JP4813726B2 - 自動車レーダシステム - Google Patents

Description

【０００１】
本発明は請求項１の上位概念記載の車両レーダシステムに関する。そのような車両レーダシステムは、例えば車両の自動速度調整の枠内において前方を走行する車両を検知するために使用される。この種のシステムは適応性速度制御（Adaptive Cruise Control : ACC）とも称される。使用する電磁波を制御するために、また時にはレーダシステムを天候の影響から保護するために、通常の場合基体は電磁波のビーム路にある。しばしばこの基体は、そのような車両レーダシステムを囲むケーシングの構成部分である。
【０００２】
従来技術
DE 196 44 164 C2から、電磁波を送信及び／又は受信するための少なくとも１つの送信／受信素子を備えた車両レーダシステムが公知であり、ここでは電磁波を収束しまた散乱させるためのレンズ状の誘電体基体は、少なくとも１つの送信／受信素子のビーム路にある。さらには送信／受信素子を天候の影響から保護するレンズ状の誘電体基体は電気導体路を有し、この電気導体路の幅は最大λ／１０であり、間隔は相互に少なくともλ／４である。ここでλは電磁波の自由空間波長である。ここで電気導体路は主として電磁波の極性方向に対して垂直に配置されている。
【０００３】
電気導体路からなる装置は、所望の使用形態に応じて誘電体基体の内側の面、すなわち送信／受信素子と対抗する側の面に、または外側の面に、または誘電体基体の内部にも配置することができる。電気導体路に加熱電流が通流する場合には、このやり方で氷、雪または雪解けのぬかるみのような被覆物を誘電体基体から取り除くことができる。同様に加熱電流を用いて誘電体基体を乾かしまたは乾いた状態に保つことができる。さらには電気伝導性装置を少なくとも２つの相互に分離された部分に分割できるということが公知である。この構成では電気導体路からなる装置は誘電体基体の外側の面にあり、装置の２つに分離された部分の間のキャパシタンスを測定することによって、被覆材料のいわゆる損失角ｔａｎδを推量することができる。換言すれば、誘電体基体の汚染を確定することができる。この汚染ないしは汚染被覆物が確定されることに依存して、電気伝導性装置に流れる加熱電流をスイッチオンすることができる。他方では少なくとも２つの区分に分割することによって発熱量を変化することができ、例えば氷で覆われたレンズを高い発熱量でもって迅速に加熱し、また発熱量を低減して引き続きレンズを防護できる。
【０００４】
DE 196 44 164 C2からさらに以下のことが公知である。すなわち電気導体路をセラミックからなる基体では公知の厚膜技術で設計し、これに対してプラスチックからなる基体では、同様に公知である電気導体路を加圧するコストのかからない方法を使用することができる。
【０００５】
DE 197 24 320 A1から加熱可能なアンテナレンズの製造方法が公知である。そこには誘電体基体からなる加熱可能なアンテナレンズが記載されており、この誘電体基体はその内部に電気導体路からなる装置を有する。ここで電気導体路からなる装置はレンズの過熱される外側の面に可能な限り近くにあるので、加熱される面の直ぐ下でのエネルギ使用により発熱量が低減されることになる。さらにこのことから急速な加熱特性が生じる。さらには所望の抵抗特性を有する導線を使用することによって発熱量を容易に適応させることができる。この導線は例えば抵抗線である。
【０００６】
DE196 44 164 C2もDE197 24 320 A1も、不所望のエネルギが殊に低周波数ではアンテナレンズを通過して放射ないし照射されるという欠点を有する。
【０００７】
課題、利点及び解決策
本発明の課題は、不所望なエネルギの遮蔽作用に関して従来技術と比べて改善されている車両レーダシステムを提供することである。ここで不所望のエネルギは、例えば車両レーダシステムの有効周波数領域に属さない周波数領域におけるエネルギである。この課題は本発明によれば以下のことにより解決される。すなわち車両レーダシステムがセンサビームを収束するための少なくとも１つのセンサビーム透過性基体及び／又はビーム路において意図的な収束を行わない少なくとも１つのレーダドームを備え、ここでセンサビーム透過性基体及び／またはレーダドームに、強磁性材料の電気導体路からなる少なくとも１つの装置が封入されている。
