JPH10132921A - 自動車用レーダ装置 - Google Patents

自動車用レーダ装置

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JPH10132921A
JPH10132921A JP9292424A JP29242497A JPH10132921A JP H10132921 A JPH10132921 A JP H10132921A JP 9292424 A JP9292424 A JP 9292424A JP 29242497 A JP29242497 A JP 29242497A JP H10132921 A JPH10132921 A JP H10132921A
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ライナー・ピエントカ
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ハンス−ペーター・シュナイダー
Thomas Beez
トーマス・ベーツ
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クラオス・エンゲルケ
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ライナー・マルヒトハラー
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ラルフ・ラオクスマン
Joachim Hauk
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 自動車においてとくに自動車の汚れやすい領
域において使用したときに与えられる特殊な環境および
天候の条件に適合した自動車用レーダ装置を提供する。 【解決手段】 自動車用レーダ装置において，天候の影
響から保護するために，とくに好ましくはビームを集束
するために，電磁波のビームパス（１３）内に誘電体
（１１）が存在する。誘電体上に堆積した，汚れおよび
氷，雪または泥雪等からなる被膜を検出し，場合により
それらを除去するために，誘電体（１１）は導電回路
（１６）からなる装置を有している。この導電回路（１
６）を用いて誘電体が加熱され，形成された被膜による
減衰を測定し，かつレーダ装置の機能検査のための目標
シミュレーションを行うことができる。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は主請求項の上位概念
に記載の自動車用レーダ装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】このような自動車用レーダ装置はたとえ
ば前方走行車両の検出のための自動車の自動速度制御の
範囲内で使用される。この場合通常，電磁波のビームパ
ス内に光を通す保護カバーすなわち原則として誘電体が
存在する。この本体は，しばしば，このような自動車用
レーダ装置を包囲するハウジングの構成部分である。こ
の本体は誘電体レンズとして構成されることが好まし
く，これにより同時に，使用される電磁波を集束させ
る。しかしながら，この本体は，このような装置の初期
の開発段階におけると同様に，純粋に，希望する集束作
用を有しないレドームとして形成してもよい。誘電体レ
ンズの電磁波に対する作用は，たとえばいずれも McGra
w-Hill社から出版されている「アンテナエンジニアリン
グハンドブック」H.Jasik または「アンテナ」J.D.Krau
s に記載されている。
【０００３】この種類の自動車用レーダ装置はたとえば
欧州特許公開Ａ２第０４９８５２４号に記載されてい
る。この場合，この明細書においては，いわゆるバイス
タティックレーダ装置すなわち送信パス用および受信パ
ス用の２つの別々のアンテナを有するレーダ装置が使用
されている。送信素子はホーンアンテナであり，受信素
子としては相互に並列配置された３つのパッチアンテナ
素子が使用されている。送信素子および受信素子は共通
のハウジング内に装着され，この場合，送信素子と受信
素子との間に隔璧が存在し，これにより共通のハウジン
グは２つの隔離された領域に分割されている。これらの
両方のハウジング領域の各々はレーダ装置のビーム方向
において誘電体レンズにより閉鎖されている。
【０００４】このようなレーダ装置においては，とくに
前方走行車両の検出のためにレーダ装置が車両の正面領
域内に装着されているとき，巻き上げられた泥，雪また
は泥雪，氷および水滴等により誘電体レンズ上ないし一
般には電磁波の窓を形成する誘電体上に被膜が堆積す
る。この被膜は通過する電磁波に対し好ましくない減衰
