WO2010149135A1 - Radarantennenanordnung, insbesondere zum einsatz in kraftfahrzeugen - Google Patents

Radarantennenanordnung, insbesondere zum einsatz in kraftfahrzeugen Download PDF

Info

Publication number
WO2010149135A1
WO2010149135A1 PCT/DE2010/000695 DE2010000695W WO2010149135A1 WO 2010149135 A1 WO2010149135 A1 WO 2010149135A1 DE 2010000695 W DE2010000695 W DE 2010000695W WO 2010149135 A1 WO2010149135 A1 WO 2010149135A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
antenna arrangement
radar antenna
arrangement according
waveguide
gap
Prior art date
Application number
PCT/DE2010/000695
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Arnold MÖBIUS
Dennis Jaisson
Original Assignee
Conti Temic Microelectronic Gmbh
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Conti Temic Microelectronic Gmbh filed Critical Conti Temic Microelectronic Gmbh
Priority to DE112010000325.4T priority Critical patent/DE112010000325B4/de
Publication of WO2010149135A1 publication Critical patent/WO2010149135A1/de

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q1/00—Details of, or arrangements associated with, antennas
    • H01Q1/27—Adaptation for use in or on movable bodies
    • H01Q1/32—Adaptation for use in or on road or rail vehicles
    • H01Q1/3208—Adaptation for use in or on road or rail vehicles characterised by the application wherein the antenna is used
    • H01Q1/3233—Adaptation for use in or on road or rail vehicles characterised by the application wherein the antenna is used particular used as part of a sensor or in a security system, e.g. for automotive radar, navigation systems
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q13/00—Waveguide horns or mouths; Slot antennas; Leaky-waveguide antennas; Equivalent structures causing radiation along the transmission path of a guided wave
    • H01Q13/20—Non-resonant leaky-waveguide or transmission-line antennas; Equivalent structures causing radiation along the transmission path of a guided wave
    • H01Q13/26—Surface waveguide constituted by a single conductor, e.g. strip conductor
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q13/00—Waveguide horns or mouths; Slot antennas; Leaky-waveguide antennas; Equivalent structures causing radiation along the transmission path of a guided wave
    • H01Q13/20—Non-resonant leaky-waveguide or transmission-line antennas; Equivalent structures causing radiation along the transmission path of a guided wave
    • H01Q13/28—Non-resonant leaky-waveguide or transmission-line antennas; Equivalent structures causing radiation along the transmission path of a guided wave comprising elements constituting electric discontinuities and spaced in direction of wave propagation, e.g. dielectric elements or conductive elements forming artificial dielectric
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q15/00—Devices for reflection, refraction, diffraction or polarisation of waves radiated from an antenna, e.g. quasi-optical devices
    • H01Q15/24—Polarising devices; Polarisation filters 
    • H01Q15/242—Polarisation converters
    • H01Q15/246—Polarisation converters rotating the plane of polarisation of a linear polarised wave
    • H01Q15/248—Polarisation converters rotating the plane of polarisation of a linear polarised wave using a reflecting surface, e.g. twist reflector
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q19/00—Combinations of primary active antenna elements and units with secondary devices, e.g. with quasi-optical devices, for giving the antenna a desired directional characteristic
    • H01Q19/02—Details
    • H01Q19/021—Means for reducing undesirable effects
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q19/00—Combinations of primary active antenna elements and units with secondary devices, e.g. with quasi-optical devices, for giving the antenna a desired directional characteristic
    • H01Q19/10—Combinations of primary active antenna elements and units with secondary devices, e.g. with quasi-optical devices, for giving the antenna a desired directional characteristic using reflecting surfaces
    • H01Q19/18—Combinations of primary active antenna elements and units with secondary devices, e.g. with quasi-optical devices, for giving the antenna a desired directional characteristic using reflecting surfaces having two or more spaced reflecting surfaces
    • H01Q19/185—Combinations of primary active antenna elements and units with secondary devices, e.g. with quasi-optical devices, for giving the antenna a desired directional characteristic using reflecting surfaces having two or more spaced reflecting surfaces wherein the surfaces are plane
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q3/00—Arrangements for changing or varying the orientation or the shape of the directional pattern of the waves radiated from an antenna or antenna system
    • H01Q3/12—Arrangements for changing or varying the orientation or the shape of the directional pattern of the waves radiated from an antenna or antenna system using mechanical relative movement between primary active elements and secondary devices of antennas or antenna systems
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q3/00—Arrangements for changing or varying the orientation or the shape of the directional pattern of the waves radiated from an antenna or antenna system
    • H01Q3/44—Arrangements for changing or varying the orientation or the shape of the directional pattern of the waves radiated from an antenna or antenna system varying the electric or magnetic characteristics of reflecting, refracting, or diffracting devices associated with the radiating element
    • H01Q3/46—Active lenses or reflecting arrays

