JP2013521508A - レーダーシステム及びその製造方法 - Google Patents
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Abstract
Description
本願は、2010年3月5日に出願された米国仮特許出願No.61/282595に対して米国特許法第119条(e)項の利益を請求する。
・切替装置36Tが、送信Rotmanレンズ12Tのビームポート60 αに電気信号を送る。
・マイクロ波相互接続素子86による変換後、電磁波が、レンズキャビティ74を横切って伝播される。
・時間遅延同相信号が、アレイポート62 I,II,III,IV,Vに順番に到達する。
・時間遅延同相信号が、マイクロ波相互接続素子86によって電気信号に変換され、送信パッチアンテナアセンブリ14Tに送られる。
・入射レーダー信号2が、送信パッチアンテナアセンブリ14Tによって選択方向66αに送信される。
・入射レーダー信号2が、ターゲット車両4からはね返る。
・受信パッチアンテナアセンブリ14Rが、反射レーダー信号6を選択方向66αから受信する。
・反射レーダー信号6が、受信Rotmanレンズ12R内のアレイポート62 V,IV,III,II,Iに順番に到達する。
・マイクロ波相互接続素子86によって変換された後、時間遅延同相信号が、レンズキャビティ74を横切って受信Rotmanレンズ12Rのビームポート60に伝播する。
・ビームポート60 αの電磁気信号が、マイクロ波相互接続素子86によって電気信号に変換され、受信切替装置36Rに出力される。
・出力信号が、受信切替装置36Rによる処理のために信号処理部40に導かれる。
・切替装置36Tが、送信Rotmanレンズ12Tのビームポート60 βに電気信号を送る。
・マイクロ波相互接続素子86による変換後、電磁波が、レンズキャビティ74を横切って伝播される。
・時間遅延同相信号が、アレイポート62 I,II,III,IV,Vに同時に到達する。
・時間遅延同相信号が、マイクロ波相互接続素子86によって電気信号に変換され、送信パッチアンテナアセンブリ14Tに送られる。
・入射レーダー信号2が、送信パッチアンテナアセンブリ14Tによって選択方向66βに送信される。
・入射レーダー信号2が、ターゲット車両4からはね返る。
・受信パッチアンテナアセンブリ14Rが、反射レーダー信号6を選択方向66βから受信する。
・反射レーダー信号6が、受信Rotmanレンズ12R内のアレイポート62 V,IV,III,II,Iに同時に到達する。
・マイクロ波相互接続素子86による変換後、時間遅延同相信号が、レンズキャビティ74を横切って受信Rotmanレンズ12Rのビームポート60に伝播する。
・ビームポート60 βの電磁気信号は、マイクロ波相互接続素子86によって電気信号に変換され、受信切替装置36Rに出力される。
・出力信号が、受信切替装置36Rによって処理のために信号処理部40に導かれる。
・切替装置36Tが、電気信号を送信Rotmanレンズ12Tのビームポート60 γに送る。
・マイクロ波相互接続素子86による変換後、電磁波が、レンズキャビティ74を横切って伝播される。
・時間遅延同相信号が、アレイポート62V,IV,III,II,Iに順番に到達する。
・時間遅延同相信号が、マイクロ波相互接続素子86によって電気信号に変換され、送信パッチアンテナアセンブリ14Tに送られる。
・入射レーダー信号2が、送信パッチアンテナアセンブリ14Tによって選択方向66γに送信される。
・入射レーダー信号2が、ターゲット車両4からはね返る。
・受信パッチアンテナアセンブリ14Rが、反射レーダー信号6を選択方向66γから受信する。
・反射レーダー信号6が、受信Rotmanレンズ12Rのアレイポート62 I,II,III,IV,Vに順番に到達する。
