JP2011506988A

JP2011506988A - モノスタティックマルチビームレーダセンサ、ならびに方法

Info

Publication number: JP2011506988A
Application number: JP2010538514A
Authority: JP
Inventors: ビンツァートーマス; シュタインブーフディルク
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2007-12-17
Filing date: 2008-10-21
Publication date: 2011-03-03
Anticipated expiration: 2028-10-21
Also published as: EP2225582B1; US20110032151A1; DE102007060769A1; US8482454B2; JP5366971B2; EP2225582A1; WO2009077236A1

Abstract

アンテナ群と、複数の変換ミクサ（３１，３２）からなるミクサシステムとを備える、とりわけ自動車用のモノスタティックマルチビームレーダセンサでは、前記変換ミクサ（３１，３２）が前記アンテナ群のアンテナ素子（１）に接続されており、送信動作と受信動作に対して異なる指向特性を実現するために、第１の数の変換ミクサ（３１）が絶縁で接続され、第２の数の変換ミクサ（３２）が変換で接続される。

Description

本発明は、請求項１の上位概念によるモノスタティックマルチビームレーダセンサから出発する。本発明の対象はまた、このようなレーダセンサの駆動方法である。

特許文献１から、自動車用のモノスタティックマルチビームレーダセンサが公知であり、このレーダセンサはアンテナ群、複数の入力端を備える平面レンズ、およびホモダインミクサシステムからなる。このホモダインミクサシステムは、レンズの入力端に並列に接続された複数の変換ミクサを有する。レンズは、送信動作と受信動作の両方でビーム集束に作用する。このようなレーダセンサにより、複数のレーダビームの信号を並列処理することができる。変換ミクサは基板上の狭い空間に配置される。

種々の適用、例えばＡＣＣ（適応形コントロール）では、送信特性と受信特性が異なっていることが必要である。このことはこれまで、バイスタティックアンテナシステムによって達成されており、例えばＤＢＦ（デジタルビーム形成）レーダの場合、弱く集束される送信アンテナと、強く集束される受信アンテナによって、またはレーダ信号を送信および受信するためのアンテナシステムと、レーダ信号を受信するためだけの別のアンテナシステムを有するハイブリッドシステムによって達成されている。これは特許文献２に記載されている。

国際特許出願２００６／０２９９２６号ドイツ共和国特許第１９６４８２０３号

請求項１による本発明のモノスタティックマルチビームレーダセンサでは、アンテナ群と、複数の変換ミクサからなるミクサシステムが設けられており、複数の変換ミクサはアンテナ群のアンテナ素子に、第１の数の変換ミクサが絶縁して接続され、第２の数の変換ミクサは変換して接続されている。このようなレーダセンサにより、モノスタティックシステムにおいて、すなわち送信動作と受信動作に対してアンテナが共通である場合でも、送信動作と受信動作に対して異なる指向特性を、必要スペースが非常に小さくても調整することができる。すなわちバイスタティックシステムに対して５０％、アンテナ面積を減少しても調整することができる。ここで本発明は、受信動作では絶縁して接続された変換ミクサが、位相および振幅の正しい加算によって評価され、例えばデジタルビーム形成（ＤＦＢ）を達成する出力信号を送出するという知識から出発する。したがって受信動作ではアンテナアパーチャ全体が使用され、ビームローブは相応に狭い。このことはとりわけ車線に関連する領域でＬＲＲ（ロングレンジレーダ）に対して有利である。送信動作では、とりわけ外側の絶縁ミクサによってアパーチャ全体が使用されず、指向線図は相応に広い。発振器信号または送信信号は変換して接続されたミクサを通過することができる。一方、絶縁して接続されたミクサにより２５から３０ｄＢだけ減衰されるが、指向特性には格段に影響しない。これによりアパーチャは効率的に半分になり、送信時の検出領域が２倍になる。

アンテナ群がマトリクス状の構造であれば、外部のアンテナ素子に接続された変換ミクサを絶縁して接続すると有利である。

送信動作で指向線図をより広く、またはより狭くするために、さらなる変換ミクサを絶縁または変換で設置することができる。

有利にはマトリクス状のアンテナ群のアンテナ素子の複数のスリットが、それぞれ１つの変換ミクサに導かれている。このことは、分解能を格別制限することなしに変換ミクサのための面積を節約する。それぞれ２つの変換ミクサが共通に１つのチップに配置されており、これら２つの変換ミクサが絶縁して、または変換して接続されることによっても、面積と配線コストが節約される。

図面に基づき、本発明の例示的実施形態を詳細に説明する。

ミクサと高周波源が接続されたアンテナアレイの概略図である。

図１によれば本発明では、マトリクス状のアンテナ群に、モノスタティックモードのためのアンテナ素子１が設けられている。例えば７７ＧＨｚの高周波源２が、ミクサ３１，３２を介してアンテナ素子１に接続される。図示の例示的実施形態では、アンテナ素子１のそれぞれ３つのスリットが統合され、ミクサ３１または３２に接続される。ミクサ３１または３２は、ＭＭＩＣとして実現することができる。それぞれ２つのミクサ３１ないし３２が、チップ４ないし４１の上に存在する送信動作のために、受信動作とは異なる指向特性を形成するために、それぞれ外側の２つのミクサ３１がチップ４１上に絶縁して接続され、内側の４つのミクサ３２はチップ４上に変換で接続される。