作用を与え，この結果レーダ装置の誤動作および故障を
導くことになる。この場合，この問題点は当然，使用さ
れるレーダが引用文献に記載のようなマイクロ波レーダ
が使用されるかまたはレーザレーダが使用されるかには
無関係である。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】自動車においてとくに
自動車の汚れやすい領域において使用したときに与えら
れる特殊な環境および天候の条件に適合した自動車用レ
ーダ装置を提供することが本発明の課題である。とく
に，レーダ装置のビームパス内の外側誘電体カバー上の
汚れおよび被膜による機能低下が検出され，場合により
それが排除されることを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】この課題は，本発明によ
り，レーダ装置のビームパス内の外側誘電体が導電回路
からなる少なくとも１つの装置を有することにより解決
される。この場合，この装置は，電磁波のビームパスへ
のその影響が無視されるように寸法が決定されおよび／
または配置されるべきである。これは，装置がプリント
回路からなり，プリント回路の幅が最大λ／１０の寸法
を有し，プリント回路相互間の間隔が少なくともλ／４
の大きさであることにより達成される。この場合，λは
使用される電磁波の自由空間波長を示す。さらに，プリ
ント回路それ自身は，送信波ないし受信波の偏光平面に
対し直角に伸長しているべきである。
【０００７】レーダ装置のビームパス内の外側の誘電体
がレンズとして形成され，したがって同時に，通過する
電磁波を集束または分散するために使用されることが好
ましい。
【０００８】このような寸法を有する導電装置は，個々
にまたは組み合わせて誘電体を加熱するために使用され
てもよく，これにより誘電体上に堆積した汚れおよび被
膜を検出し，および／またはレーダ装置の機能検査を行
うために使用されてもよい。
【０００９】希望する使用方法においてそれぞれ，この
導電回路装置は，誘電体の内側すなわち送信／受信素子
に対面する側に，誘電体の外側に，または誘電体それ自
身の内部に存在してもよく，または存在しなければなら
ない。
【００１０】本発明による装置の利点は，この装置が上
記の設定課題を解決し，すなわちこの装置は自動車内ま
たは自動車上に使用されたときに受ける厳しい環境条件
のもとにおいても安全かつ確実な機能を保証することに
ある。したがって，導電装置内に加熱電流を流すことが
でき，これにより誘電体を氷，雪または泥雪のような被
膜から解放することができる。同様に，加熱電流により
誘電体を乾燥させまたは乾燥状態に保持することができ
る。
【００１１】導電装置が相互に独立の少なくとも２つの
部分に分割されている場合，誘電体上の汚れまたは被膜
の程度を決定することができる。この場合，導電装置は
当然誘電体の外側に存在していなければならない。この
とき，両方の分離部分間の電気抵抗および容量が測定さ
れる。両方の値は被膜材料のいわゆる損失角 tan δを
示す。次に，この値から同様に，被膜の減衰特性を導く
ことができる。
【００１２】これらの２つの前記使用方法の組合せはと
くに有利である。したがって，一方で，特定された汚れ
ないし特定された被膜の関数として導電装置内を流れる
加熱電流のスイッチを入れることができる。他方で，少
なくとも２つの領域に分割することにより，加熱電力を
容易に変化させることができ，たとえば氷で被覆された
レンズの急速加熱に対しては高い加熱電力が使用され，
続いてレンズの温度を保持するためには低減された加熱
電力が使用される。
【００１３】導電装置の少なくとも１つの部分がパルス
タイミング線路を形成するとき，目標シミュレーション
に基づきレーダ装置の機能を簡単に検査することができ
る。このために，レーダパルスないしレーダパルスの一
部がこの線路内に供給される。バイスタティックレーダ
装置においては，このパルスは線路内を通過した後，受
信アンテナに結合される。モノスタティック装置におい
ては，線路は線路の端部が反射可能なように閉鎖され，
したがって供給されたパルスは同様に組合せアンテナの
方向に戻される。それぞれ既知の線路の信号パルスタイ
ミングに基づき，レーダ装置の機能検査のための基準信
号を得ることができる。
【００１４】本発明による装置は，誘電体上にきわめて
簡単にかつコスト的に有利に製作可能であることはとく
に有利である。したがって，セラミックからなる本体の
場合，十分に既知の厚膜技術によりプリント回路を形成
することができる。プラスチックからなる本体の場合，
プリント回路は同様に既知の方法を用いてきわめてコス
ト的に有利に形成することができる。
【００１５】以下に本発明を図面に示す複数の実施態様
