WO2017153073A1 - Antennenvorrichtung für einen radarsensor - Google Patents

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WO2017153073A1
WO2017153073A1 PCT/EP2017/050983 EP2017050983W WO2017153073A1 WO 2017153073 A1 WO2017153073 A1 WO 2017153073A1 EP 2017050983 W EP2017050983 W EP 2017050983W WO 2017153073 A1 WO2017153073 A1 WO 2017153073A1
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Klaus Baur
Johannes Meyer
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Robert Bosch Gmbh
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Definitions

  • the invention relates to an antenna device for a radar sensor.
  • the invention further relates to a method for producing an antenna device for a radar sensor.
  • Automotive sector has increased significantly and is still increasing.
  • the goal of the first sensor generations was to capture the environment of the vehicle within a limited angular range in front of the vehicle at distances of up to approx. 250 m.
  • These sensors which are known as front sensors, are also an essential part of the environmental detection of the automobile in today's and future radar systems.
  • the requirements with regard to objects to be detected have increased significantly in recent years and the requirement becomes more important in view of the advent of automated or autonomous driving the environmental survey continues to rise.
  • This functionality is to be provided with sensors installed in the front corners of the vehicle called “corner sensors” or “corner sensors”. Furthermore, the number of sensors arranged in the vehicle rear frame will also increase. With the help of these sensors, among other things, a cover of a blind spot, the Detection of fast overtaking vehicles and also crossing objects possible at rearward parking. The above examples show that there is a trend towards complete coverage of the truck's field of vision by means of radar.
  • an antenna device for a radar sensor comprising:
  • At least one disposed on the surface of the substrate second antenna group comprising a series-connected defined number of planar antenna elements
  • a feed signal in the antenna group can be fed in such a way that the first antenna group with respect to the second antenna group phase-shifted by 180 degrees
  • Supply signal can be fed.
  • Radar sensor can be realized, which is advantageously used in corner regions of a motor vehicle, because a radiation or directional characteristic can be determined by a corresponding arrangement of the radar sensor relative to the motor vehicle.
  • a use of the radar sensor is possible for both the front and the rear corners of the motor vehicle.
  • the object is achieved with a method for producing an antenna device for a radar sensor, comprising the steps:
  • the feed line 0 is formed such that the first antenna group is a 180 degrees out of phase with respect to the second antenna group
  • Supply signal can be fed.
  • Feed line to each other are functionally point-symmetrical. In this way, the antenna device becomes technically simple
  • the first antenna group a first antenna half group and a
  • the second antenna group has a first antenna half-group and a second antenna half-group
  • phase shift element is arranged in the second antenna half group of the first antenna group
  • phase shift element is arranged in the first antenna half group of the second antenna group; and that by means of a respective connecting element, the feed line with a connection point of the first and second Antennenschatorium5 of the first antenna array and with a connection point of the first and second antenna half groups of the second antenna group is connected.
  • Feed line is not required advantageous. As a result, a space-saving, compact design of the antenna device and thus of the entire radar sensor is possible. Due to the central feed of the antenna device is advantageously a "robust" zero point in the antenna diagram
  • a further advantageous embodiment of the antenna device provides that the connecting elements of the feed line to the antenna groups are formed asymmetrically. In this way, advantageously, a degree of formation of a zero point between the two maxima can be dimensioned.
  • a further advantageous embodiment of the antenna device is characterized in that it has a defined number of further antenna groups, with subgroups each having two further antenna groups being connected to at least one of the antenna groups. In this way, a group antenna is provided which has defined radiation properties.
  • a further advantageous embodiment of the antenna device is characterized in that a number of further antenna groups connected to the first antenna group is identical to a number of further antenna groups connected to the second antenna group.
  • Disclosed device features result analogously from corresponding disclosed method features and vice versa. This means, in particular, that features, technical advantages and embodiments relating to the antenna device result analogously from corresponding embodiments, features and advantages relating to the method for producing an antenna device and vice versa.
  • Installation positions of radar sensors in a motor vehicle a schematic representation of a patch antenna group; a schematic representation of a central feed of a patch antenna group; an embodiment of an antenna device according to the invention; a group antenna realized with the proposed antenna device; a radiation characteristic of the proposed antenna device;
  • FIG. 1 shows a plan view of a motor vehicle with a plurality of radar sensors 200, one radar sensor 200 in each case being arranged in one of the four corner regions of the motor vehicle.
  • the radar sensors 200 are provided to focus a transmission / reception power of transmitting and receiving antennas, with defined sensing ranges being realized.