・マイクロ波相互接続素子86による変換後、時間遅延同相信号が、レンズキャビティ74を横切って受信Rotmanレンズ12Rのビームポート60まで伝播される。
・ビームポート60 γでの電磁気信号が、マイクロ波相互接続素子86によって電気信号に変換され、受信切替装置36Rに出力される。
・出力信号が、受信切替装置36Rによって処理のために信号処理部40に導かれる。
Claims (35)
- 入力信号を受信し、入射レーダー信号を送信する送信アセンブリを備えたレーダーシステムであって、
前記送信アセンブリは、Rotmanレンズと、パッチアンテナアセンブリと、を有し、
前記Rotmanレンズは、
下部、上部及び側壁によって画定され、前記下部が10ミクロン〜120ミクロン、好ましくは40ミクロン〜60ミクロンのレンズギャップを構成するように前記上部から離されたレンズキャビティと、
前記レンズキャビティと通信し、第1端の方に離間された複数のビームポートであって、選択された波長(λ)の周波数を有する電磁波を前記レンズキャビティ内に伝播できるようにそれぞれ構成された前記複数のビームポートと、
前記レンズキャビティと通信し、前記第1端とは反対側の前記レンズキャビティの第2端の方に離間された複数のアレイポートであって、前記複数のアレイポートの前記離間が、前記複数のビームポートのそれぞれから前記複数のアレイポートの全てへの前記電磁波の移相に作用するように構成され、前記複数のビームポートのうちの1つから前記レンズキャビティに入る前記電磁波に基づいて複数の時間遅延同相信号を出力する前記複数のアレイポートと、を含み、
前記パッチアンテナアセンブリは、
複数のアンテナアレイであって、各アンテナアレイが前記複数のアレイポートのうちの1つと通信し、前記複数のアンテナアレイが、前記Rotmanレンズから前記複数の時間遅延同相信号を受け取り、前記入射レーダー信号をターゲットに向けた選択方向に送信するように動作できる前記複数のアンテナアレイと、
前記ターゲットから反射レーダー信号を受信し、出力信号を生成する受信アセンブリと、
前記レーダーシステムを操作する制御部と、
前記送信アセンブリに送信された前記入力信号と前記受信アセンブリから生成された前記出力信号を比較する信号処理部と、を含むレーダーシステム。 - 請求項1に記載のレーダーシステムであって、
前記レーダーシステムが、11mm未満のパッケージ幅、14.5mm未満のパッケージ長、及び1mm未満のパッケージ高さを有する装置パッケージ内に封入されたレーダーシステム。 - 請求項1に記載のレーダーシステムであって、
前記レンズギャップが空気で満たされたレーダーシステム。 - 請求項1に記載のレーダーシステムであって、
前記レンズギャップが、絶縁材料で満たされたレーダーシステム。 - 請求項1に記載のレーダーシステムであって、
前記レンズキャビティの前記レンズギャップが、前記電磁波の選択波長の半分(λ/2)未満になるように構成されたレーダーシステム。 - 請求項5に記載のレーダーシステムであって、
前記電磁波の前記周波数が15GHz〜100GHz、好ましくは70GHz〜80GHzであるレーダーシステム。 - 請求項1に記載のレーダーシステムであって、
前記レーダーシステムが、微小電気機械システム(MEMS)技術を使用して実現され、単一装置パッケージ内に一体化されたレーダーシステム。 - 請求項1に記載のレーダーシステムであって、
前記レンズキャビティが、反射面を有する導電材料で被覆されたレーダーシステム。 - 請求項8に記載のレーダーシステムであって、
前記導電材料が、金、白金、銀、銅及びクロムからなるグループから選択されたレーダーシステム。 - 請求項8に記載のレーダーシステムであって、
前記導電材料が、真空金属化又はスパッタリング技術を使用して前記レンズキャビティ上に付着されたレーダーシステム。 - 請求項8に記載のレーダーシステムであって、