Definitions

  • Radar antenna arrangement in particular for use in motor vehicles
  • the invention relates to a radar antenna arrangement, in particular for use in motor vehicles.
  • a radar antenna arrangement for a motor vehicle which has a waveguide of two spaced apart metallic plates and a dielectric solid body arranged therebetween.
  • the dielectric solid has a higher dielectric constant compared to air, which shortens the wavelength of the electromagnetic wave coupled into the waveguide. This has a positive effect on the radiation behavior, since in particular the occurrence of so-called grating praise can be effectively suppressed.
  • the disadvantage is that the structure of the waveguide is expensive.
  • the invention is therefore an object of the invention to provide a radar antenna assembly, which has a simple structure and a good radiation behavior.
  • a radar antenna arrangement having the features of claim 1.
  • the construction of the radar antenna arrangement can be simplified without impairing the emission behavior if a dielectric gas, such as air, is arranged in the gap of the waveguide delimited by the metallic socket and, in addition, several structural elements on the metallic socket are arranged periodically, which extend into the gap. That instead of the dielectric solid too Air can be arranged in the waveguide, is in principle already known from WO 2006/039 896 Al. However, the mere replacement of the dielectric solid by air impairs the radiation behavior in an unacceptable manner.
  • the disturbing first Gräting Lobe is emitted at half of the respective positive radiation angle.
  • the guidance of the electromagnetic wave in the air-filled gap is worse than in a dielectric solid.
  • the additional periodic arrangement of structural elements along the metallic frame shortens the wavelength of the electromagnetic wave, which corresponds to a greater dielectric constant. This dielectric constant is greater than that of the dielectric gas itself.
  • the structure elements stimulate so-called floating modes in the gap, the wavelength of which is shortened depending on the geometry of the structural elements to a level required in comparison to the free space wavelength. Due to the effective shortening of the wavelength, the first Gräting Lobe is pushed into the invisible area, so that it is no longer disturbing. In this way, a simple construction of the radar antenna arrangement without impairment of the radiation behavior is achieved.
  • a radar antenna arrangement according to claim 2 has simple structure elements in the form of ribs.
  • a radar antenna arrangement according to claim 3 favors the radiation behavior.
  • the structural elements can have different structural heights with each other.
  • a radar antenna arrangement according to claim 4 ensures a pure mode excitation of the Floquet mode. The formation of other disturbing modes is effectively prevented.
  • a radar antenna arrangement according to claim 5 ensures constant radiation properties along the waveguide.
  • a radar antenna arrangement according to claim 6 improves the coupling of the electromagnetic wave into the waveguide.
  • a radar antenna arrangement according to claim 7 favors the mode-pure excitation of the Floquet mode.
  • a radar antenna arrangement according to claim 8 leads to an advantageous elevation of the field strength in the gas-filled gap.
  • a radar antenna arrangement according to claim 9 is easy to produce.
  • a radar antenna arrangement according to claim 10 acts as a Bragg reflector due to the axial grooves, whereby an advantageous field enhancement is achieved.
  • a radar antenna arrangement additionally improves the radiation behavior. Since the disturbing first Gräting Lobe only occurs at non-negative emission angles, an occurrence is suppressed by the default structure. Positive beam angles are realized via a reflector system. - A -
  • a radar antenna arrangement according to claim 12 enables a symmetrical radiation in the positive and the negative Abstrahl angle range. This is particularly desirable when used in motor vehicles.
  • a motor vehicle according to claim 13 represents an advantageous application of the radar antenna arrangement according to the invention.
  • FIG. 1 is a sectional view of a radar antenna assembly according to a first embodiment
  • FIG. 2 shows a side view of the radar antenna arrangement in FIG. 1, FIG.
  • FIG. 3 shows a perspective view of a waveguide of the radar antenna arrangement in FIG. 1,
  • Fig. 4 is an enlarged section of the waveguide in Figure 3.
  • FIG. 5 shows an enlarged detail of the waveguide of a radar antenna arrangement according to a second exemplary embodiment according to FIG. 4.
  • a radar antenna arrangement 1 which is used in particular in a motor vehicle, not shown, for detecting objects in its surroundings, has an extending in an x-direction waveguide 2, which is adjacent in a y-direction of a specification structure in the form of a drum 3 for specifying a radiation angle distribution of radar waves.
  • the drum 3 is rotatably driven about a parallel to the waveguide 2 extending axis of rotation 4.
  • the drum 3 On its surface, the drum 3 has periodically arranged default grooves 5, the distance p of which depends on the angle of rotation ⁇ about the axis of rotation 4.