受信モードでは、絶縁ミクサも変換ミクサも両方とも同じ出力信号を送出する。デジタルビーム形成（８つの出力信号を位相および振幅どおりに加算する）により、全アンテナアパーチャが使用され、受信指向線図が相応に狭い指向線図が形成される。送信動作では、とりわけ外側の絶縁ミクサ３１によってアパーチャ全体が使用されず、指向線図は相応に広くなる。高周波源２の発振器信号または送信信号は、変換ミクサ３２を通過することができる。一方、絶縁ミクサ３１により２５から３０ｄＢだけ減衰されるが、指向特性には格段に影響しない。これによりアパーチャは効率的に半分になり、送信動作時の検出領域が２倍になる。

別の実施形態では、送信動作で指向線図をより広く、またはより狭くするために、さらなるミクサを絶縁または変換で設置することができる。

特許文献１と同じようにホモダインミクサを使用する場合には、送信すべき信号を形成する高周波源２の信号から一部が分岐され、局所発振器信号として使用される。これにより送信された信号と局所発振器の信号とは同じ周波数を有する。そして中間周波数は、局所発振器信号と受信された信号との周波数差に相当し、ドップラーレーダの場合はドップラー偏移に依存する。ＦＭＣＷレーダの場合、送信された信号の周波数、したがって局所発振器周波数がランプ状に変調される。この場合、中間周波数は信号伝搬時間、すなわち位置特定する対象物の距離に依存し、０から数１００ｋＨｚのオーダにある。

評価装置５では、ミクサ３１と３２の混合された種々の受信信号（中間周波数信号）がその出力端６で時間同期してサンプリングされ（デジタル化）、公知のデジタル信号整形が施される。アジマスでの個々の受信信号の位相関係および振幅関係は固定であるから、距離の他にレーダ目標物の角度情報も抽出することができる。

Claims

アンテナ群と、複数の変換ミクサ（３１，３２）からなるミクサシステムとを備えるモノスタティックマルチビームレーダセンサであって、前記変換ミクサ（３１，３２）は前記アンテナ群のアンテナ素子（１）に接続されているレーダセンサにおいて、
送信動作と受信動作に対して異なる指向特性を実現するために、第１の数の変換ミクサ（３１）が絶縁して接続され、第２の数の変換ミクサ（３２）が変換で接続されることを特徴とするレーダセンサ。
アンテナ群がマトリクス状の構造を有し、マトリクス状アンテナ群の外側のアンテナ素子（１）または外側のアンテナ素子の群に接続された変換ミクサ（３１）が、絶縁して接続されていることを特徴とする請求項１記載のレーダセンサ。
送信動作時のアンテナ特性をより広く、またはより狭くするために、別の変換ミクサが絶縁で、または変換で接続されていることを特徴とする請求項２記載のレーダセンサ。
送信動作のためには、変換で接続されたミクサ（３２）だけが送信信号をアンテナ群にさらに導くことを特徴とする請求項１から３までのいずれか１項記載のレーダセンサ。
受信動作のために、変換で接続された変換ミクサ（３２）も、絶縁して接続された変換ミクサ（３１）も出力信号を、受信側の評価部（５）に送出することを特徴とする請求項１から４までのいずれか１項記載のレーダセンサ。
受信側にはデジタル信号整形器が設けられていることを特徴とする請求項１から５までのいずれか１項記載のレーダセンサ。
マトリクス状のアンテナ群のアンテナ素子（１）の複数のスリットが、それぞれ１つの変換ミクサ（３１，３２）に導かれていることを特徴とする請求項２から６までのいずれか１項記載のレーダセンサ。
それぞれ２つの変換ミクサ（３１，３２）が共通のチップ（４，４１）に配置されており、これら変換ミクサ（３１，３２）のそれぞれ２つが、絶縁または変換で接続されていることを特徴とする請求項１から７までのいずれか１項記載のレーダセンサ。
アンテナ群と、複数の変換ミクサ（３１，３２）からなるミクサシステムとを備えるモノスタティックマルチビームレーダセンサの駆動方法であって、前記変換ミクサ（３１，３２）は前記アンテナ群のアンテナ素子（１）に接続されている方法において、
送信動作と受信動作に対して異なる指向特性を実現するために、第１の数の変換ミクサ（３１）が絶縁で接続され、第２の数の変換ミクサ（３２）が変換で接続されることを特徴とする方法。
送信動作のためには、変換で接続された変換ミクサ（３２）だけが送信信号をアンテナ群にさらに導くことを特徴とする請求項９記載の方法。
受信動作のために受信信号が、変換で接続された変換ミクサ（３２）と、絶縁して接続された変換ミクサ（３１）の両方を介して評価され、デジタル信号整形されることを特徴とする請求項９または１０記載の方法。