JP4118815B2 - 電磁放射送受信装置 - Google Patents

Description

本発明は，電磁放射を送信するために，及び受信するために別々のアンテナを有し，送受信アンテナのアンテナローブが共通の集束手段によって集束される電磁放射送受信装置に関する。

ＤＥ１９７１９７６４Ａ１からは，アンテナ配置を有する車両レーダセンサが知られており，そのアンテナ配置は集束手段と少なくとも２つの第１のアンテナフィードからなる。それらアンテナフィードは，第１の直線に沿って配置されており，かつアンテナフィードの第１の列を形成し，少なくとも１つの他のアンテナフィードが設けられている。そのアンテナフィードは，他の直線に沿ってアンテナフィードの少なくとも１つの他の列が形成されるように配置されている。その場合に，この他の列は，仮想の回動点Ｍを中心に回転することによって第１の列上に完全に一致するように結像可能である。かかるシステムにおいては，各々，送信にも受信にも使用される複数のモノスタティックなアンテナフィードが設けられている。

ＤＥ１９７３１０８５Ａ１には，特に間隔センサのためのレーダ波送受信装置が開示されている。その場合に，少なくとも１つのアンテナ素子が設けられており，そのアンテナ素子に送信信号を供給可能であり，かつ受信信号をそれから取り出すことができる。その場合に，アンテナ素子は，円偏光されたレーダ波を送信するように形成されている。送信信号は，アンテナ素子の少なくとも１つの側に，第１の偏光平面内で放射されるように供給される。受信信号は，アンテナ素子によって第２の偏光平面において取り出され，その第２の偏光平面は第１の偏光平面に対して直交している。このシステムも，モノスタティックな送受信システムである。

本発明の核心は，発振器出力の可能な限り大部分が送信出力として放射でき，検出対象に対する高い分離解像度が達成されるばかりでなく，これらの条件が簡単な構造を備えたコンパクトな構成によって達成することが可能な特に車両レーダシステム内で使用するための電磁放射送受信装置を提供することである。本発明によれば，これは，独立請求項の特徴によって解決される。他の展開と形態は，従属請求項から明らかにされる。

好ましくは，送受信アンテナのアンテナローブを集束させる共通の手段は，誘電レンズである。かかる誘電レンズは，安価かつコンパクトに形成することができ，かつ優れたビーム集束品質を特徴としている。

さらに，アンテナがパッチアンテナとして形成されていると，効果的である。パッチアンテナは，極めて小さくかつ安価に実現され，かつ良好な指向特性を有している。

さらに，各送信アンテナに少なくとも２つの受信アンテナが付設されていると，効果的である。それによって一方で極めて単純な導線構造を有し，他方では，アジマス方向における角度解像を実施することが可能な送受信システムが構築される。

特に，各受信アンテナが別体のミキサーと接続されており，そのミキサーに，ラインカプラによって送信アンテナ供給線から分離された送信信号が供給されると効果的である。ミキサーとラインカプラは，かかる実施によって特に安価かつ簡単に実現されると共に，高い信号品質が達成される。

受信アンテナは，大略，第１の直線上に配置されているのが好ましい。かかる受信アンテナの配置によって，特にレーダシステムが，この第１の直線が水平に配置されているように組み立てられている場合に，アジマス角度評価が可能となる。特に，この装置が車両レーダに使用された場合には，電磁放射により認識された対象にアジマス角を対応付けることができることが特に興味深い。本発明に基づく装置をこのように使用する場合には，認識された対象にエレベーション角度を対応付けることは，下位の重要性しか持たない。

さらに，送信アンテナが，大略，受信アンテナがその上に配置されている第１の直線に対して平行な第２の直線上に配置されているのが効果的である。特に，送信アンテナ供給線構造が対称である場合には，送信アンテナは送信出力を同じ時点で放射する。本発明に基づく装置を車両レーダ内に使用することによって，認識された対象にアジマス角を対応付けることが，特に重要になる。送信アンテナをこのように配置することによって，垂直におけるよりも水平の広がりが大きい検出領域を得ることができる。

さらに，受信アンテナがその上に配置されている第１の直線と，送信アンテナがその上に配置されている第２の直線が同一直線でないのが効果的である。送信アンテナがその上に配置されている直線をこのように移動させることによって，送信アンテナと受信アンテナが互いに対して可能な限り離間することができるので，送信アンテナから受信アンテナへの直接のクロストークを防止することができる。同時に，個々の受信アンテナ間の間隔を可能な限り大きく構成することができるので，信頼できる位相評価を実施することができる。

さらに，２つの送信アンテナと４つの受信アンテナが設けられているのが効果的である。このことにより，発振器から送信アンテナへの供給線を簡単に形成することができ，かつ良好に支配できる３ｄＢパワーディバイダによって２つの送信アンテナに各々同一の送信出力を供給可能に形成することができる。受信された電磁放射の信頼できる位相評価を実施可能にするために，３つ以上の受信アンテナを設けることが好ましい。送信アンテナの対称構造によって，さらに，偶数個の受信アンテナを設けることが好ましい。この２つの条件は，４つの受信アンテナによって最適に達成される。