前記導電材料が、電気めっきを使用して前記レンズキャビティ上に付着されたレーダーシステム。 - 請求項1に記載のレーダーシステムであって、
前記レンズキャビティが、前記レンズキャビティの前記2つの端の間に中心軸を有し、
前記複数のビームポートと前記複数のアレイポートが、前記中心軸に関して対称であるレーダーシステム。 - 請求項12に記載のレーダーシステムであって、
前記Rotmanレンズが、3つのビームポート及び5つのアレイポートを有するレーダーシステム。 - 請求項1に記載のレーダーシステムであって、
前記信号処理部が、前記入力信号を前記出力信号と比較して、前記入力信号と前記出力信号の2つの間の歪みを決定するレーダーシステム。 - 請求項1に記載のレーダーシステムであって、
前記送信アセンブリが、複数のマイクロ波相互接続素子を更に有し、
前記入力信号が、電気信号であり、前記複数のマイクロ波相互接続素子のうちの1つによって電磁波に変換されるレーダーシステム。 - 請求項15に記載のレーダーシステムであって、
前記複数の時間遅延同相信号が電磁信号であり、前記パッチアンテナアセンブリが電気信号を受信するように動作でき、
前記複数の時間遅延同相信号の各々が、前記複数のマイクロ波相互接続素子のうちの1つによって電気信号に変換されるレーダーシステム。 - 請求項1に記載のレーダーシステムであって、
前記入力信号を生成する信号発生器を更に含み、前記入力信号が線形周波数変調連続波(LFMCW)信号を含み、前記信号発生器が前記入力信号を前記送信アセンブリに伝達するレーダーシステム。 - 請求項17に記載のレーダーシステムであって、
前記LFMCW信号が、複数の異なる対のアップチャープとダウンチャープとを有する帯域幅チャーピングの繰り返しパターンを含み、
前記レーダーシステムが、多数のレーダーレンジモードで動作し、
各特定の対のアップチャープ及びダウンチャープは、特定のレーダーレンジモードに関連付けられ、
各特定の対のアップチャープ及びダウンチャープは、前記レーダーシステムが前記特定のレーダーレンジモードで動作しているときに、前記送信アセンブリによって送信されるレーダーシステム。 - 請求項1に記載のレーダーシステムであって、
前記受信アセンブリは、
第2のRotmanレンズと、
第2の複数のアンテナアレイを有する第2のパッチアンテナアセンブリと、を備え、
前記パッチアンテナアセンブリが、前記反射レーダー信号を第2の複数の時間遅延同相信号として受信し、前記第2の複数の時間遅延同相信号を前記第2のRotmanレンズに伝達するように動作でき、
前記第2のRotmanレンズが、前記第2の複数の時間遅延同相信号を受信し、前記出力信号を前記信号処理部に伝達するように動作でき、前記出力信号が、前記第2のRotmanレンズによって受信された前記第2の複数の時間遅延同相信号に基づく第2の電磁波であるレーダーシステム。 - 請求項1に記載のレーダーシステムであって、
前記複数のアンテナアレイの各々が、直列接続された複数のマイクロストリップパッチを含み、各マイクロストリップパッチが、基板によって接地平面から分離された細長い導体を有し、
前記入射レーダー信号の前記選択方向は、前記複数のアンテナアレイのそれぞれの中のマイクロストリップパッチの数と、前記電磁波を受信する前記ビームポートとの組み合わせに対応するレーダーシステム。 - 請求項20に記載のレーダーシステムであって、
前記制御部は切替装置を有し、
前記切替装置は、前記入力信号を受信するビームポートを選択し、
前記入力信号が前記マイクロ波相互接続素子によって電磁波に変換されるレーダーシステム。 - 請求項21に記載のレーダーシステムであって、
前記制御部は、前記入力信号を前記複数のビームポートを順繰りにするように動作でき、前記複数のアンテナアレイの各々に直列接続された前記複数のマイクロストリップパッチが一定数であるレーダーシステム。 - 請求項21に記載のレーダーシステムであって、