により説明する。
【００１６】
【発明の実施の形態】図１はハウジング１０内の本発明
によるレーダ装置の断面図を示す。電磁波のビーム方向
１３において，ハウジング１０は誘電体１１により閉鎖
されている。誘電体１１は電磁波に対し窓を形成し，し
たがってレーダ装置を外部の天候の影響から保護してい
る。ハウジング１０内に送信／受信素子１２ならびに複
数の種々の構成要素１５を備えた構成グループ１４が存
在している。誘電体１１は本発明の好ましい実施態様に
応じてレンズ形状に形成され，同時に電磁波の集束のた
めに使用される。誘電体１１の内側すなわち送信／受信
素子１２に対面する側に導電回路１６からなる装置が形
成されている。
【００１７】図２はハウジング１０および誘電体１１を
備えた図１に示す本発明によるレーダ装置の正面図また
は平面図である。誘電体１１上または誘電体１１の内部
に蛇行状導電回路からなる装置２１が存在する。この場
合，この回路の幅は最大λ／１０の値を有している。隣
接して伸長する２つの導電回路間隔は少なくともλ／４
である。ここでたとえば電磁波の偏波方向を４５°右に
傾斜していると仮定したとき，個々の導電回路は主とし
て４５°左方向に傾斜して伸長している。この場合，
「主として」とは，平行に伸長する２つの回路の短い結
合は当然この方向から外れていることを意味している。
蛇行状装置２１の始端および終端は接続点２２として形
成されている。ここで，誘電体１１を加熱するために電
流を供給してもよい。
【００１８】図３ａおよびｂは本発明の好ましい実施態
様に対応するレンズ形の誘電体を示す。この場合，図３
ａは平凸レンズ３０を示し，平凸レンズ３０の凸面上に
図２に示す蛇行状装置３１が形成されている。図３ｂは
両側に湾曲面を有する凸レンズ３２を示す。導電装置３
３は両方の湾曲面の間の平面内に存在している。このレ
ンズは，たとえば２つの平凸レンズを組み合わせて製作
してもよい。この場合，両方の半割れ部分Ｍ１およびＭ
２は異なる材料からなるものでもよい。さらに，本発明
による装置はレンズの内側に形成してもよいことは当然
である。この例が図１の断面図に示されている。同様
に，任意の他のレンズ形状を有する本発明の態様もまた
考えられる。
【００１９】図４ａおよびｂは同様にハウジング１０お
よび誘電体１１を備えた本発明によるレーダ装置の平面
図を示す。導電装置４０および４３はパルスタイミング
線路として形成されている。導電装置４０および４３は
レーダ装置の検査のために誘電体１１の外側に存在して
いることが好ましい。図４ａにおいて，パルスタイミン
グ線路４０は電磁波のビームパスの縁領域内にリング状
に設けられている。この場合，この理由から，個々の導
電回路相互間の少なくともλ／４の間隔は無視してもよ
い。この場合，同様にそれぞれの偏波方向は考慮しなく
てもよい。パッチ素子として形成された給電点が４１で
示されている。パルスタイミング線路の端部が４２で示
され，この端部はここで例として示したモノスタティッ
クレーダ装置に対して反射可能なように閉鎖され，すな
わちフリーにしておくかまたは短絡されている。図４ｂ
において，パルスタイミング線路は電磁波のビームパス
の外側に蛇行状に設けられている。ビームパスの内部に
は，同様にたとえばパッチ素子として形成されている給
電点４４のみが存在している。バイスタティックレーダ
装置においては，線路４３の端部は同様にパッチ素子と
して形成されてもよく，したがって給電線路は対応する
受信アンテナに固定結合されてもよい。ここに示したモ
ノスタティックレーダ装置に対しても同様に，線路４３
の端部は反射可能に閉鎖されている。代替態様として，
テストの目的のためのレーダパルスの結合もまた，パル
スタイミング線路４０，４３のレーダ装置の送信／受信
装置との導電結合により行ってもよい。
【００２０】パルスタイミング線路４０，４３の帰線
は，マイクロストリップ線路の場合と同様に誘電体１１
の裏側上の導電面としてまたは共面（同じ平面にある）
線路として形成されている。ワイヤアンテナの場合と同
様に，具体的な実施態様に応じてそれぞれ，帰線を全く
設けなくてもよい。
【００２１】パルスタイミング線路の他の実施態様が図
５に示されている。この実施態様においては，パルスタ
イミング線路が図２に示す加熱可能な蛇行状装置と組み
合わされている。それに対応して，図２に記載のレーダ
装置の構成部分が同じ符号で示されている。図５におい
ては，これに補足して，蛇行状装置の中央にパッチ素子
の形の給電点５１が，および装置の始端および終端に２
つの減結合回路網５２が設けられている。減結合回路網
５２は直流の形の加熱電流を通過させる。しかしなが
ら，同時に，減結合回路網５２は高周波マイクロ波信号
に対して短絡を形成する。それに応じて，マイクロ波信
