JP4107439B2 - 特に自動車使用のためのレーダーシステム - Google Patents

Description

従来の技術
本発明は，少なくとも１つのアンテナフィードと少なくとも１つのフォーカス手段とから成るアンテナ装置を有する，特に自動車使用のためのレーダーシステムに関するものである。この種のレーダーシステムは，例えばＷＯ９７／０２４９６から知られている。そこには，対象を検出する車両用のモノスタティックのＦＭＣＷ−レーダーセンサが記載されており，それにおいては少なくとも１つのアンテナフィードが誘電体レンズと組み合わされて，該当するエコー信号を送信も受信もするように形成されている。一実施例においては，送信と受信のために３つのアンテナフィードを有するレーダーシステムが記載されている。このような構成によって，検出されたレーダー目標の角度位置を定めることができる。しかしその場合に，個々のアンテナフィードにおいて測定することのできるアンテナダイアグラムが大きいサイドローブを有する場合には困難が生じる。これは特に，検出されたレーダー目標の角度位置を個々のアンテナフィードからの受信信号の振幅比較に基づいて定めようとする場合に当てはまる。
ＤＥ４４１２７７０Ａ１からは，一種のレーダーシステムが知られており，それにおいてはアンテナレンズの側方に設けられているハウジング壁が，壁反射を防止するためにマイクロ波を減衰させる被膜で覆われている。それはハウジング内部の乱反射を防止するが，サイドローブの形成または抑制にはわずかな影響力しか有しない。
ＥＰ０３１０４１４Ａ２が開示しているアンテナにおいては，アンテナと誘電体レンズとの間に中間層が配置されており，これによってアンテナダイアグラムが修正される。この場合，上述の中間層は，４分の１波長インピーダンス適合層として形成されている。仰角を増大させるため，すなわち高さ方向における重なりを増大させるために，ＥＰ０３１０４１４Ａ２においては，誘電体レンズの横断面がそれに適合するように形成されている。仰側の放射ローブを最適化するために，ＥＰ０３１０４１４Ａ２において誘電体レンズは，レンズの表面の一方の端部がレンズの表面の他方の端部よりもセクタ（扇）状のホーンアンテナの近くに来るように，回動される。アンテナダイアグラムにおける望ましくないゼロ点（Ｎｕｌｌｓｔｅｌｌｅｎ）と誘電体レンズの端部からの放射を防止するために，誘電体レンズの外縁とそれに接する面にアブソーバが固定されている。
本発明の課題，解決，および利点
したがって，本発明の目標は，アンテナダイアグラムにおけるサイドローブを簡単かつ安価な方法で減少させる，冒頭で述べた種類のレーダーシステムを提供することである。
本発明によれば，この課題は，レーダーシステムのアンテナ装置が少なくとも１つのマイクロ波減衰手段を有し，それが，放射された，または，受信されたレーダー波の放射路内へ少なくとも部分的に突出するように形成され，および／または，配置されており，マイクロ波減衰手段がフォーカス手段の周縁領域へ向かって次第に厚くなっており，マイクロ波減衰手段がフォーカス手段の，少なくとも１つのアンテナフィードに向いた側に配置されることによって解決される。その場合，マイクロ波減衰手段という概念は，以下において，その優先的あるいは少なくとも主要な特性が，衝突するマイクロ波の減衰または吸収にある，各対象または各装置を意味する。材料として，ここでは特に炭素または金属粒子を有する合成物質または発泡物質が適している。
その場合にマイクロ波減衰手段は，放射された，または，受信されたレーダー波の放射線賂の周縁領域内にだけ突出するように配置することができる。特に，マイクロ波減衰手段は，フォーカス手段自体の上または内部に組み込まれていることが好ましい。しかし，その代わりに，マイクロ波減衰手段を少なくとも１つのアンテナフィードとフォーカス手段との間の領域に取り付けることも可能である。本発明の特に好ましい構成によれば，マイクロ波減衰手段は，フォーカス手段の少なくとも１つのアンテナフィードに向いた側にリング状に取り付けられる。
本発明の基本理念は，マイクロ波減衰手段を用いて，レーダー波の送信，および／または，受信の際にフォーカス手段上に生じるエネルギー密度分布を調節して，少なくとも１つのアンテナフィードのアンテナダイアグラムができるだけ小さいサイドローブを有するようにすることである。そのためにはエネルギー密度は，フォーカス手段の周縁領域へ向かって，中央よりも小さくならなければならない。その場合に，マイクロ波減衰手段は，レーダー波の送受信の際にフォーカス手段上で，ディジタル信号処理から知られたウィンドウ関数に相当する関数に基づくエネルギー密度分布が得られるように形成されることが可能である。ここでは例としてハニング（Ｈａｎｎｉｇ）−，ハミング（Ｈａｍｍｉｎｇ）−，コサイン（Ｃｏｓｉｎｕｓ）−，ブラックマン（Ｂｌａｃｋｍａｎ）−およびカイザー（Ｋａｉｓｅｒ）−のウィンドウ関数を挙げることができる。これらの関数は，少なくともディジタルの信号処理の領域，特に高速フーリエ変換への適用において一般に知られかつ説明されている。解説は，例えばアジジ（Ｓ．Ａ．Ａｚｉｚｉ）の「ディジタルフィルタの設計と実現（Ｅｎｔｗｕｒｆ ｕｎｄ Ｒｅａｌｉｓｉｅｒｕｎｇ ｄｉｇｉｔａｌｅｒ Ｆｉｌｔｅｒ）」，Ｏｌｄｅｎｂｏｕｒｇ Ｖｅｒｌａｇ，１９８８，第２４１から２５６ページに見られる。これらすべての関数の共通点は，最小から始まって最大値まで対称的に上昇し，その後再び初期値へ下降する特性を示すことにある。それぞれの関数の上昇と下降の急峻性が，公知のフーリエ変換の規則に従ってアンテナダイアグラムにおけるサイドローブの強さ（広がり）と形成を定める。すでに挙げた関数の他，マイクロ波減衰手段の大きさを定めるために，例えばガウス関数のような上述した特性を有する他のすべての関数が適している。
