KR20220016181A - 차량용 레이더 안테나 배열체, 차량, 및 레이더 안테나 배열체의 제조 방법 - Google Patents

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한요 레
슈테판 크레머스
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폭스바겐 악티엔 게젤샤프트
시코야 게엠바하
후지쿠라 테크놀로지 유럽 게엠베하
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Abstract

본 발명은, 복합 창유리(2)와; 레이더 빔(6)의 송신 및/또는 수신을 위해 구성된 하나 이상의 레이더 장치(13)를; 포함하는 차량(20)용 레이더 안테나 배열체(1)에 관한 것이다. 하나 이상의 레이더 장치(13)는 각각의 안테나 유닛(5) 및 각각의 증폭기 유닛(12)을 포함한다. 증폭기 유닛(12)은, 안테나 유닛(5)을 위한 전기 드라이버 신호(8)를 제공하고 그리고/또는 안테나 유닛(5)으로부터 전기 에코 신호(9)를 수신하도록 구성된다. 본 발명은, 안테나 유닛(5)은 차량(20)의 복합 창유리(2) 내에 배열되고, 증폭기 유닛(12)은 복합 창유리(2)의 표면에 배열되고, 안테나 유닛(5)과 증폭기 유닛(12)은 공간적으로 서로 분리되어 있고, 복합 창유리 내에 배열된 연결 요소(11)를 통해 전기 전도식으로 서로 연결되는 것을 제공한다.

Description

차량용 레이더 안테나 배열체, 차량, 및 레이더 안테나 배열체의 제조 방법
본 발명은 차량용 레이더 안테나 배열체, 차량, 및 레이더 안테나 배열체의 제조 방법에 관한 것이다.
자동차의 주변 환경 검출을 위해 다양한 기술들이 사용된다. 예를 들어, 이러한 기술들은 카메라를 통한 광학적 주변 검출, LIDAR 시스템을 사용한 검출 또는 레이더 센서 시스템을 사용한 검출을 포함한다. 레이더 센서 시스템은 LIDAR 시스템 또는 카메라 시스템과는 달리 불량한 가시 조건에 영향을 받지 않는다는 사실을 장점으로 한다. 이와 같이, 어둠이나 안개 속에서도 레이더 센서들을 통한 정확한 주변 검출이 가능하다.
그러나, 높은 분해능을 얻기 위해서는 복수의 레이더 유닛들을 포함하는 레이더 안테나 배열체들을 제공할 필요가 있다. 또한, 요구되는 각도 정확도를 달성하기 위해서는 레이더 안테나 배열체를 위한 특정 면적을 제공할 필요가 있다. 레이더 안테나 배열체들은, 각각의 레이더 안테나 유닛들에 의해 수신되는 신호의 위상 위치의 결정을 통한 주변 검출을 가능하게 한다. 이 경우, 2개의 주요한 문제들이 나타난다. 첫번째 문제는 개별 레이더 안테나 유닛들의 동기화이다. 신호의 입사각 결정은 위상 위치를 통해 결정되기 때문에, 신호 수신의 시점이 필요한 정확도로 결정될 필요가 있다. 또 다른 문제는 개별 레이더 안테나 유닛들 서로간의 배열로부터 나타난다. 이와 같이, 개별 레이더 안테나 유닛들 서로간의 정확한 위치를 결정하는 것이 필요하다. 레이더 안테나 배열체를 위한 적절한 면으로서 자동차의 방풍용 전면 유리가 제공되는데, 이는 필요한 면적을 제공하고 개별 레이더 안테나 유닛들의 견고한 배열이 가능하도록 하기 때문이다.
예를 들어, DE 10 246 607 B4호는 전기 변색식(electrochromic) 레이더 센서를 공지한다. 이러한 전기 변색식 레이더 센서는 전기 변색식 층 배열체를 포함한다. 이 경우, 모니터링 대상물로부터 시작되는 전자기파의 통과 방향으로 레이더 센서 배열체가 제공된다.
FR 2 235 502 A1호는, 라디오 방송, 텔레비전 방송 또는 레이더에 사용되는 다양한 전자기파의 방출 또는 검출을 위한 장치를 공지한다. 전도성 재료로 이루어진 스트립 또는 분말을, 표면 상에 도포되거나 접착되는 화합물에 병합시키는 것이 제공된다.
US 5 682 168 A호는 은닉형 차량 안테나를 공지한다. 이 경우, 차량의 루프 지지부 위의 케이싱 덮개 아래에 또는 자동차의 전면 그릴 뒤에 하나 이상의 안테나 요소를 제공하는 것이 제공된다.
본 발명의 과제는, 차량의 창유리 내에 레이더 안테나 유닛들을 제공하는 것을 가능하게 하는 것이다.