  • the distance p is also referred to as the azimuth-dependent groove period p ( ⁇ ).
  • the radiation angle ⁇ is from the groove period p via the equation
  • n is the order of the emission direction.
  • the emission direction covers an emission angle range lying in an xy-radiation plane.
  • the emission angle range is characterized in FIG. 1 by a zero angle line 6 running in the y direction and an arrow 7 which marks the maximum negative emission angle - ⁇ .
  • the waveguide 2 has a metallic frame 8, which has two socket parts 9.
  • the socket parts 9 are mirror-symmetrical to one another and are arranged symmetrically relative to an xy-symmetry plane and spaced apart in a z-direction, so that they delimit a gap 10 in the z-direction.
  • a dielectric gas such as air
  • the socket parts 9 are formed in a stepped manner in the y-direction with a first step 11 and a second step 12, so that the gap 10 tapers towards the drum 3.
  • the gap 10 accordingly has a narrow first gap section 13 and a wide second gap section 14.
  • a plurality of structural elements 15 are arranged in the form of ribs.
  • the individual ribs 15 extend in the y-direction and are arranged periodically in succession in the x-direction.
  • Each rib 15 has a constant structure height H along its extension in the y direction, wherein the structure heights H of the ribs 15 may be different from each other.
  • the ribs 15 thus extend into the first gap section 13.
  • a dielectric solid 16 is arranged within the first gap section 13.
  • the dielectric solid 16 tapers in the x direction such that its dimension decreases in the z direction.
  • the ribs 15 In the feed region E, the ribs 15 have an increasing structure height H in the x-direction. Outside of the feed region E, which is referred to as emission region A, the ribs 15 have constant structure heights H in the x-direction.
  • the radar antenna arrangement 1 has a reflector system 17.
  • the reflector system 17 has a sub-reflector 18 and a main reflector 19.
  • the sub-reflector 18 is spaced from the waveguide 2 in the y-direction.
  • the sub-reflector 18 is made of a dielectric material and has a metallic grid 20 on the side facing the waveguide 2. Subreflector 18 operates as a polarizer. The emission angle in a yz emission plane relative to the zero angle line 6 is denoted by ⁇ .
  • the main reflector 19 is formed as a so-called Reflect-array.
  • the main reflector 19 comprises a dielectric plate 21 which has metal structures 22 on a side facing the sub-reflector 18 and a continuous metal layer 23 on a side remote from the sub-reflector 18.
  • the metal structures 22 effect a polarization rotation of the radar waves by 90 degrees and an alignment in the xy-radiation plane, so that the radiation angle range in the xy-radiation plane is symmetrized relative to the zero-angle line 6.
  • the symmetrical alignment is characterized in FIG. 1 by the arrows 24, which after the orientation characterize the maximum negative emission angle - 0/2 and the maximum positive emission angle +0/2.
  • an electromagnetic wave is coupled into the waveguide 2 via the dielectric solid 16, which is capable of propagation in the x direction.
  • the dielectric solid 16 which is capable of propagation in the x direction.
  • the wavelength ⁇ g is shortened compared to the free-space wavelength X 0 .
  • the shortening of the wavelength ⁇ g is dependent on the geometry of the ribs 15.
  • the Floquet Mode has transversal evanescent fields in the surrounding airspace.
  • the positioning of the drum 3 consisting of a conductive material with the periodic presetting grooves 5 results in a coupling of the floquet mode into at least one other mode, which is deliberately not capable of spreading on the waveguide 2 and is therefore emitted into free space.
  • the emission direction ⁇ is dependent on groove period p ( ⁇ ) and results from equation (1). By rotating the drum 3, the emission angle ⁇ is pivoted over the emission angle range in the x-y emission plane.
  • the first grating lobe occurs at all non-negative radiation angles ⁇ ⁇ , In a symmetrical Abstrahlwinkel Scheme then the first disturbing Gräting Lobe at the half of the respective positive radiation angle ⁇ is emitted.
  • the periodic ribs 15 lead to an effective shortening of the wavelength ⁇ g .
  • the wavelength ⁇ g is thus always smaller than the free space wavelength ⁇ o.
  • the smaller the value of ⁇ g the greater the dielectric constant of the waveguide 2, whereby the occurrence of Gräting Lobe is pushed further into the range positive radiation angle ⁇ ⁇ .
  • the emission angle range is shifted toward negative emission angles - ⁇ and aligned by means of the reflector system 17 in the desired emission angle range.
  • the reflector system 17 is designed in particular in such a way the radiated radar waves are aligned symmetrically relative to the zero angle line 6.
  • the drum 3 can in particular also be designed such that the radar waves are radiated only with negative emission angles - ⁇ .
  • the waveguide 2 in the feed region E without the solid 16 may be formed.
  • the socket parts 9a of the socket 8a have axial grooves 25 extending in the x-direction in the area of the second steps 12a.
  • the axial grooves 25 act like a Bragg reflector, whereby an advantageous field enhancement is achieved.