さらに，送信アンテナの第１の部分が第２の直線上に配置され，かつ送信アンテナの第２の部分が第３の直線上に配置されており，その場合に，第２の直線及び第３の直線が，その上に受信アンテナが配置されている第１の直線に対して平行に配置されており，かつ第２の直線及び第３の直線が第１の直線の両側に等間隔で配置されているのが効果的である。受信アンテナに対して送信アンテナを対称配置することにより，送信アンテナと受信アンテナのために共通の指向ダイアグラムが得られ，その指向ダイアグラムは垂直の方向（即ち，その上にアンテナが配置されている直線に対して垂直方向）にも，対称である。このことにより，垂直方向におけるアンテナの「スキント（Ｓｃｈｉｅｌｅｎ）」が防止される。というのは，第２の直線上の送信アンテナと第３の直線上の送信アンテナの変位された受信アンテナに対して生じる「スキントエラー（Ｓｃｈｉｅｌｅｎｆｅｈｌｅｒ）」が，互いに対して相殺されるからである。

本発明の他の特徴，使用可能性及び利点は，図面の図に示される，本発明の実施例についての，以下の説明から明らかにされる。その場合に記載または図示されている全ての特徴は，それ自体または任意の組合わせにおいて，特許請求項におけるその要約またはその帰属に関係なく，かつ明細書あるいは図面におけるその表現あるいは表示に関係なく，本発明の対象を形成する。

図１には，本発明に基づく装置の正面図が示されている。集束手段１が記載されている。集束手段は，本実施例においては，誘電レンズとして形成されており，かつ円形に形成されている。かかる集束手段の後方に，大略，アンテナ，導線及びミキサーからなる他の送受信装置が隠れている。発振器２は，電気信号を発生させ，送信アンテナ４を介して放射される。かかる発振器２は，各種変形例で形成することができる。即ち，この発振器２が例えばパルス信号，あるいは連続波信号（あるいは好ましくは周波数変調された連続波信号）を発生させることが考えられる。その場合に，各種変調種類の組合せも考えられる。発振器２の出力信号は，パワーディバイダ３によって複数の送信供給線へ分割される。その場合に，各種送信供給線に可能な限り同一の信号振幅が供給され，それによって個々のアンテナ４も可能な限り等しい信号出力で放射を行うことが好ましい。かかる例においては，３ｄＢパワーディバイダとして形成されているパワーディバイダ３の出力は，送信アンテナ供給線を介して送信アンテナ４へ導かれている。これら送信アンテナは，図示の実施例においては，図１において２点鎖線として記載されている共通の直線９上に存在する。図１に１点鎖線として記載されており，かつ直線９に対して平行に配置されている他の直線８上には，受信アンテナ５が配置されている。好ましくは，送信アンテナ４と受信アンテナ５は，パッチアンテナとして形成されている。図１は，２本の互いに異なる直線８，９上の送信アンテナ４と受信アンテナ５の好ましい配置を示しており，それによって特にスペースが削減される。受信アンテナ５によって受信される電磁放射は，アンテナ出力において，各々，ミキサー６へ出力される。

かかるミキサー６は，好ましくはマイクロストリップライン技術で形成されているので，特に安価に形成することができる。受信ミキサー６は，さらに，受信信号を受信し，その受信信号は，送信アンテナ４に供給される送信信号に大略相当する。そのために，送信アンテナ供給線に，送信出力の一部を分離して受信ミキサー６へ供給するラインカプラ７が配置されている。受信ミキサー６内で，発振器２の出力信号に大略相当する送信信号が，受信アンテナ５の出力信号と混合されて，中間周波数信号が形成される。この中間周波数信号は，受信ミキサー６の出力から取り出されて，後続の処理のために，図示していない信号処理装置に供給される。

図２には，本発明に基づく装置の側面図が示されている。この側面図は，図１に記載されているものとは異なる視点から，同一の対象を示している。図２にも，集束手段１が示されており，それは図示の実施例においては誘電レンズとして形成されている。同時に，集束手段１の光学軸を形成する集束手段１の対称軸は，直線１０によって示されている。集束手段１の後方に，集束手段の例えば焦点から距離をおいて，アンテナ支持体１１が配置されている。かかるアンテナ支持体は，好ましくは導体プレートであって，送信アンテナと受信アンテナ４，５の他に，例えばミキサー６，ラインカプラ７，パワーディバイダ３及びアンテナ供給線などの他の回路素子を支持している。簡略化する理由から，図２では，アンテナ支持体１１上には送信アンテナ４と受信アンテナ５のみが示されている。さらに，図２には２本の直線８，９も記載されており，その直線に沿って受信アンテナ５あるいは送信アンテナ４が配置されている。