본 발명에 따라, 차량용 레이더 안테나 배열체가 제공된다. 이러한 레이더 안테나 배열체는 복합 창유리와, 레이더 빔의 송신 및/또는 수신을 위해 구성된 하나 이상의 레이더 장치를 포함한다. 하나 이상의 레이더 장치는 각각의 안테나 유닛 및 각각의 증폭기 유닛을 포함한다. 증폭기 유닛은, 안테나 유닛을 위한 전기 드라이버 신호를 제공하고 그리고/또는 안테나 유닛으로부터 전기 에코 신호를 수신하도록 구성된다. 안테나 장치의 안테나 유닛은 차량의 복합 창유리 내에 배열된다. 증폭기 유닛은 복합 창유리의 표면에 배열된다. 안테나 유닛과 증폭기 유닛은 공간적으로 서로 분리되어 있고, 복합 창유리 내에 배열된 연결 요소를 통해 전기 전도식으로 서로 연결된다.
다시 말해, 레이더 안테나 배열체는 복합 창유리를 포함하며, 이러한 복합 창유리는 예를 들어 차량의 방풍용 전면 유리일 수 있다. 복합 창유리는 서로 고정된 복수의 층들을 포함할 수 있다. 이 경우, 레이더 장치의 안테나 유닛은 복합 창유리 내부에 배열된다. 즉, 이러한 안테나 유닛은 복합 창유리의 2개의 층들 사이에 배열되거나 하나의 층 내에 집적된다. 복합 창유리의 외부측에는 레이더 장치의 증폭기 유닛이 배열된다. 증폭기 유닛과 안테나 유닛은 접촉되지 않도록 공간적으로 서로 분리되어 있다. 증폭기 유닛은, 안테나 유닛을 통해 송신되어야 할 전기 드라이버 신호를 제공하도록 구성된다. 이러한 목적을 위해, 증폭기 유닛은 연결 요소를 통해 안테나 유닛과 전기 전도식으로 서로 연결된다. 또한, 연결 요소는, 안테나 유닛으로부터 수신된 전기 에코 신호를 증폭기 유닛으로 전송하도록 구성된다.
본 발명을 통해, 레이더 안테나 배열체가 복합 창유리 내에 배열되는 것이 구현된다는 장점이 나타난다.
본 발명은 추가적인 장점들이 나타나도록 하는 개선예들도 포함한다.
본 발명의 일 개선예는, 복합 창유리가 2개 이상의 글래스 층들을 포함하며, 안테나 유닛은 이러한 글래스 층들 사이에 배열되는 것을 제공한다. 다시 말해, 복합 창유리는 2개 이상의 글래스 층들을 포함하는 다층 배열체이다. 글래스 층들은 서로 나란히 배열되고, 하나 이상의 안테나 유닛은 글래스 층들 사이에 위치한다. 예를 들어, 2개 이상의 글래스 층들이 합성 수지에 의해 서로 연결되고, 2개의 글래스 층들 사이에 배열된 합성 수지 내에 안테나 유닛이 끼워지는 것이 제공될 수 있다.
본 발명의 일 개선예는, 연결 요소가 복합 창유리 내의 보어 내에 배열되는 것을 제공한다. 다시 말해, 복합 창유리는 복합 창유리의 하나 이상의 층을 통해 연장되는 보어를 포함한다. 이러한 보어 내에는 안테나 유닛과 증폭기 유닛을 전기 접촉하기 위한 연결 요소가 배열된다. 예를 들어, 보어들이 복합 창유리의 표면으로부터 안테나 요소에 이르기까지 연장되고, 전기 전도성 재료로 채워지는 것이 제공될 수 있다.
본 발명의 일 개선예는, 연결 요소가 안테나 유닛에 대해 수직으로 배열되는 것을 제공한다. 다시 말해, 연결 요소는 안테나 유닛의 면의 법선에 대해 평행하게 연장된다. 이를 통해, 안테나 유닛을 통해 제공되는 빔에 영향을 미치는 어떠한 빔도 연결 요소를 통해 방사되지 않는다는 장점이 나타난다. 예를 들어, 안테나 유닛은 복합 유리의 평면 내부에 배열된 로드 안테나 또는 패치 안테나를 포함하는 것이 제공될 수 있다. 연결 요소는 이러한 안테나 유닛에 대해 법선 방향으로 배열될 수 있다.