フォーカス手段上でエネルギー密度分布の上述した特性を達成するためには，マイクロ波減衰手段は，フォーカス手段の周縁領域へ向かって，または，レーダー波の放射路の周縁領域へ向かってレーダー波のエネルギーを次第に多く吸収しなければならない。それに従って，マイクロ波減衰手段は，フォーカス手段の周縁領域へ向かって，または，放射路の周縁領域へ向かって次第に厚くなる。しかし，同時にマイクロ波減衰手段は，送出された，または，受信されたレーダー波からできる限り少ないエネルギーを取り出すようにし，そして，これに応じて全体としてできる限り薄くしなければならない。ここで，マイクロ波減衰手段の大きさを定めることと形成に関して最適な妥協点を見出すことは，その時々の具体的な使用状況に基づき当業者に委ねられる。多くの場合，サイドローブの完全な消失を達成する必要はなく，存在しているサイドローブを減少させるだけで十分である。
本発明に基づくレーダーシステムの利点は，特に個々のアンテナフィードのアンテナダイアグラムにおけるサイドローブが大きく減衰するように調節されることである。その場合これは，極めて安価に，かつ，極めて簡単な方法で実現する。サイドローブを抑制するためには，本発明に基づくマイクロ波減衰手段の使用が，フォーカス手段とアンテナフィードとの幾何学的な寸法の最適化と組み合わせられることが，特に好ましい。したがって，本発明は，レーダーシステムのアンテナ装置の寸法を定める際に付加的な自由度を提供する。
フォーカス手段として，冒頭で挙げた使用のため好ましくは誘電体アンテナレンズが使用される。その場合にアンテナフィードは，優先的にパッチ（Ｐａｔｃｈ）アンテナとして形成される。しかしその代わりに，本発明に基づくレーダーシステムは，アンテナリフレクタ，および／または，導波管構成のアンテナフィードを有することも可能である。
実施例の説明
次に，図面を用いて本発明の実施例を説明する。図面において，
図１は，本発明に基づくレーダーシステムの横断面を示し，
図２は，マイクロ波減衰手段を持たないこの分野のレーダーシステムのアンテナダイアグラムを示し，
図３は，マイクロ波減衰手段を有する本発明に基づくレーダーシステムのアンテナダイアグラムを示している。
図１は，本発明に基づくレーダーシステムを示すものであって，その回路構成要素は，ハウジング１０の内部で基板８上に組み込まれている。放射方向前方に向かってハウジング１０は，誘電体レンズ９によって閉鎖されている。誘電体レンズは同時にフォーカス手段として用いられ，好ましくはプラスチックまたはセラミックから形成されている。基板８上にはマイクロストリップ導電装置１が設けられており，それはアンテナフィード２，３，４を含んでいる。３つのアンテナフィード２，３，４の各々の上方には，それぞれ誘電体ロッドアンテナ（Ｓｔｉｅｌｓｔｒａｈｌｅｒ）Ｓが配置されている。符号５は発振器，好ましくは導波管装置内のガン発振器を示し，そのエネルギーは，公知の変換率可変トランスフォーマ（Ｓｔｕｆｅｎｔｒａｎｓｆｏｒｍａｔｏｒ）６を介してマイクロストリップ導体装置１に結合される。符号７は，スタビライザ回路網を示し，発振器５の周波数を所望の変調によって制御し，そして安定化させる。３本のＶ字状に延びるラインＬ，Ｍ，Ｒは，３つのアンテナフィード２，３，４の各々から始まるレーダー波の放射路の周縁領域を示している。符号１１は，基板８の下方の空間を示し，その中には他の回路構成要素を組み込むことができる。アンテナレンズ９のハウジング内部側の周縁領域には，本発明に基づくマイクロ波減衰手段１２が取り付けられている。それは具体的にはグラファイトを含有するフラットアブソーバから成るリングであって，その外径は，アンテナレンズ９の外径に相当する。図示の通り，マイクロ波減衰手段１２は，アンテナレンズ９の周縁領域へ向かって次第に大きくなる横断面を有し，これはアンテナレンズ９の周縁領域方向に次第に厚くなることを意味する。
図２は，本発明に基づくマイクロ波減衰手段１２が設けられていないこの分野に適合するレーダーシステムのアンテナダイアグラムを示している。カーブ２１は，左のアンテナフィード２のアンテナダイアグラムを示し，カーブ２２は，中央のアンテナフィード３のアンテナダイアグラムを示し，カーブ２３は，右のアンテナフィード４のアンテナダイアグラムを示している。図から明らかなように，３つのダイアグラム特性のそれぞれは，サイドローブ２１１，２２１，２２２，２３１，および２３２を有する。これに対して図３は，比べ得るレーダーシステムのアンテナダイアグラムを示すものであって，このアンテナレンズには図１に示すようにマイクロ波減衰手段が設けられている。ここでも特性３１，３２，および３３は，３つのアンテナフィード２，３，および４のアンテナダイアグラムを示している。図２に示すアンテナダイアグラムと比較して，サイドローブが明らかに減少している。