Abstract

Bei einer Radarantennenanordnung ist zur Erzielung eines einfachen Aufbaus sowie eines guten Abstrahlverhaltens ein Wellenleiter (2) mit einer metallischen Fassung (8) vorgesehen, wobei die Fassung (8) einen Spalt (10) begrenzt und mehrere periodisch angeordnete Strukturelemente (15) aufweist, die sich in den Spalt (10) erstrecken. Der Spalt (10) ist mit einem dielektrischem Gas gefüllt, wodurch der Aufbau vereinfacht wird. Die Strukturelemente (15) dienen zum Verkürzen der Wellenlänge der in den Wellenleiter (2), wodurch ein gutes Abstrahlverhalten erzielt wird.

Description

Radarantennenanordnung, insbesondere zum Einsatz in Kraftfahrzeugen
Die Erfindung betrifft eine Radarantennenanordnung, insbesondere zum Einsatz in Kraftfahrzeugen.
Aus der WO 2006/039 896 Al ist eine Radarantennenanordnung für ein Kraftfahrzeug bekannt, die einen Wellenleiter aus zwei zueinander beabstandeten metallischen Platten und einem dazwischen angeordneten dielektrischen Festkörper aufweist. Der dielektrische Festkörper weist eine im Vergleich zu Luft höhere Dielektrizitätskonstante auf, wodurch die Wellenlänge der in den Wellenleiter eingekoppelten elektromagnetischen Welle verkürzt wird. Dies wirkt sich positiv auf das Abstrahlverhalten aus, da insbesondere das Auftreten von sogenannten Gräting Lobes wirkungs- voll unterbunden werden kann. Nachteilig ist jedoch, dass der Aufbau des Wellenleiters aufwendig ist.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Radarantennenanordnung zu schaffen, die einen einfachen Aufbau und ein gutes Abstrahl- verhalten aufweist.
Diese Aufgabe wird durch eine Radarantennenanordnung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Erfϊndungsgemäß wurde erkannt, dass der Aufbau der Radarantennenanordnung ohne eine Beeinträchtigung des Ab- strahl Verhaltens vereinfacht werden kann, wenn in dem von der metallischen Fassung begrenzten Spalt des Wellenleiters ein dielektrisches Gas, wie beispielsweise Luft, angeordnet ist und zusätzlich an der metallischen Fassung mehrere Strukturelemente periodisch angeordnet sind, die sich in den Spalt erstrecken. Dass anstelle des dielektrischen Festkörpers auch Luft in dem Wellenleiter angeordnet sein kann, ist prinzipiell bereits aus der WO 2006/039 896 Al bekannt. Das bloße Ersetzen des dielektrischen Festkörpers durch Luft beeinträchtigt jedoch das Abstrahl verhalten in nicht akzeptabler Weise. Dadurch, dass die Wellenlänge der elektromagneti- sehen Welle aufgrund der Verwendung von Luft gleich der Freiraumwellenlänge ist, wird die störende erste Gräting Lobe bei der Hälfte des jeweiligen positiven Abstrahlwinkels abgestrahlt. Darüber hinaus ist die Führung der elektromagnetischen Welle in dem mit Luft gefüllten Spalt schlechter als in einem dielektrischen Festkörper. Durch das zusätzliche periodische Anordnen von Strukturelementen entlang der metallischen Fassung wird die Wellenlänge der elektromagnetischen Welle verkürzt, was einer größeren Dielektrizitätskonstante entspricht. Diese Dielektrizitätskonstante ist größer als die des dielektrischen Gases selbst. Durch die Strukturelemente werden sogenannte Floquet Moden im Spalt angeregt, deren Wellenlänge abhängig von der Geometrie der Strukturelemente auf ein im Vergleich zur Freiraumwellenlänge erforderliches Maß verkürzt ist. Durch die effektive Verkürzung der Wellenlänge wird die erste Gräting Lobe in den nicht sichtbaren Bereich geschoben, sodass sie nicht mehr störend ist. Auf diese Weise wird ein einfacher Aufbau der Radarantennenanordnung ohne eine Beeinträchtigung des Abstrahlverhaltens erzielt.
Eine Radarantennenanordnung nach Anspruch 2 weist einfach aufgebaute Strukturelemente in Form von Rippen auf.
Eine Radarantennenanordnung nach Anspruch 3 begünstigt das Abstrahlverhalten. Die Strukturelemente können untereinander verschiedene Strukturhöhen aufweisen. Eine Radarantennenanordnung nach Anspruch 4 gewährleistet eine modenreine Anregung der Floquet Mode. Die Ausbildung von anderen störenden Moden wird wirkungsvoll verhindert.
Eine Radarantennenanordnung nach Anspruch 5 gewährleistet konstante Abstrahleigenschaften entlang des Wellenleiters.
Eine Radarantennenanordnung nach Anspruch 6 verbessert die Einkopp- lung der elektromagnetischen Welle in den Wellenleiter.
Eine Radarantennenanordnung nach Anspruch 7 begünstigt die modenreine Anregung der Floquet Mode.
Eine Radarantennenanordnung nach Anspruch 8 führt zu einer vorteilhaf- ten Überhöhung der Feldstärke im gasgefüllten Spalt.
Eine Radarantennenanordnung nach Anspruch 9 ist einfach herstellbar.
Eine Radarantennenanordnung nach Anspruch 10 wirkt aufgrund der Axi- alnuten wie ein Bragg- Reflektor, wodurch eine vorteilhafte Feldüberhöhung erzielt wird.
Eine Radarantennenanordnung nach Anspruch 11 verbessert zusätzlich das Abstrahlverhalten. Da die störende erste Gräting Lobe nur bei nicht negati- ven Abstrahlwinkeln auftritt, wird durch die Vorgabestruktur ein Auftreten unterdrückt. Positive Abstrahlwinkel werden über ein Reflektorsystem realisiert. - A -