본 발명의 일 개선예는, 복합 창유리는 하나 이상의 박막 층을 포함하고, 안테나 유닛은 박막 층 상에 인쇄되는 것을 제공한다. 다시 말해, 안테나 유닛은 복합 창유리의 박막 층 상에 제공된다. 안테나 유닛의 형상은 인쇄 공정에 의해 박막 층 상에 전기 전도성 재료를 도포함으로써 제공될 수 있다. 이를 통해, 보급되어 있는 간단한 공정을 통해 안테나 유닛의 복잡한 구조들이 제공될 수 있다는 장점이 나타난다. 예를 들어, 박막 층은 폴리머로 구성되고, 안테나 유닛은 잉크젯 인쇄 또는 스크린 인쇄 공정에 의해 도포되는 것이 제공될 수 있다.
본 발명의 일 개선예는, 글래스 층들 중 하나의 글래스 층이 안테나 유닛에 의해 코팅되는 것을 제공한다. 다시 말해, 안테나 유닛은 글래스 층 상에 바로 도포된다. 이를 통해, 추가적인 층이 제공될 필요가 없다는 장점이 나타난다. 예를 들어, 안테나 요소가 스퍼터링 공정 또는 증착 공정에 의해 글래스 층 상에 도포되는 것이 제공될 수 있다. 안테나 유닛의 사전 결정된 구조를 제공하기 위해, 코팅 공정 동안 복합 창유리 상에 마스크가 배치될 수 있거나, 도포된 층의 제거를 위한 후속 에칭이 실행될 수 있다.
본 발명의 일 개선예는, 복합 창유리는 하나 이상의 광 도체를 포함하고, 하나 이상의 광 도체는 광 커플링 요소에 의해 증폭기 유닛과 연결되는 것을 제공한다. 다시 말해, 복합 창유리는 광 신호의 광학적 안내를 위해 구성된 체적을 갖는다. 증폭기 유닛에는, 광 도체를 통해 안내되는 광 신호의 적어도 일부의 광을 증폭기 유닛 내로 반사시키는 광 커플링 요소가 존재한다. 이러한 개선예를 통해서는, 복합 창유리 외부에 광 도체가 추가로 고정될 필요가 없다는 장점이 나타난다. 예를 들어, 글래스 층의 재료와는 상이한 특정 재료가 복합 창유리의 방향을 따라 끼워지는 것이 제공될 수 있다. 상이한 굴절률로 인해, 광 도체를 따라 광이 안내될 수 있다. 안내된 광의 일부가 증폭기 유닛에 공급될 수 있도록, 광 도체에는 광의 일부를 증폭기 유닛 내로 안내하는 광 커플링 요소가 배열될 수 있다.
본 발명의 일 개선예는, 글래스 층들 중 하나의 글래스 층이, 증폭기 유닛과 전기 접촉하는 도체 트랙들을 포함하는 것을 제공한다. 다시 말해, 글래스 층은 전기 전도성 재료로 이루어진 트랙들을 포함하고, 이러한 트랙들은 증폭기 유닛에 전류를 공급하기 위해 이러한 증폭기 유닛과 전기 전도식으로 연결된다. 이러한 개선예를 통해, 복합 유리를 통한 증폭기 유닛의 접촉이 구현된다는 장점이 나타난다.
레이더 안테나 배열체를 구비한 차량도 본 발명의 일부이다. 자동차는 예를 들어 승용차 또는 화물차일 수 있다.
또한, 본 발명은 차량용 레이더 안테나 배열체의 제조 방법도 포함한다. 제조될 레이더 안테나 배열체는 복합 창유리와, 레이더 빔의 송신 및/또는 수신을 위해 구성된 하나 이상의 레이더 장치를 포함하고, 하나 이상의 레이더 장치는 각각의 안테나 유닛 및 각각의 증폭기 유닛을 포함한다. 증폭기 유닛은, 안테나 유닛을 위한 전기 드라이버 신호를 제공하고 그리고/또는 안테나 유닛으로부터 전기 에코 신호를 수신하도록 구성된다. 이러한 방법에서는, 안테나 유닛과 연결 요소가 복합 창유리 내에 배열되는 것이 제공된다. 증폭기 유닛은 복합 창유리의 표면에 배열된다. 이러한 방법에서, 안테나 유닛과 증폭기 유닛은, 복합 창유리 내에 배열된 연결 요소를 통해 전기 전도식으로 서로 연결된다.
다시 말해, 레이더 안테나 배열체는 하나 이상의 레이더 장치를 포함하고, 이러한 방법이 실행되는 동안 레이더 장치의 안테나 유닛은 복합 창유리 내에 위치하도록 배열된다. 이는 예를 들어, 제2 글래스 층에 의해 덮인 제1 글래스 층 상에 안테나 유닛이 배열됨으로써 실행될 수 있다. 이를 통해, 안테나 유닛은 2개의 글래스 층들 사이에 위치할 수 있으므로, 이에 따라 복합 창유리 내부에 배열된다. 안테나 유닛이 증폭기 유닛과 전기적으로 연결될 수 있도록, 이러한 방법이 실행되는 동안 연결 요소가 복합 창유리 내에 배열되는 것이 제공된다. 이는 예를 들어 글래스 층들 중 하나의 글래스 층 내에 구멍을 천공하고, 구멍 내에 연결 요소를 후속적으로 배열함으로써 실행될 수 있다. 마지막 단계에서 증폭기 유닛은 복합 창유리 상에 배열될 수 있고, 연결 요소를 통해 안테나 유닛과 연결될 수 있다. 예를 들어, 증폭기 유닛은 이러한 목적을 위해 연결 요소에 납땜될 수 있다.