前記複数のアンテナアレイの各々は、少なくとも2つのマイクロストリップ部分に細分され、各マイクロストリップ部分は、直列接続された前記複数のマイクロストリップパッチに少なくとも1つのマイクロストリップパッチを含み、
前記送信アセンブリが、
複数のRFスイッチを含むRFスイッチアレイであって、各RFスイッチが2つのマイクロストリップ部分の間に結合された前記RFスイッチアレイを更に有し、
イネーブルされたときには、各RFスイッチが前記2つのマイクロストリップ部分を接続するように動作でき、ディスエーブルされたときには、各RFスイッチが2つのマイクロストリップ部分を切断して前記複数のアンテナアレイの各々で動作可能なマイクロストリップパッチの数を減らすように動作できるレーダーシステム。 - 請求項23に記載のレーダーシステムであって、
前記レーダーシステムが、少なくとも2つの距離レンジで対象物を検出するように動作でき、
前記第1のRFスイッチアレイ内の前記RFスイッチがそれぞれディスエーブルされたとき、前記レーダーシステムは、第1の距離レンジで前記ターゲットを検出するように動作でき、
前記第1のRFスイッチアレイ内の前記RFスイッチがぞれぞれイネーブルされたとき、前記レーダーシステムは、前記第1の距離レンジより遠い第2の距離レンジで前記ターゲットを検出するように動作できるレーダーシステム。 - 請求項24に記載のレーダーシステムであって、
前記制御部は、前記入力信号を前記複数のビームポートと前記少なくとも2つの距離レンジとの異なる組み合わせで順繰りにするように動作できるレーダーシステム。 - 請求項1に記載のレーダーシステムを複数備えたナビゲーションシステムであって、
前記複数のレーダーシステムの各々は、異なる視野のカバレッジを提供するように動作でき、
前記異なる視野が重複するナビゲーションシステム。 - 請求項26に記載のナビゲーションシステムであって、
各レーダーシステムは、異なる入力信号を利用するように動作でき、前記各入力信号は、異なる動作周波数で動作するナビゲーションシステム。 - Rotmanレンズを製造する製造方法であって、
ディープ・リアクティブ・イオン・エッチ(DRIE)処理を用いて第1の基板をエッチングして、レンズキャビティを形成するステップと、
前記レンズキャビティの上部を形成する第2の基板を提供するステップと、
前記第1の基板の前記レンズキャビティ上に前記第2の基板を熱圧着するステップと、
を含む製造方法。 - 請求項28に記載の製造方法であって、
前記第1の基板が100ミクロン未満の深さまでエッチングされる製造方法。 - 請求項28に記載の製造方法であって、
前記第1の基板上の前記レンズキャビティと前記第2の基板上の前記レンズキャビティの前記上部とに非反応性材料層を付着するステップを更に含む製造方法。 - 請求項30に記載の製造方法であって、
前記非反応性材料を付着する処理が、電気めっき、真空金属化及びスパッタリングから成るグループから選択された処理を含む製造方法。 - Rotmanレンズを製造する製造方法であって、
射出成形法を用いて前記Rotmanレンズの前記レンズキャビティを形成するステップと、
前記射出成形法を用いて前記Rotmanレンズの前記上部を形成するステップと、
前記レンズキャビティの上に前記上部を熱圧着して前記Rotmanレンズを形成するステップと、
を含む製造方法。 - 請求項32に記載の製造方法であって、
前記熱圧着のステップの前に、前記レンズキャビティと前記Rotmanレンズの前記上部に非反応性材料層を付着するステップを更に含む製造方法。 - 請求項33に記載の製造方法であって、
前記非反応性材料を付着する工程が、電気めっき、真空金属化及びスパッタリングから成るグループから得られる製造方法。 - 請求項34に記載の製造方法であって、
前記金属が金を含む製造方法。
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