Eine Radarantennenanordnung nach Anspruch 12 ermöglicht eine symmetrische Abstrahlung in den positiven und den negativen Ab strahl winkelbe- reich. Dies ist insbesondere beim Einsatz in Kraftfahrzeugen erwünscht.
Ein Kraftfahrzeug nach Anspruch 13 stellt eine vorteilhafte Anwendung der erfindungsgemäßen Radarantennenanordnung dar.
Weitere Merkmale, Vorteile und Einzelheiten ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung mehrerer Ausführungsbeispiele. Es zeigen:
Fig. 1 eine Schnittdarstellung einer Radarantennenanordnung gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel,
Fig. 2 eine Seitenansicht der Radarantennenanordnung in Figur 1 ,
Fig. 3 eine perspektivische Ansicht eines Wellenleiters der Radarantennenanordnung in Figur 1 ,
Fig. 4 einen vergrößerten Ausschnitt des Wellenleiters in Figur 3, und
Fig. 5 einen vergrößerten Ausschnitt des Wellenleiters einer Radarantennenanordnung gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel entsprechend Figur 4.
Nachfolgend wird unter Bezugnahme auf die Figuren 1 bis 4 ein erstes Ausführungsbeispiel der Erfindung beschrieben. Eine Radarantennenanordnung 1 , die insbesondere in einem nicht dargestellten Kraftfahrzeug zum Erkennen von Objekten in dessen Umgebung eingesetzt wird, weist einen sich in einer x-Richtung erstreckenden Wellenleiter 2 auf, der in einer y-Richtung einer Vorgabestruktur in Form einer Trommel 3 zur Vorgabe einer Abstrahlwinkel-Verteilung von Radarwellen benachbart ist.
Die Trommel 3 ist um eine parallel zu dem Wellenleiter 2 verlaufende Drehachse 4 drehantreibbar. An ihrer Oberfläche weist die Trommel 3 periodisch angeordnete Vorgaberillen 5 auf, deren Abstand p von dem Drehwinkel φ um die Drehachse 4 abhängig ist. Der Abstand p wird auch als azimutabhängige Rillenperiode p (φ) bezeichnet.
Der Abstrahlwinkel θ ist von der Rillenperiode p über die Gleichung
sinΘ n
(1) P
abhängig, wobei p die Rillenperiode, λ0 die Freiraumwellenlänge, λg die Wellenlänge der in den Wellenleiter 2 eingekoppelten elektromagnetischen Welle und n die Ordnung der Abstrahlrichtung sind.
Durch die azimutabhängige Rillenperiode p (φ) überstreicht die Abstrahlrichtung einen in einer x-y- Abstrahlebene liegenden Abstrahlwinkelbereich. Der Abstrahlwinkelbereich ist in Figur 1 durch eine in der y- Richtung verlaufende Nullwinkellinie 6 und einen Pfeil 7 charakterisiert, der den maximalen negativen Abstrahlwinkel -θ markiert. Der Wellenleiter 2 hat eine metallische Fassung 8, die zwei Fassungsteile 9 aufweist. Die Fassungsteile 9 sind spiegelsymmetrisch zueinander ausgebildet und relativ zu einer x-y-Symmetrieebene symmetrisch und in einer z-Richtung beabstandet zueinander angeordnet, sodass diese in der z- Richtung einen Spalt 10 begrenzen. In dem Spalt 10 ist ein dielektrisches Gas, wie beispielsweise Luft, angeordnet.
Die Fassungsteile 9 sind in der y-Richtung stufenförmig mit einer ersten Stufe 11 und einer zweiten Stufe 12 ausgebildet, sodass sich der Spalt 10 zu der Trommel 3 hin verjüngt. Der Spalt 10 weist dementsprechend einen engen ersten Spaltabschnitt 13 und einen weiten zweiten Spaltabschnitt 14 auf.
An den ersten Stufen 11 der Fassungsteile 9 sind eine Vielzahl von Struk- turelementen 15 in Form von Rippen angeordnet. Die einzelnen Rippen 15 verlaufen in der y-Richtung und sind in der x- Richtung periodisch hintereinander angeordnet. Jede Rippe 15 weist entlang ihrer Erstreckung in y- Richtung eine konstante Strukturhöhe H auf, wobei die Strukturhöhen H der Rippen 15 untereinander unterschiedlich sein können. Die Rippen 15 erstrecken sich somit in den ersten Spaltabschnitt 13 hinein.
In einem Einspeisebereich E des Wellenleiters 2 ist innerhalb des ersten Spaltabschnitts 13 ein dielektrischer Festkörper 16 angeordnet. Der dielektrische Festkörper 16 verjüngt sich in x-Richtung derart, dass seine Abmessung in z-Richtung abnimmt. In dem Einspeisebereich E weisen die Rippen 15 in x-Richtung eine ansteigende Strukturhöhe H auf. Außerhalb des Einspeisebereichs E, der als Abstrahlbereich A bezeichnet wird, weisen die Rippen 15 untereinander in x-Richtung konstante Strukturhöhen H auf. Zum Ausrichten des Abstrahlwinkelbereichs weist die Radarantennenanordnung 1 ein Reflektorsystem 17 auf. Das Reflektorsystem 17 weist einen Subreflektor 18 und einen Hauptreflektor 19 auf. Der Subreflektor 18 ist in y-Richtung von dem Wellenleiter 2 beabstandet. Der Subreflektor 18 ist aus einem dielektrischen Material und weist an der dem Wellenleiter 2 zugewandten Seite ein metallisches Gitter 20 auf. Der Subreflektor 18 arbeitet als Polarisator. Der Abstrahlwinkel in einer y-z- Abstrahlebene relativ zu der Nullwinkellinie 6 wird mit δ bezeichnet. Der Hauptreflektor 19 ist als sogenanntes Reflect-Array ausgebildet. Der Hauptreflektor 19 umfasst eine dielektrische Platte 21, die an einer dem Subreflektor 18 zugewandten Seite Metallstrukturen 22 und an einer dem Subreflektor 18 abgewandten Seite eine durchgehende Metallschicht 23 aufweist. Die Metallstrukturen 22 bewirken eine Polarisationsdrehung der Radarwellen um 90 Grad und ein Ausrichten in der x-y- Abstrahlebene, sodass der Abstrahlwinkelbereich in der x-y- Abstrahlebene relativ zu der Nullwinkellinie 6 symmetriert wird. Die symmetrische Ausrichtung ist in Figur 1 durch die Pfeile 24 charakterisiert, die nach der Ausrichtung den maximalen negativen Abstrahlwinkel - 0/2 und den maximalen positiven Abstrahlwinkel +0/2 charakterisieren.