본 발명에 따른 레이더 안테나 배열체의 개선예들과 관련하여 이미 설명된 바와 같은 특징들을 포함하는, 본 발명에 따른 차량 및 본 발명에 따른 방법의 개선예들도 본 발명의 일부이다. 이러한 이유로, 본 발명에 따른 차량 및 본 발명에 따른 방법의 상응하는 개선예들은 여기서 다시 한번 설명되지 않는다.
본 발명은 설명된 실시예들의 특징들의 조합도 포함한다.
하기에는 본 발명의 실시예가 설명된다.
도 1은 차량용 레이더 안테나 배열체를 도시한 도면이다.
도 2는 복합 창유리 내의 레이더 안테나 배열체를 도시한 도면이다.
도 3은 복합 창유리 내의 또 다른 레이더 안테나 배열체를 도시한 도면이다.
하기에 설명된 실시예는 본 발명의 바람직한 일 실시예이다. 이러한 실시예에서, 실시예의 설명된 구성 요소들은 본 발명의 서로 독립적으로 고려될 개별 특징들을 각각 나타내며, 이러한 특징들은 본 발명을 각각 서로 독립적으로도 개선시키고, 이에 따라 개별적으로 또는 기재된 조합과는 다른 조합으로도 본 발명의 구성 요소로서 간주될 수 있다. 또한, 설명된 실시예는 본 발명의 이미 설명된 특징들 중 또 다른 특징을 통해서도 보완 가능하다.
도면들에서, 기능적으로 동일한 요소들에는 각각 동일한 도면 부호들이 제공된다.
도 1은 차량용 레이더 안테나 배열체를 도시한다. 이러한 레이더 안테나 배열체(1)는 복합 창유리(2)를 포함할 수 있다. 복합 창유리(2)는 예를 들어 제1 글래스 층(3) 및 제2 글래스 층(4)을 포함할 수 있다. 제1 글래스 층(3)과 제2 글래스 층(4) 사이에는 레이더 빔(6)들의 방출 및/또는 수신을 위해 구성될 수 있는 안테나 유닛(5)이 배열될 수 있다. 안테나 유닛(5)은 예를 들어 금, 은, 구리, 알루미늄 또는 다른 전기 전도성 재료로 구성될 수 있다. 안테나 유닛(5)은 예를 들어 증착 공정 또는 스퍼터링 공정에 의하여 제1 글래스 층(3) 상에 도포될 수 있다. 안테나 유닛(5)은 사전 결정된 기하 구조를 가질 수 있고, 예를 들어 패치 안테나 또는 로드 안테나로서 구성될 수 있다. 기하 구조의 제공을 위해, 안테나 유닛(5)은 마스크에 의해 도포될 수 있다. 제1 글래스 층(3)이 재료에 의해 완전히 코팅되고, 안테나 유닛(5)의 유지에 불필요한 영역들이 에칭 공정 또는 스퍼터링 공정에 의해 제거되는 것도 제공될 수 있다.
제2 글래스 층(4)은 합성 수지(7)에 의해 제1 글래스 층(3) 상에 배열될 수 있다. 안테나 유닛(5)에 전기 드라이버 신호(8)를 제공할 수 있도록 하거나, 안테나 유닛(5)을 통해 수신된 전기 에코 신호(9)를 전달할 수 있도록 하기 위하여, 천공기 또는 레이저에 의해 제조된 보어(10)가 제2 글래스 층 내에 제공될 수 있다. 보어(10) 내에는, 전기 전도성 재료를 보어(10) 내에 도입함으로써 제조될 수 있는 연결 요소(11)가 배열될 수 있다. 연결 요소(11)를 통해 안테나 유닛(5)은 증폭기 유닛(12)과 전기 전도식으로 연결될 수 있고, 함께 레이더 장치(13)를 형성할 수 있다. 증폭기 유닛(12)은 제2 글래스 층(4)의 표면 상에 배열될 수 있다. 증폭기 유닛(12)은, 광 드라이버 신호(14)를 수신하고, 이를 전기 드라이버 신호(8)로 변환하고, 연결 요소(11)를 통해 안테나 유닛(5)에 공급하도록 구성될 수 있다. 또한, 증폭기 유닛(12)은 연결 유닛(11)을 통해 전기 에코 신호(9)를 수신하고 광 에코 신호(15)로 변환하도록 구성될 수 있다.