【０００８】
強磁性材料の電気導体路からなる装置を使用することには、電界及び磁界を良好に遮蔽するという大きな利点を有する。殊に低周波の磁界をそのようなやり方で確実に遮蔽できる。有利には電気導体路からなる装置が遮蔽のためだけに使用されるのではなく、さらに少なくともセンサビーム透過性基体及び／又はレーダドームの加熱にも使用される。このために電気導体路には電力が供給される。本発明によるこの付加的な使用形態によって電気導体路からなる装置を同時に電界及び磁界の遮蔽と、センサビーム透過性基体及び／又はレーダドームの加熱とに使用することができる。本発明の有利な実施形態では、センサビーム透過性基体が誘電体レンズとして構成されている。
【０００９】
有利には電気導体路がメアンダ状及び／又は格子状にセンサビーム透過性基体及び／又はレーダドームに封入されている。ここで本発明による電気導体路が少なくともλ／４の間隔及び最大λ／１０の幅を有するような設計仕様であれば、電気導体路からなるこの構造は有効センサビームに対して殆ど透過性に作用する。ここでλはセンサビームの自由空間波長である。例えば本発明のように強磁性の電気導体路を格子状に取り付けることは、いわゆる遮断周波数による低周波ビームの殊に良好な抑制をあらわす。
【００１０】
本発明の車両レーダシステムの殊に有利な実施形態は、電気導体路の材料としてレジストヘルム（Resistherm）が使用される。レジストヘルムはその強磁性特性の他に、比抵抗に関して正の温度係数を有し、またそれに加え軟質の導線状材料として入手可能であるという利点を有する。
【００１１】
実施例の説明
本発明の車両レーダシステムの実施例を図面に基づき以下説明する。ここで図１は本発明の車両レーダシステムの断面図である。図２は、電気導体路からなる本発明による装置の第１の実施形態である。図３は、電気導体路からなる装置の第２の実施形態である。
【００１２】
図１は本発明の車両レーダシステムの断面図である。車両レーダシステムはここでは詳細には図示していない。図１に示したものは本発明にとって重要な構成要素に制限されている。車両レーダシステムは、溝・キー結合部３によってケーシング上部２と接続されているケーシング下部１から成る。溝・キー結合部３はケーシング下部１とケーシング上部２との間の気密結合をもたらし、一方クリップ４はケーシング上部２とケーシング下部１との間の良好な機械結合をもたらす。ケーシング下部１においては台５の上にベースプレート６が取り付けられている。ベースプレート上には、ここでは図示していない電気回路基板があり、この電気回路基板の上には放射素子７及び回路ユニット８が配置されている。この実施例では３つの放射素子７が図示されており、これらの放射素子７はセンサビームの送信にも受信にも適している。ここで一般的には任意の個数の放射素子７が可能であり、これらの放射素子は送信にも受信にも適しており、また単に送信のみまたは単に受信のみにも適している。後者の場合では２つに分離されたケーシングにおける装置も考えることができる。
【００１３】
センサビームの主放射方向においては、ケーシング上部２に誘電体レンズ９が取り付けられており、このレンズ９に強磁性材料からなる電気導体路１０が封入されている。この実施例では電気導体路１０は誘電体レンズ９の表面に配置されており、ケーシング上部２の薄膜によって覆われている。一般的に電気導体路１０を誘電体レンズの上側の面、内部または下側の面に設けることが可能である。また本発明は図１に図示した電気導体路１０の装置に制限されるわけではなく、１つの平面において電気導体路１０からなる装置を実現することもできる。
【００１４】
この実施例において図示した車両レーダシステムは、有利に適応性の車両速度制御（例えば適応性速度制御、Adaptive Cruise Control、ACC）の枠内で使用される。ここで車両レーダシステムを例えばＦＭＣＷ方式に従い動作させることができ、またはパルスレーダとしても実施することができる。
