる異なるターゲットを想定して表した図 アンテナ特性が切換えられない３つのレーダーセンサのアンテナ特性のターゲット状況を表した図 アンテナ特性の切換えが可能な２つのレーダーセンサのアンテナ特性を図４に相応したターゲット状況で表わした図 切換え可能な２つのレーダーセンサによるアンテナ特性と、開口幅の狭い受信アンテナに関する外方に向けられたアンテナ特性を表した図 センサ軸線方向で狭い開口幅を有するアンテナ指向特性を有するレーダーセンサを表わした図 パッチアンテナの２つのアレイのアンテナ特性を表わした図 パッチアンテナアレイと信号評価部の構成を表わした図

Claims (6)

1. 特に自動車技術分野におけるパルスレーダーシステムに適用するための角度分解能を備えたアンテナシステムにおいて、
   距離情報と広がり角の確定のためにそれぞれ別個の１つの送信アンテナと受信アンテナを備えた２つのレーダーセンサ（８，９）が設けられており、
   前記２つのレーダーセンサ（８，９）の受信アンテナ（２，２１，２２）は、そのメイン放射方向に関してもビーム開口幅に関しても切換えが可能なように構成されており、
   さらに異なる切換え状態の中で前記２つのレーダーセンサ（８，９）の受信信号から広がり角が得られるように評価装置（４）が設けられていることを特徴とするアンテナシステム。
2. 放射開口幅の切換えのために、複数のアンテナ放射器からなるスイッチオン/オフ可能な少なくとも１つのアンテナ段が設けられている、請求項１記載のアンテナシステム。
3. メイン放射方向の切換えのために、複数のアンテナ放射器からなる少なくとも２つのアンテナ段のもとで位相制御が行われる、請求項１記載のアンテナシステム。
4. 方位角方向のビーム形成を行うために、複数の受信アンテナ放射器からなる複数のアンテナ段が１つのアンテナアレイに統合されている、請求項１から３いずれか１項記載のアンテナシステム。
5. 狭幅な放射開口幅を有する異なったレーダーセンサの複数の受信アンテナがそれらのメイン放射方向に関してレーダーセンサの中心線から外方に向けて配向され、それによって前進方向及び/又は後進方向における走行軌跡の境界における特に正確な検出が達成されている、請求項１から４いずれか１項記載のアンテナ。
6. 狭幅な放射開口幅を有する異なったレーダーセンサの複数の受信アンテナがそれらのメイン放射方向に関してレーダーセンサの中心線に向けて傾けられ、それによって特に走行方向での射程距離の向上が達成されている、請求項１から４いずれか１項記載のアンテナ。

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