광 커플링 요소(16)를 통해, 증폭기 유닛(12)은 광 도광관(17)과 연결될 수 있다. 광 커플링 요소(16)는, 광 도광관(17)으로부터 증폭기 유닛(12) 내로의 광 드라이버 신호(14)의 커플링 또는 증폭기 유닛(12)으로부터 광 도광관(17) 내로의 광 에코 신호(15)의 커플링을 구현하도록 구성될 수 있다. 광 도광관(17)은 예를 들어 유리 섬유로 구성될 수 있고, 제2 글래스 층(4)에 배열될 수 있다. 광 커플링 요소(16)는 예를 들어 격자 커플러, 충격 커플러 또는 단열 커플러일 수 있다. 증폭기 유닛(12)에 전류를 제공하거나, 증폭기 유닛(12)으로부터 열을 발산시키기 위해, 제2 글래스 층(4) 내에는 금속 도체 트랙(18)들이 배열될 수 있다.
도 2는 복합 창유리 내의 레이더 안테나 배열체를 도시한다. 레이더 안테나 배열체(1)는, 서로 이격된 상태로 배열되고 각각의 연결 요소(11)를 통해 서로 연결되는 각각의 안테나 유닛(5)과 각각의 증폭기 유닛(12)을 포함하는 복수의 레이더 장치(13)들을 포함한다. 안테나 유닛(5)들이 인쇄 공정에 의해 박막 상에 도포되어 있는 것이 제공될 수 있다. 박막(19)은 제1 글래스 층(3) 상에 접착될 수 있다. 박막(19) 자체에 제2 글래스 층(4)이 배열될 수 있다. 제2 글래스 층(4)의 표면에는 각각의 증폭기 유닛(12)들이 배열될 수 있다.
도 3은 복합 창유리 내의 레이더 안테나 배열체를 도시한다. 안테나 유닛(5)들은 예를 들어 로드 안테나들로서 구성될 수 있다. 연결 유닛(11)들은 안테나 유닛(5)들을 각각의 증폭기 유닛(12)들과 전기 전도식으로 연결할 수 있고, 연결 유닛(11)들은 복합 창유리(2)에 대해 법선 방향으로 배열될 수 있다. 이를 통해, 연결 유닛(11)들의 방출된 전자기장들의 성분들이 안테나 유닛(5)들의 전자기장들에 영향을 미치는 것이 방지된다. 증폭기 유닛(12)들은 광 도광관(17)들을 통해 광학적으로 연결될 수 있다. 안테나 배열체(1)는 예를 들어 차량(20) 내에 배열될 수 있으며, 이러한 차량(20)은 예를 들어 승용차 또는 화물차일 수 있다. 복합 창유리(2)는 예를 들어 차량(20)의 전면 유리 또는 후면 유리일 수 있다.
큰 레이더 어레이를 형성하기 위하여, 신규의 레이더 안테나 배열체(1)는 광 집적 증폭기 유닛(12)들(소위 레이더 칩들)을 사용한다. 증폭기 유닛(12)들은 방풍용 전면 유리 뒤에 배열될 수 있다. 이 경우, 안테나 유닛(5)들만이 전면 유리 내에 집적되도록, 증폭기 유닛(12)들과 안테나 유닛(5)들은 분리된다. 이 경우, 증폭기 유닛(12)과 각각의 안테나 유닛(5) 사이의 고주파수 연결부[연결 요소(11)]는 전도성 재료로 채워진 보어를 통해 (기계적으로 또는 레이저에 의해) 제조된다.
안테나 유닛(5)들을 복합 창유리(2) 내에 바로 집적함으로써, 1미터를 넘는 공간 확장부를 허용하고, 이에 따라 0.1° 이하의 각도 분해능을 가능하게 하는 고도의 정확도로 배열된 안테나 어레이가 제조될 수 있다.
이 경우, 안테나 유닛(5)들의 집적은 예를 들어 하기 방법들을 통해 실행될 수 있다.
일 실시예는 안테나 유닛(5)들의 사전 제조와, 복합 창유리(2)의 글래스 층(3, 4)들로 이루어진 다층 배열체(샌드위치 구조) 내로의 삽입을 제공할 수 있다. 이어서, 복합 창유리(2)의 개별 글래스 층(3, 4)들이 결합됨으로써, 이와 동시에 안테나 유닛(5)들이 자신들의 위치에 고정될 수 있게 된다. 안테나 유닛(5)들은 이를 위해 사전 제조될 수 있고, 복합 창유리(2) 내로 글래스 층(3, 4)들 사이에 삽입될 수 있다.