Claims (6)

1. −少なくとも１つのアンテナフィード（２，３，４）と，
   −少なくとも１つのフォーカス手段（９）と，
   から成るアンテナ装置を有し，
   −その場合にアンテナ装置が少なくとも１つのマイクロ波減衰手段（１２）を有し，そのマイクロ波減衰手段が，放射された，または，受信されたレーダー波の放射路（Ｌ，Ｍ，Ｒ）内に少なくとも部分的に突出するように形成され，および／または，配置されている，
   特に自動車使用のための，レーダーシステムにおいて，
   −マイクロ波減衰手段は，フォーカス手段の周縁領域方向に次第に厚くなっており，
   −マイクロ波減衰手段は，フォーカス手段の，少なくとも１つのアンテナフィードへ向いた側に配置されていることを特徴とする，レーダーシステム。
2. マイクロ波減衰手段は，フォーカス手段上に取り付けられ，または，フォーカス手段内に組み込まれていることを特徴とする，請求項１に記載のレーダーシステム。
3. マイクロ波減衰手段は，フォーカス手段の一方の側にリング状に取り付けられていることを特徴とする，請求項１または２に記載のレーダーシステム。
4. マイクロ波減衰手段は，炭素または金属を含む発泡物質，または，合成物質であることを特徴とする，請求項１，２，または３に記載のレーダーシステム。
5. レーダーシステムは，多数の供給部材と１つの共通のフォーカス手段とを有するマルチビームのレーダーシステムであることを特徴とする，請求項１，２，３，または４に記載のレーダーシステム。
6. 少なくとも１つの供給部材は，パッチアンテナ部材として形成されており，
   フォーカス手段は，誘電体レンズであることを特徴とする，請求項１，２，３，４，または５に記載のレーダーシステム。

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