Zum Erzeugen von Radarwellen wird in den Wellenleiter 2 über den dielektrischen Festkörper 16 eine elektromagnetische Welle eingekoppelt, die in x-Richtung ausbreitungsfähig ist. Durch die Fassung 8 mit den periodisch angeordneten blendenförmigen Rippen 15 wird in dem Spalt 10 eine sogenannte Floquet Mode angeregt, deren Wellenlänge λg im Vergleich zu der Freiraumwellenlänge X0 verkürzt ist. Die Verkürzung der Wellenlänge λg ist abhängig von der Geometrie der Rippen 15. Dadurch, dass die als Blendenstruktur wirkenden Rippen 15 langsam in x-Richtung anwachsen und der dielektrische Festkörper 16 sich im Querschnitt gleichzeitig langsam verringert, wird eine modenreine Anregung der Floquet Mode erzielt. Durch die Verjüngung des Spaltes 10 wird eine Überhöhung der Feldstärke in dem gasgefüllten Spalt 10 erzielt.
Die Floquet Mode hat im umgebenden Luftraum transversal evaneszente Felder. Die Positionierung der aus einem leitfähigen Material bestehenden Trommel 3 mit den periodischen Vorgaberillen 5 rührt zu einer Kopplung der Floquet Mode in mindestens eine andere Mode, die gezielt nicht auf dem Wellenleiter 2 ausbreitungsfähig ist und deshalb in den freien Raum abgestrahlt wird. Die Abstrahlrichtung θ ist von Rillenperiode p (φ) abhän- gig und ergibt sich nach Gleichung (1). Durch Drehen der Trommel 3 wird der Abstrahlwinkel θ über den Abstrahlwinkelbereich in der x-y- Abstrahlebene verschwenkt.
Ohne die blendenförmigen Rippen 15 würde es zu einer Abstrahlung der ersten Greating Lobe bei der Hälfte des jeweiligen Abstrahlwinkels θ kommen. Dies hat folgenden Hintergrund:
Aufgrund des geforderten Abstrahlwinkelbereichs wird die Rillenperiode p (φ) groß genug, dass es außer zu einer Abstrahlung in der gewünschten und durch ni=l in Gleichung (1) definierten Abstrahlrichtung G1 zu mindestens einer weiteren unerwünschten Abstrahlung in den durch n; > 1 mit i = 2, 3,... in Gleichung (1) definierten Richtungen kommt. Diese Richtungen charakterisieren die sogenannten Gräting Lobes.
Den Zusammenhang zwischen den Abstrahlwinkeln G1 und θ2 unterschiedlicher Ordnungen ni = 1 und n2 = 2 erhält man durch Gleichsetzen der Rillenperioden p (φ). Es gilt:
Figure imgf000011_0001
Von Interesse ist der Abstrahlwinkel O1 erster Ordnung gerade beim Auftreten der ersten Gräting Lobe beim Abstrahlwinkel θ n2 = -90°. Man erhält:
Figure imgf000011_0002
Wenn gilt, dass die Wellenlänge λg auf dem Wellenleiter 2 gleich der Freiraumwellenlänge X0 ist, wie dies bei einem luftgefüllten Wellenleiter 2 oh- ne die Rippen 15 der Fall wäre, so tritt die erste Gräting Lobe bei allen nicht negativen Abstrahlwinkeln θ\ auf. Bei einem symmetrischen Abstrahlwinkelbereich wird dann die erste störende Gräting Lobe bei der Hälfte des jeweiligen positiven Abstrahlwinkels θ abgestrahlt.
Die periodischen Rippen 15 fuhren zu einer effektiven Verkürzung der Wellenlänge λg. Die Wellenlänge λg ist somit stets kleiner als die Freiraumwellenlänge λo. Je kleiner der Wert von λg ist, desto größer ist die Dielektrizitätskonstante des Wellenleiters 2, wodurch das Auftreten der Gräting Lobe weiter in den Bereich positiver Abstrahlwinkel θ\ geschoben wird.
Durch die Wahl der Rillenperiode p (φ) auf der Trommel 3 wird der Abstrahlwinkelbereich zu negativen Abstrahlwinkeln -θ hin verschoben und mittels des Reflektorsystems 17 in den gewünschten Abstrahlwinkelbereich ausgerichtet. Das Reflektorsystem 17 ist insbesondere derart ausgebildet, dass die abgestrahlten Radarwellen relativ zu der Nullwinkellinie 6 symmetrisch ausgerichtet werden.
Die Trommel 3 kann insbesondere auch derart ausgebildet sein, dass die Radarwellen nur mit negativen Abstrahlwinkeln -θ abgestrahlt werden. Darüber hinaus kann der Wellenleiter 2 im Einspeisebereich E auch ohne den die elektrischen Festkörper 16 ausgebildet sein.
Nachfolgend wird unter Bezugnahme auf Figur 5 ein zweites Ausfüh- rungsbeispiel der Erfindung beschrieben. Konstruktiv identische Teile erhalten dieselben Bezugszeichen wie bei dem ersten Ausführungsbeispiel, auf dessen Beschreibung hiermit verwiesen wird. Konstruktiv unterschiedliche Teile erhalten dieselben Bezugszeichen mit einem nachgestellten a. Die Fassungsteile 9a der Fassung 8a weisen im Bereich der zweiten Stufen 12a in der x-Richtung verlaufende Axialnuten 25 auf. Die Axialnuten 25 wirken wie ein Bragg- Reflektor, wodurch eine vorteilhafte Feldüberhöhung erzielt wird. Hinsichtlich der weiteren Funktionsweise wird auf das vorangegangene Ausführungsbeispiel verwiesen.