号は減結合回路網５２から反射される。
【００２２】減結合回路網５２が好ましくは広帯域のい
わゆる「ラジアルスタブ」により形成される場合，減結
合回路網５２は図５に示すような円セグメント形状の線
路構造である。この実施態様の好ましい変更態様によ
り，減結合回路網５２はピンダイオードを含み，このピ
ンダイオードを用いてその終端インピーダンスを変える
ことができる。減結合回路網はこれによりそのスイッチ
が投入／遮断されることが好ましい。
【００２３】図６もまたハウジング１０および誘電体１
１を備えた本発明によるレーダ装置の正面図または平面
図を示す。誘電体１１が２つの櫛形状の装置６１および
６２により被覆され，装置６１および６２は相互に密に
噛み合っているが，この場合，相互に接触はしていな
い。ここで，はっきり区別するために，装置６１は一点
鎖線で示されている。しかしながら，ここでは電気的に
結合された構造が示されている。噛み合っている両方の
装置６１および６２の間で，抵抗Ｒおよび容量Ｃを測定
することができる。これらの値は両方の装置間の材料の
損失角 tan δ の関数であり，したがって，場合によ
り，そこに存在する被膜の損失角 tan δ の関数でもあ
る。このようにして，被膜の信号減衰度したがって汚れ
の程度を決定することが可能である。導電装置６１，６
２はこの用途に対しては誘電体１１の外側に形成されな
ければならないことは当然である。
【００２４】図７は図６と同様な図を示す。しかしなが
ら，ここでは図６と異なり，両方の導電装置はそれぞれ
接点７３および７４を備えた加熱回路として形成されて
いる。汚れを検出するために，同様に両方の装置間の抵
抗Ｒおよび容量Ｃを測定することができる。さらに，接
点７３および７４から，同様に装置内に本体の加熱のた
めの加熱電流を供給することができる。
【００２５】最後に，ここに示した本発明による導電装
置の実施態様は，可能でかつ好ましい実施態様とみなさ
れることを付け加えておく。しかしながら，本発明の考
え方は，ここに示されていない他の装置を用いても実施
可能であることは明らかである。同様に，誘電体は，図
に示すようにレンズとして形成されていることが好まし
い。しかしながら，より大きな誘電体ブロックから形成
されかつ部分的にレンズの形状に形成された本体が使用
されてもよい。同様に，誘電体が，レドームとして，す
なわち集束作用を有しない形で使用されてもよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、本発明によるレーダ装置の断面図であ
る。
【図２】図２は、本発明による加熱装置を備えたレーダ
装置の正面図である。
【図３】図３ａは、本発明による好ましくはレンズ形の
誘電体（平凸レンズ）の断面図である。図３ｂは、本発
明による好ましくはレンズ形の誘電体（凸レンズ）の断
面図である。
【図４】図４ａは、本発明による機能検査のためのパル
スタイミング線路を備えたレーダ装置の正面図である。
図４ｂは、本発明による機能検査のためのパルスタイミ
ング線路を備えたレーダ装置の正面図である。
【図５】図５は、加熱および機能検査のための組合せ装
置を備えたレーダ装置の正面図である。
【図６】図６は、本発明による被膜検出のための装置を
備えたレーダ装置の正面図である。
【図７】図７は、本発明による被膜検出および加熱のた
めの組合せ装置を備えたレーダ装置の正面図である。
【符号の説明】
１０ ハウジング １１ 誘電体 １２ 送信／受信素子 １３ ビームパス（ビーム方向） １４ 構成グループ １５ 構成要素 １６ 導電回路 ２１，３１，４０，４３，６１，６２，７１，７２ 導
電装置 ２２ 接続点 ３０ 平凸レンズ ３２ 凸レンズ ４０，４３ パルスタイミング線路 ４１，４４，５１ 給電点 ４２ パルスタイミング線路の端部 ５２ 減結合回路網 ７３，７４ 接点 Ｃ 容量 Ｍ１，Ｍ２ レンズの半割れ部分 Ｒ 抵抗
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 ＦＩ Ｈ０１Ｑ 19/06 Ｇ０１Ｓ 13/93 Ｚ (72)発明者 エーヴァルト・シュミット ドイツ連邦共和国 71634 ルートヴィヒ スブルク，バハシュトラーセ 10 (72)発明者 クラオス・フォイクトレーンダー ドイツ連邦共和国 73117 ヴァンゲン, リンデンヴェーク ４ (72)発明者 クラオス・ヴィンター ドイツ連邦共和国 71701 シュヴィーベ ルディンゲン，リヒャルト−ヴァーグナー −シュトラーセ 17／１ (72)発明者 ヘルマン・マイヤー ドイツ連邦共和国 71665 ヴァイヒンゲ ン，モーンヴェーク 11 (72)発明者 ライナー・ピエントカ ドイツ連邦共和国 