【００１５】
同様に本発明の車両レーダシステムの枠内では、電気導体路が封入されている誘電体レンズ自体も周囲に対する外膜を形成するので、そのような場合には誘電体レンズは図１に示したようにケーシング上部２の膜によっては覆われない。記述の実施例では、電気導体路の接触接続は図示されていない。そのような接触接続によって電気導体路には相応の電力が供給される。ここで制御は例えば図１に図示した制御装置８ないし制御ユニット８によって行われる。車両レーダシステム全体の車両とのその他の必要な接触接続は、同様にこの実施例では図示していない。車両のその他の部分とのそのような接触接続は車両レーダシステムの任意の位置に配置することができる。相応の接触接続位置の選択は当業者に委ねられる。
【００１６】
図２はレンズ基体内部の電気導体路の可能な装置を示す。ここで鳥瞰図で示されているレンズ基体２１には、電気導体路がメアンダ状に封入されている。電気導体路２２の起点と終点はレンズ基体２１内の貫通開口部２３に案内される。この貫通開口部２３は、レンズ基体２１の裏面への電気的な接触接続を保証するために使用される。ここでは勿論他の形式の接触接続、例えばレンズ基体２１の縁を超えて裏面へ案内する接触接続も可能である。図２に図示した電気導体路２２の設計は、電気導体路が少なくともλ／４の間隔を有することを前提としており、ここでλはセンサビームの自由空間波長である。さらに電気導体路が最大λ／１０の幅を有することが必要である。これら２つの設計基準によって、メアンダ状に配線された電気導体路はセンサビームに対して殆ど透過性になり、またこのセンサビームをその伝搬特性では殆ど阻止しないことが保証される。
【００１７】
本発明によれば電気導体路の材料として、強磁性の材料が選択されている。この実施例においてはこの材料として、イザベレンヒュッテン（Isabellenhuetten）から販売されているレジストヘルムが選択される。レジストヘルムはアルミニウム０．６％、クロム０．３％、鉄３０％、マンガン０．５％及び残りの成分ニッケルから構成されており、このレジストヘルムは１よりも相当に大きい相対透磁率を有する強磁性材料である。
【００１８】
電気導体路に磁界が衝突すると電圧が誘導され、結果として電流も誘導される。これらの電流は他方で磁界を形成し、この磁界は外部の磁界に逆方向のものであって、これらを大部分補償する。強磁性材料からなる電気導体路の遮蔽作用はこの効果に基づいている。この効果はこの実施例においては例えば低周波数の場に生じる。この低周波数の場を、例えば銅から成る電気導体路を等価に設計しても遮蔽することはできない。使用される材料レジストヘルムはこれに加え正の温度係数を有し、これによって温度が上昇する場合には電気導体路の電気抵抗が高まる。このことは所定の枠内では電気導体路及び誘電体基体２１の自動防護となる。何故ならば誘電体基体２１は過度に高温になると破壊に繋がる可能性があるからである。電気導体路及び誘電体基体が暖められることによって電気導体路の抵抗が高まった場合には、電気導体路を流れる電流、したがって電力が自動的に減少する。すなわちこの自動調整効果によって所定の枠内においては、誘電体レンズは過度に加熱されることから自動的に保護される。
【００１９】
本発明によれば、遮蔽以外の電気導体路の主な課題はセンサビーム透過性基体及び／又はレーダドームの加熱であり、このために電気導体路には電力が供給される。この遮蔽及び加熱という２つの主な機能の他に、電気導体路は別の機能を有することができる。これは例えば、車両レーダシステムの自己検査を行うか、または２つの相互に重なり合った電気導体路間のキャパシタンスの測定によって車両レーダシステムの表面にある堆積物を検出するために、遅延線として設計できるということである。
【００２０】