Claims

Patentansprüche
1. Radarantennenanordnung (1 ; Ia), insbesondere zum Einsatz in Kraftfahrzeugen, - mit einem sich in einer x-Richtung erstreckenden Wellenleiter (2;
2a) zum Abstrahlen von Radarwellen, wobei — der Wellenleiter (2; 2a) eine metallische Fassung (8; 8a) um- fasst,
— die in einer z-Richtung einen Spalt (10; 10a) begrenzt und — mehrere in der x-Richtung periodisch angeordnete und sich in den Spalt (10; 10a) erstreckende Strukturelemente (15) aufweist, in dem Spalt (10; 10a) ein dielektrisches Gas angeordnet ist, und - mit einer in einer y-Richtung zu dem Wellenleiter (2; 2a) beabstan- deten Vorgabestruktur (3) zur Vorgabe einer Abstrahlwinkel- Verteilung der von dem Wellenleiter (2) ausgehenden Radarwellen.
2. Radarantennenanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Strukturelemente (15) als in der y-Richtung verlaufende Rippen ausgebildet sind.
3. Radarantennenanordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn- zeichnet, dass jedes Strukturelement (15) eine konstante Strukturhöhe
(H) aufweist.
4. Radarantennenanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Strukturelemente (15) in einem Einspeisebe- reich (E) des Wellenleiters (2; 2a) in der x-Richtung ansteigende Strukturhöhe (H) aufweisen.
5. Radarantennenanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Strukturelemente (15) außerhalb eines Einspeisebereichs (E) des Wellenleiters (2; 2a) in der x-Richtung konstante Strukturhöhen (H) aufweisen.
6. Radarantennenanordnung nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekenn- zeichnet, dass in dem Einspeisebereich (E) ein dielektrischer Festkörper (16) innerhalb des Spaltes (10; 10a) angeordnet ist.
7. Radarantennenanordnung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der dielektrische Festkörper (16) sich in der x-Richtung verjüngt.
8. Radarantennenanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass sich der Spalt (10; 10a) zu der Vorgabestruktur (3) hin verjüngt.
9. Radarantennenanordnung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die metallische Fassung (8; 8a) zur Verjüngung des Spaltes (10; 10a) stufenförmig ausgebildet ist.
10. Radarantennenanordnung nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekenn- zeichnet, dass die metallische Fassung (8a) in der x-Richtung verlaufende Axialnuten (25) aufweist.
11. Radarantennenanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorgabestruktur (3) derart ausgebil- det ist, dass die Abstrahlwinkel- Verteilung der Radarwellen in einer x- y- Abstrahlebene relativ zu einer in der y-Richtung verlaufenden Nullwinkellinie (6) zu negativen Abstrahlwinkeln (-0) verschoben ist.
12. Radarantennenanordnung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass ein Reflektorsystem (17) derart angeordnet ist, dass die Abstrahlwinkel-Verteilung relativ zu der Nullwinkelline (6) symmetrisch ausrichtbar ist.
13. Kraftfahrzeug mit einer Radarantennenanordnung (1; Ia) nach einem der Ansprüche 1 bis 12 zur Erkennung von Objekten in der Umgebung des Kraftfahrzeuges.
PCT/DE2010/000695 2009-06-25 2010-06-16 Radarantennenanordnung, insbesondere zum einsatz in kraftfahrzeugen WO2010149135A1 (de)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE112010000325.4T DE112010000325B4 (de) 2009-06-25 2010-06-16 Radarantennenanordnung, insbesondere zum Einsatz in Kraftfahrzeugen