77855 アヒェルン, オーメルスコプフシュトラーセ 54 (72)発明者 クラオス−ペーター・ヴァーグナー ドイツ連邦共和国 70193 シュトゥット ガルト，ガオスシュトラーセ １ (72)発明者 ベルンハルト・ルーカス ドイツ連邦共和国 74395 ムンデルスハ イム，ゼールホーフェンシュトラーセ ４ (72)発明者 ハンス−ペーター・シュナイダー ドイツ連邦共和国 70499 シュトゥット ガルト，リンデンタール 20 (72)発明者 トーマス・ベーツ ドイツ連邦共和国 74189 ヴァインスベ ルク，アオグスト−レップレ−シュトラー セ ７ (72)発明者 クラオス・エンゲルケ ドイツ連邦共和国 70195 シュトゥット ガルト，アオバーレンヴェーク 13アー (72)発明者 ライナー・マルヒトハラー ドイツ連邦共和国 73333 ギンゲン，ビ ルケンヴェーク 22 (72)発明者 ラルフ・ラオクスマン ドイツ連邦共和国 70825 コルンタル− ミュンヒンゲン，セオドアー−シュトルム −シュトラーセ 25 (72)発明者 ヨアヒム・ハオク ドイツ連邦共和国 71665 ヴァイヒンゲ ン，エーバーディンガー・シュトラーセ ２／１

Claims (12)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 少なくとも１つの送信／受信素子（１
    ２）のビームパス（１３）内に少なくとも１つの誘電体
    （１１）が存在し，これによりこの少なくとも１つの送
    信／受信素子（１２）が天候の影響から保護される，電
    磁波を送信および／または受信するための少なくとも１
    つの送信／受信素子（１２）を備えた自動車用レーダ装
    置において，少なくとも１つの誘電体（１１）が導電回
    路（１６）からなる装置を有することを特徴とする自動
    車用レーダ装置。
  2. 【請求項２】 前記装置がプリント回路からなり，前記
    プリント回路の幅が最大λ／１０の寸法を有し，前記プ
    リント回路の相互間の間隔が少なくともλ／４の寸法を
    有し，ここでλは電磁波の自由空間波長を示すことを特
    徴とする請求項１の自動車用レーダ装置。
  3. 【請求項３】 前記装置の導電回路が前記電磁波の偏波
    方向に対し主に垂直方向に配置されていることを特徴と
    する請求項１または２の自動車用レーダ装置。
  4. 【請求項４】 少なくとも１つの誘電体が電磁波を集束
    または分散するための誘電体レンズであることを特徴と
    する請求項１ないし３のいずれかの自動車用レーダ装
    置。
  5. 【請求項５】 導電回路からなる前記装置が少なくとも
    １つの誘電体の表面に設けられていることを特徴とする
    請求項１，２または３の自動車用レーダ装置。
  6. 【請求項６】 導電回路からなる前記装置が少なくとも
    １つの誘電体の内部に設けられていることを特徴とする
    請求項１，２または３の自動車用レーダ装置。
  7. 【請求項７】 導電回路からなる前記装置が少なくとも
    １つの誘電体の加熱に使用されることを特徴とする請求
    項１ないし６のいずれかの自動車用レーダ装置。
  8. 【請求項８】 導電回路からなる前記装置が，それによ
    りレーダ目標をシミュレートすることが可能なパルスタ
    イミング線路を形成していることを特徴とする請求項１
    ないし６のいずれかの自動車用レーダ装置。
  9. 【請求項９】 前記パルスタイミング線路が同時に誘電
    体を加熱するための加熱回路を形成していることを特徴
    とする請求項８の自動車用レーダ装置。
  10. 【請求項１０】 導電回路からなる少なくとも２つの装
    置が存在し，前記２つの装置間の電気抵抗および容量が
    測定可能であり，この場合，抵抗および容量の測定値が
    誘電体の汚れまたは被膜の程度を示す指標として使用さ
    れることを特徴とする請求項１ないし６のいずれかの自
    動車用レーダ装置。
  11. 【請求項１１】 少なくとも２つの導電装置が櫛形状に
    形成され，この場合，少なくとも２つの導電装置が接触
    しないように相互に噛み合っていることを特徴とする請
    求項１０の自動車用レーダ装置。
  12. 【請求項１２】 それらの間の電気抵抗および容量が測
    定可能な少なくとも２つの導電装置が同時に別々にスイ
    ッチの投入／遮断が可能な２つの加熱回路をも形成して
    いる請求項１０または１１の自動車用レーダ装置。
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