또 다른 일 실시예는, (레이저, 스퍼터링, 에칭 등을 통한) 사전 결정된 안테나 기하 구조를 갖는 안테나 유닛(5)들을 얻기 위한, 제1 글래스 층(3)의 유리 측의 금속 증착 및 후속적인 재료 제거를 제공할 수 있다. 복합 창유리(2) 내에는 금속 도체 트랙(18)들이 집적되어, 증폭기 유닛(12)들의 전기 접촉부를 형성한다. 대안적으로, 증폭기 유닛(12)이 안착되는 위치에서도 최상부 글래스 층(4)이 에칭 제거될 수 있으므로, 증폭기 유닛(12)은 구조화된 금속화 면과 플립칩을 통해 연결된다. 도체 트랙(18)들은 증폭기 유닛(12)들의 냉각에도 사용될 수 있다.
일 실시예는, 박막 상에 안테나 유닛(5)들이 인쇄되는 것과 복합 창유리(2) 내에 집적되는 것을 제공한다. 이 경우, 개별 증폭기 유닛(12)들은 광 섬유를 통해 동기화된다. 이러한 광 섬유는 송신될 레이더 신호(Tx) 및 수신될 레이더 신호(Rx)를 광 주파수로 신호 전달하기 위해서도 사용된다. 개별 광섬유 케이블들의 대안으로, 상술한 실시예에서는 도파관이 글래스(PLC) 내에 바로 삽입될 수도 있다. 이들은 광 주파수 범위로 변환된 Tx-레이더 신호 및 Rx-레이더 신호를 개별 증폭기 유닛(12)들로 안내한다. 도파관에 대한 증폭기 유닛(12)들의 광 접촉은 격자 커플러, 충격 커플링 또는 단열 커플러에 의해 실행될 수 있을 것이다. 이를 통해, 레이더 칩들의 모든 신호들을 분배하는 개별 광 커플링 위치가 전면 유리 내에 제공될 수 있을 것이다.
자율 주행을 위해서는 가능한 한 확실한 주변 환경 인식이 필수 불가결하다. 이 경우, 주변 환경은 레이더, 라이다 및 카메라와 같은 센서들에 의해 검출된다.
모든 정적- 및 동적 대상물들이 검출되도록 주변 환경의 전체적인 360° 3D 검출이 특히 중요하다. 특히 라이다는, 이러한 센서 유형이 주변 환경 검출 시에 거리를 정확하게 측정할 수 있으며 분류에도 사용될 수 있기 때문에 견고한 용장성 주변 환경 검출에서 핵심적인 역할을 한다. 그러나, 이러한 센서들은 비용이 많이 들고 구조가 복잡하다. 특히, 360° 3D 주변 환경 검출은, 이를 보장하기 위해 일반적으로 복수의 개별 광원들 및 검출기 요소들과 함께 작동하는 더 작은 복수의 개별 센서들이 필요하거나 대형 센서들이 장착된다는 것이 문제이다. 그러나, 더 작은 센서 유형들도 여전히 10 x 10 x 10cm3 범위의 공간 치수를 갖고, 지금까지는 비가시적 장착 위치를 허용하지 않고 있다.
또한, 각각의 센서에 의해 개별적으로 수집된 데이터들은 개별적으로 처리 및/또는 병합되어야 한다. 이 경우, 정확한 타임 스탬핑이 실시간 처리를 위해 특히 중요한데, 이는 데이터 검출 및 분류를 추가적으로 복잡하게 만든다.
수동 안전 시스템들의 영역에서, 그리고 레벨 4 및 레벨 5의 자율 주행을 위해, 통행자들의 변별성은 탑승자들의 보호뿐만 아니라 통행자들의 보호를 위해서도 특히 중요하다. 이를 위해, 확실한 주변 환경 인식이 필수 불가결하다. 이를 보장하기 위해, 주변 환경은 3개의 모든 공간 차원들에서 가능한 한 높은 분해능으로 인식되어야 한다. 최근의 카메라와 LIDAR 시스템들은 이러한 주변 환경 인식을 보장할 수 있지만, 그 품질이 영향을 받거나, 안개, 눈 또는 어둠 속에서와 같이 불량한 가시 조건에서는 완전히 실패한다. 반면, 레이더 센서들은 이러한 제한을 받지 않지만, 높은 분해능을 갖는 3D 이미징을 위하여 다양한 복수의 센서들을 구비한 어레이 배열체 내에 배열되어야 한다. 또한, 이들은 자신의 송신- 및 수신 시간과 관련하여 동기화되어야 하는데, 이는 기술적으로 극도로 도전적이다. 따라서, 개별 레이더 센서들이 가능한 한 작고, 간단하고, 유연하고, 내결함성이 있고, 견고하고 저렴한 경우가 바람직하다. 이러한 목적을 위해, 가능한 한 적은 전자 장치가 레이더 센서 자체에 장착되어야 해야 하고, 디지털 데이터 처리는 중앙 제어 유닛 내부에서 탈중앙적으로 실행되어야 한다.