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102009030403A DE102009030403A1 (de) 2009-06-25 2009-06-25 Radarantennenanordnung, insbesondere zum Einsatz in Kraftfahrzeugen
DE102009030403.7 2009-06-25

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2010149135A1 true WO2010149135A1 (de) 2010-12-29

Family

ID=42635325

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/DE2010/000695 WO2010149135A1 (de) 2009-06-25 2010-06-16 Radarantennenanordnung, insbesondere zum einsatz in kraftfahrzeugen

Country Status (2)

Country Link
DE (2) DE102009030403A1 (de)
WO (1) WO2010149135A1 (de)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10090602B2 (en) * 2016-12-21 2018-10-02 Sierra Nevada Corporation Waveguide feed for steerable beam antenna

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4956620A (en) * 1989-07-17 1990-09-11 The United States Of America As Represented By The United States Department Of Energy Waveguide mode converter and method using same
WO2006039896A1 (de) 2004-10-11 2006-04-20 Adc Automotive Distance Control Systems Gmbh Radarantennenanordnung

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3055004A (en) * 1958-12-18 1962-09-18 Bell Telephone Labor Inc Horn radiator for spherical reflector
CH660650A5 (de) * 1983-02-25 1987-05-15 Siemens Ag Albis Rillenhornstrahler.
WO2008040342A1 (de) * 2006-10-06 2008-04-10 Adc Automotive Distance Control Systems Gmbh Radarsystem mit nur einem sensor zur umfelderfassung eines kraftfahrzeugs
US7667660B2 (en) 2008-03-26 2010-02-23 Sierra Nevada Corporation Scanning antenna with beam-forming waveguide structure

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4956620A (en) * 1989-07-17 1990-09-11 The United States Of America As Represented By The United States Department Of Energy Waveguide mode converter and method using same
WO2006039896A1 (de) 2004-10-11 2006-04-20 Adc Automotive Distance Control Systems Gmbh Radarantennenanordnung

Also Published As

Publication number Publication date
DE102009030403A1 (de) 2010-12-30
DE112010000325B4 (de) 2023-06-22
DE112010000325A5 (de) 2012-03-29

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE60315654T2 (de) Kompakte Mehrbandantenne
EP1800369B1 (de) Radarantennenanordnung
DE102009054526B4 (de) Dielektrisch belastete Antenne mit innerem Hohlraumabschnitt
DE102009035359B4 (de) Mikrostreifenleiterarrayantenne
EP3097604B1 (de) Antenne, insbesondere mobilfunkantenne
DE102009022511B4 (de) Dielektrische Antenne
DE60036195T2 (de) Antenne mit einer filtermaterialanordnung
WO1998054787A1 (de) Antennenanordnung
EP2862235B1 (de) Antennenanordnung und verfahren
DE69910396T2 (de) Antenne mit azimut- und elevationsstrahlformung
DE102010000685A1 (de) Mikro-Streifenleiter-Array-Antenne
DE102016007265A1 (de) Array-Antenne und Radarsystem für Fahrzeuge, das diese aufweist
EP3701280B1 (de) Radarsensor mit mehreren hauptstrahlrichtungen
DE2307398A1 (de) Reflektorantenne
EP2100348B1 (de) Hohlleiter-strahler, insbesondere für synthetik-apertur-radar-systeme
DE102013201222A1 (de) Antennenvorrichtung
DE60019412T2 (de) Antenne mit vertikaler polarisation
DE602004012332T2 (de) Anntenne mit niedrigem profil
WO2010149135A1 (de) Radarantennenanordnung, insbesondere zum einsatz in kraftfahrzeugen
DE19600516A1 (de) Antenne
DE1791195A1 (de) Richtantenne
DE102007026124B4 (de) Fahrzeugradarvorrichtung
DE2821699C2 (de) Antenne mit wenigstens zwei voneinander unabhängigen Strahlungquellen
DE102008004940B4 (de) Radarantennenanordnung sowie hiermit ausgestattetes Kraftfahrzeug
EP3536125B1 (de) Haushalts-gargerät

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 10737744

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 1120100003254

Country of ref document: DE

Ref document number: 112010000325

Country of ref document: DE

REG Reference to national code

Ref country code: DE

Ref legal event code: R225

Ref document number: 112010000325

Country of ref document: DE

Effective date: 20120329

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 10737744

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1