図３には，他の実施例が示されており，この実施例においては，受信アンテナ５は大略共通の第１の直線８上に配置されている。図１に示す実施形態においては，送信アンテナ４の指向ダイアグラムと受信アンテナ５は，垂直方向においては互いに重畳するように整合されていないので，第１と第２の直線８，９の移動によってアンテナ配置のスキントがもたらされる。というのは，送受信特性のメイン放射方向は，多少ずれているからである。しかし，本発明によっては，大略水平の角度解像を測定しようとしているので，これは下位の重要性しか持たない。図３に示す配置によって，このスキントも防止される。そのために，大略第１の直線８上に受信アンテナが配置されている。図３においては，２点鎖線として示されて，かつ１点鎖線で示される第１の直線８に対して平行に延びる第２の直線９の上に，送信アンテナ４の第１の部分が大略配置されている。送信アンテナ４の第２の部分は，大略，図３に３点鎖線として示されている第３の直線１２上にある。この第３の直線１２は，同様に，第１の直線８に対して平行に配置されており，かつ第１の直線８に対して，第２の直線９が第１の直線８に対するのと同じ間隔１３で配置されている。

このことにより，第２の直線９上の送信アンテナ４の第１の部分は，第３の直線１２上の送信アンテナ４の第２の部分とは正確に反対方向にスキントする。従って，全ての送信アンテナ４の共通の指向特性は，受信アンテナの指向特性と正確に整合されている。というのは，反対方向を向いた２つの部分エラーが格差をなくされ，送信アンテナ４の第１と第２の部分のスキントエラーが互いに相殺されるからである。アンテナ４と５の供給線，ミキサー６及びラインカプラ７とパワーディバイダ３は，当然ながら，この実施変形例においても図１におけるのと同様な方法で設けられているが，見やすくする理由から図３ではその表示が省略されている。

集束手段１と，好ましくは共通のアンテナ支持体あるいは導体プレート１１上に取り付けられている図示のアンテナ配置を有する本発明に基づく装置は，好ましくは，ハウジング内に収容されており，そのハウジングは同時に装置個別部品を固定する。さらに，このハウジング内に信号処理装置１４が設けられており，その装置はミキサー６の出力の中間周波数信号をさらに処理して，例えば車両内の適応的な間隔及び速度制御を駆動するために使用する。

以下，図面を用いて本発明の実施例を説明する。
本発明に基づく装置の概略的な正面図である。 本発明に基づく装置の側面図である。 本発明に基づく装置の他の概略的な正面図である。

Claims (7)

1. 電磁放射送受信装置において、
   前記電磁放射を送信するために、及び受信するために別々のアンテナ（４、５）が設けられており、かつ
   前記送受信アンテナ（４、５）のアンテナローブが、共通の集束手段（１）によって集束され、
   前記受信アンテナ（５）は、大略、第１の直線（８）上に配置され、
   前記送信アンテナ（４）の第１の部分は前記第２の直線（９）上に配置され、かつ前記送信アンテナ（４）の第２の部分は第３の直線（１２）上に配置されており、
   前記第２の直線（９）と前記第３の直線（１２）は、前記受信アンテナ（５）がその上に配置されている前記第１の直線（８）に対して平行に配置されており、かつ、前記第２の直線（９）と前記第３の直線（１２）は、前記第１の直線（８）の両側に等間隔（１３）で配置され、
   前記各受信アンテナ（５）は、各々のミキサー（６）と接続されており、前記ミキサーに対して、ラインカプラ（７）により送信アンテナ供給線から分離された送信信号が供給されることを特徴とする電磁放射送受信装置。
2. 前記共通の集束手段（１）は、誘電レンズである、ことを特徴とする請求項１に記載の装置。
3. 前記送受信アンテナ（４、５）は、パッチアンテナとして形成されている、ことを特徴とする請求項１に記載の装置。
4. 前記各送信アンテナ（４）には、少なくとも２つの受信アンテナ（５）が付設されている、ことを特徴とする請求項１、２あるいは３項のうちいずれか１項に記載の電磁放射送受信装置。
5. 前記送信アンテナ（４）は、大略、第２の直線（９）上に配置されており、前記第２の直線は、前記受信アンテナ（５）がその上に配置されている前記第１の直線（８）に対して平行である、ことを特徴とする請求項１に記載の電磁放射送受信装置。
6. 前記受信アンテナ（５）がその上に配置されている前記第１の直線（８）と、送信アンテナ（４）がその上に配置されている前記第２の直線（９）は、同一の直線ではない、ことを特徴とする請求項５に記載の電磁放射送受信装置。
7. ２つの送信アンテナ（４）と４つの受信アンテナ（５）が設けられている、ことを特徴とする請求項１、２、３、４、５あるいは６項のうちいずれか１項に記載の電磁放射送受信装置。

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