대량 생산되는 종래의 레이더 시스템들은 10° 내지 4°의 방위각에서의 각도 분해능을 갖는다. 일반적으로, 앙각에서의 각도 분해능은 심지어 더 낮으므로, 레이더 데이터를 위한 이미징 방법들이 사용될 수 없다. 현재 LiDAR 시스템들의 각도 분해능은 0.1°의 범위에 있는데, 이는 현재 레이더 시스템으로는 달성될 수 없다.
자동차에 장착되는 현재의 레이더 센서들은 대부분 10 x 10cm의 치수를 갖는다. 이로 인해 달성되는 최대 각도 분해능은 약 2°이며, 2D 주변 환경 인식만을 허용한다. 현재의 레이더 센서들은 차량들에 대해, 너무 작은 분해능을 초래하는 작은 개구와 함께 너무 큰 공간 치수를 갖는다. 이는 자율 주행을 위한 충분한 주변 환경 인식을 허용하지 않는다. 복수의 센서들의 장착은 이러한 센서들의 시간 동기화를 전제로 하며, 이러한 시간 동기화는 기술적으로 도전적이고 비용이 많이 든다. 나노레이더들은 5 x 5cm 범위의 치수를 갖고, 자신들의 컴팩트한 구조를 통해 차량에 더 쉽게 집적될 수 있다. 나노레이더들은 동일한 단점들을 갖는다. 또한, 나노레이더들의 도달 거리는 현재 약 45m로 제한되는데, 이는 특히 도심의 시나리오를 위해서는 너무 짧다. 분해능은 합성 개구 방법[합성 개구 레이더(Synthetic Aperture Radar: SAR)]에 의해 cm 범위에 이르기까지 향상될 수 있다. SAR 방법은 주행 방향에 대해 수직으로만 가능하다. 주행 방향으로의 예측 또는 주행 방향에 반대 방향으로의 예측이 이러한 방법에 의해서는 불가능하다. 또한, 측정 이후에 필요한 데이터 처리는 매우 연산 집약적이다.
센서들 내부에 복수의 전자 구성 요소들을 장착하는 것은 센서들의 공간 치수 및 비용을 증가시키므로, 복수의 센서들의 사용은 구현 불가능하다. 또한, 센서들의 시간 동기화는 기술적으로 도전적이다. 그러나, 개구가 안테나들의 분배를 통해 그리고 중앙 제어 유닛 내부의 후속적인 탈중앙식 디지털 데이터 처리를 통해 생성되어야 하는 경우, 송신- 및 수신 신호의 전기적 전달이 문제가 되는데, 이는 손실이 수 dB이 될 것이기 때문이다.
또한, 복수의 개별 센서들을 사용하는 것이 필요하다. 센서들의 넓은 공간 치수는 차량에 대한 은폐형 장착을 허용하지 않으므로, 이러한 센서들은 가시적으로 유지된다. 복수의 개별 센서들의 사용을 통하여, 개별 센서들의 동기화를 위해 비교적 높은 복잡도가 요구된다. 또한, 데이터 병합은 복잡하고 결함이 발생하기 쉬운데, 이는 중앙 데이터 검출이 실행되지 않고, 각각의 개별 센서가 데이터 자체를 검출하고 전달하기 때문이다. 이는 높은 비용을 초래한다.
반면, 본 발명에 따른 안테나 배열체는 종래 기술에 비해 복수의 장점들을 포함한다. 전체적으로, 이는 공지된 해결책보다 더 저렴하다. 복합 창유리가 판금에 비해 비교적 견고하기 때문에, 복합 창유리 내에 레이더 장치를 배열하는 것은 제조에 있어서 높은 정확도를 허용한다. 차량 내에 안테나 배열체가 간단하게 집적될 수 있고, 대량 생산에 사용 가능하고 널리 개발된 확립된 기술들의 사용 하에 제조가 실행된다. 간단한 구조가 구현된다. 개별 센서들의 수가 감소할 수 있음으로써, 보정이 단순화될 수 있다. 은폐형 장착이 가능해진다. 배열체의 넓은 면적은, 레이더에 대해 극도로 높은 <= 0.1°의 각도 분해능을 허용한다.
전체적으로, 이러한 예시는, 차량의 창유리 내에 레이더 안테나 유닛들을 제공하는 것이 본 발명을 통해 어떻게 구현되는지를 보여준다.