この実施例においては、電気導体路は誘電体基体ないし誘電体レンズに封入されている。しかしながら一般的に電気導体路を任意のセンサビーム透過性基体及び／又はレーダドームに封入することができる。図１に関しては導体路を例えば以下のように設計することができる。すなわち、導体路が誘電体基体９内に封入されるのではなく、その上にあるレーダドーム内またはこの場合ではケーシング上部２の被覆膜内に設けられる。この設計は、センサビームのビーム路に決定的な影響を及ぼすレンズ基体９を殊に精密にまたコストをかけずに製造することができるという利点を有する。何故ならば電気導体路を誘電体基体に封入する面倒な作業工程が省略されるからである。
【００２１】
ＦＭＣＷ原則に従い動作する請求項１の上位概念記載の車両レーダシステムは、例えば７７ギガヘルツの動作周波数について設計されている。この周波数領域では、加熱の機能性も遮蔽の機能性も考慮し、電気導体路の直径が０．２ｍｍでありかつ電気導体路の間隔が相互に９ｍｍであることが殊に有効且つ有利だと分かった。
【００２２】
図３は、電気導体路の装置の別の実施形態を示す。図３の実施例ではレンズ基体３１に電気導体路３２が格子状に封入されている。ここではまた図２と同様に貫通開口部３３が設けられており、この貫通開口部３３を電気導体路の接触接続に使用する。格子網としてのそのような装置は、いわゆる遮断周波数によって低周波数に関して殊に良好な遮蔽効果を有する。装置３２が専ら遮蔽に仕様されるべき場合には、接触接続部３３は車両レーダシステムのアースないし車両のアースと接続する必要がある。図３に図示したような格子を、単一でレンズ基体に封入することができるが、図２に図示したようなメアンダ状に封入された電気導体路と組み合わせることも可能である。そのような組み合わせを使用した場合には、メアンダ状の導体路は殊に良好に加熱するために適しており、一方電気導体路の格子状の構造は殊に良好に遮蔽するために適しているという利点を有する。図３における電気導体路３２の格子構造の遮蔽作用は、既述のように遮断周波数によって低周波数に対しては既に良好な遮蔽であることを表す。電気導体路３２の格子状の構造に加え、例えばレジストヘルムのような強磁性材料が使用される場合には、格子構造の遮蔽効果は低周波ビームに対して一段と明確に高められる。
【００２３】
図２の電気導体路の遮蔽効果及び図３の格子構造の遮蔽効果は、外部から車両レーダシステムに入り込む妨害ビームにも、車両から周囲に放出されるであろう妨害ビームにも関連する。後述の点は例えばエレクトリックスモッグというテーマに対する法規制に関して殊に重要である。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の車両レーダシステムの断面図である。
【図２】 電気導体路の本発明による装置の第１の実施形態である。
【図３】 電気導体路の装置の第２の実施形態である。

Claims (5)

1. センサビームを集束するための少なくとも１つのセンサビーム透過性基体及び／又はビーム路において意図的な集束を行わない少なくとも１つのレーダドームを備えた車両レーダシステムであって、
   該センサビーム透過性基体及び／又は該レーダドームに電気導体路からなる装置が封入されている車両レーダシステムにおいて、
   電気導体路からなる装置は強磁性材料から構成されており、
   前記電気導体路からなる装置は、少なくともセンサビーム透過性基体及び／又はレーダドームの加熱に適しており、該電気導体路には電力が供給され、
   前記電気導体路はメアンダ状にセンサビーム透過性基体及び／又はレーダドームに封入されており、
   前記電気導体路は相互に少なくともλ／４の間隔を有し、λはセンサビームの自由空間波長であることを特徴とする、車両レーダシステム。
2. 前記センサビーム透過性基体は誘電体レンズである、請求項１記載の車両レーダシステム。
3. 前記電気導体路は格子状にセンサビーム透過性基体及び／又はレーダドームに封入されている、請求項１記載の車両レーダシステム。
4. 前記電気導体路は最大λ／１０の幅を有し、λはセンサビームの自由空間波長である、請求項１から３までのいずれか１項記載の車両レーダシステム。
5. 前記電気導体路の材料としてレジストヘルム（Resistherm）が使用される、請求項１記載の車両レーダシステム。

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