1 레이더 안테나 배열체
2 복합 창유리
3 제1 글래스 층
4 제2 글래스 층
5 안테나 유닛
6 레이더 빔
7 합성 수지
8 전기 드라이버 신호
9 전기 에코 신호
10 보어
11 연결 유닛
12 증폭기 유닛
13 레이더 장치
14 광 드라이버 신호
15 광 에코 신호
16 커플링 요소
17 도광관
18 도체 트랙
19 박막
20 차량

Claims (10)

  1. 차량(20)용 레이더 안테나 배열체(1)로서,
    - 복합 창유리(2)와,
    - 레이더 빔(6)의 송신 및/또는 수신을 위해 구성된 하나 이상의 레이더 장치(13)를 포함하고,
    - 하나 이상의 레이더 장치(13)는 각각의 안테나 유닛(5) 및 각각의 증폭기 유닛(12)을 포함하고,
    - 증폭기 유닛(12)은, 안테나 유닛(5)을 위한 전기 드라이버 신호(8)를 제공하고 그리고/또는 안테나 유닛(5)으로부터 전기 에코 신호(9)를 수신하도록 구성된, 차량용 레이더 안테나 배열체에 있어서,
    - 안테나 유닛(5)은 복합 창유리(2) 내에 배열되고,
    - 증폭기 유닛(12)은 복합 창유리(2)의 표면에 배열되고,
    - 안테나 유닛(5)과 증폭기 유닛(12)은 공간적으로 서로 분리되어 있고, 복합 창유리 내에 배열된 연결 요소(11)를 통해 전기 전도식으로 서로 연결되는 것을 특징으로 하는, 차량용 레이더 안테나 배열체(1).
  2. 제1항에 있어서, 복합 창유리(2)는 2개 이상의 글래스 층(3, 4)들을 포함하고, 안테나 유닛(5)은 글래스 층(3, 4)들 사이에 배열되는 것을 특징으로 하는, 차량용 레이더 안테나 배열체(1).
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 연결 요소(11)는 복합 창유리(2) 내의 보어 내에 배열되는 것을 특징으로 하는, 차량용 레이더 안테나 배열체(1).
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 연결 요소(11)는 안테나 유닛(5)에 대해 수직으로 배열되는 것을 특징으로 하는, 차량용 레이더 안테나 배열체(1).
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 복합 창유리(2)는 하나 이상의 박막 층(19)을 포함하고, 안테나 유닛(5)은 박막 층(19) 상에 인쇄되는 것을 특징으로 하는, 차량용 레이더 안테나 배열체(1).
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 글래스 층(3, 4)들 중 하나 이상의 글래스 층이 안테나 유닛(5)에 의해 코팅되는 것을 특징으로 하는, 차량용 레이더 안테나 배열체(1).
  7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 복합 창유리(2)는 하나 이상의 광 도광관(17)을 포함하고, 하나 이상의 광 도광관(17)은 광 커플링 요소(16)에 의해 증폭기 유닛(12)과 연결되는 것을 특징으로 하는, 차량용 레이더 안테나 배열체(1).
  8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 글래스 층(3, 4)들 중 하나 이상의 글래스 층이, 증폭기 유닛(12)과 전기 접촉하는 금속 도체 트랙(18)들을 포함하는 것을 특징으로 하는, 차량용 레이더 안테나 배열체(1).
  9. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 따른 레이더 안테나 배열체(1)를 포함하는 차량(20).
  10. 차량(20)용 레이더 안테나 배열체(1)의 제조 방법으로서, 레이더 안테나 배열체(1)는
    - 복합 창유리(2)와,
    - 레이더 빔(6)의 송신 및/또는 수신을 위해 구성된 하나 이상의 레이더 장치(13)를 포함하고,
    - 하나 이상의 레이더 장치(13)는 각각의 안테나 유닛(5) 및 각각의 증폭기 유닛(12)을 포함하고,
    - 증폭기 유닛(12)은, 안테나 유닛(5)을 위한 전기 드라이버 신호(8)를 제공하고 그리고/또는 안테나 유닛(5)으로부터 전기 에코 신호(9)를 수신하도록 구성된, 차량용 레이더 안테나 배열체의 제조 방법에 있어서,
    - 안테나 유닛(5)은 복합 창유리(2) 내에 배열되고,
    - 연결 요소(11)는 복합 창유리(2) 내에 배열되고,
    - 증폭기 유닛(12)은 복합 창유리(2)의 표면에 배열되고,
    - 안테나 유닛(5)과 증폭기 유닛(12)은, 복합 창유리(2) 내에 배열된 연결 요소(11)를 통해 전기 전도식으로 서로 연결되는 것을 특징으로 하는, 차량용 레이더 안테나 배열체의 제조 방법.
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