  • the radar sensors 200 each have an antenna device (not shown), the antenna device each having a defined number of rectangular or square planar antenna elements ("patch elements"), which are arranged on a substrate and in this way known per se
  • Planar antenna elements 10 realize at optimal
  • Triggering a radiation maximum orthogonal to the substrate Triggering a radiation maximum orthogonal to the substrate.
  • Known automobile sensors are based on planar, serially fed patch antenna arrays or groups.
  • a disadvantage of the serial supply is that the antenna diagram can change over material fluctuations, in particular permittivity fluctuations and over a variation of the frequency range. This disadvantageously causes the antenna diagram to "switch" in the elevation direction and thus no longer show the maximum of the radiation characteristic in the desired direction, which results in a loss of range
  • a possible remedy leading to increased stability of the directional diagram is a center-fed antenna arrangement , which will be discussed in more detail below.
  • the actual group antennas for the respective sensors (front, corner, rear) are derived.
  • the rear and corner sensors are each installed in the corners of the vehicle and each should operate a symmetrical angle range of approximately 90 ° direction.
  • a power distribution is not uniformly distributed, rather the focus is on focusing the radiation power in the outer corners.
  • a beam pivoting of the respective Transmitting antenna provided.
  • this has the disadvantage that the stability of the antenna pattern of "squinting" antennas is limited and in particular the sidelobe behavior as well as the Abstrahlungsnchtung changes over the frequency range and material variations.
  • FIG. 3 shows a known center feed of such an antenna group 20 with two antenna half groups 20a, 20b, the strand of the first antenna half group 20a having a phase-shifting element or phase delay element 11.
  • the phase shift element 11 is a path length for a fed via the feed line 12 electrical
  • the said central antenna feed leads to a change in material properties, in particular permittivity or a
  • FIG. 4 shows a first embodiment of a proposed antenna device 100 for a radar sensor.
  • the antenna device 100 has a first antenna group 20 and a second antenna group 30, each having two antenna half groups 20a, 20b, 30a, 30b.
  • the two antenna half groups 20, 30 are fed or excited by means of a feed line 12 in the center feed, wherein the feed line 12 T-shaped with two short
  • Connecting elements 12a, 12b to the antenna groups 20, 30 is formed. Based on a crossing point of the T-shaped feed line 12, the arrangement is thus functionally point-symmetrical. This is achieved by arranging in each case a phase shift element 11 in the first antenna half group 20b and in the second antenna half group 30a. By means of such a configuration, two symmetrical main maxima of a radiation characteristic can be generated relative to the yz plane. This means that with respect to the yz plane one
  • Characteristic is formed with two mutually inclined radiation maxima. This is particularly advantageous for use in the so-called rear and corner sensors of automotive radar sensors mentioned above, because emission maxima pivoted there to each other are very useful.
  • the functionality of the phase shift elements 1 1 can alternatively be realized with other than the illustrated geometric shapes.
  • phase shift elements 11 are also aligned differently, are circular, etc. It can be seen that the short crossbars or connecting elements 12a,
  • Antenna groups 20, 30 is fed. In this way it is advantageously possible to increase or decrease a minimum between the two main maxima mentioned form weaker, the more the more the minimum, the more symmetrical the two connecting elements 12a, 12b are formed.
  • the antenna device 100 thus generates in the middle a
  • the antenna concept described is also well suited for multiple input multiple output (MIMO) antenna design.
  • Fig. 5 shows an advantageous use of said antenna device 100 for a group antenna. It can be seen a group antenna with a total of six antenna groups 20 ... 70 wherein the two antenna groups 20, 30 are fed centrally and wherein the two antenna groups 20, 30 each further antenna groups 40, 50 and 60, 70 are connected above and below. In this way, a defined emission characteristic of a group antenna can be realized.
  • FIG. 6 shows a radiation diagram of the embodiment of FIG. 4, wherein a profile of a dimensionless range R is plotted against an azimuth angle ⁇ given in degrees. It can be seen that at about 0 °, a minimum of the antenna device 100 occurs. Two antenna maxima occur at azimuth angles of approx. + 45 ° and approx. -45 °, which, as a result, realizes a radiation characteristic swiveled by approx. 90 ° and makes use in the aforementioned corner sensors of motor vehicles advantageous. A Lowering the mean minimum can be achieved by the above mentioned
  • Fig. 7 shows in a dashed line a similar course of
  • FIG. 8 shows a basic flowchart of an embodiment of the invention
  • a placement of a series-connected, defined number of planar antenna elements 10 of a first antenna group 20 on a substrate 1 is performed.
  • a placement of a series-connected defined number of planar antenna elements 10 of a second antenna group 30 on the substrate 1 is performed.
  • the invention proposes an antenna device and a method for producing an antenna device for a radar sensor, with which a robust radar sensor with defined radiation properties to be used in particular in corner regions of the motor vehicle can be realized.

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Abstract

Antennenvorrichtung (100) für einen Radarsensor (200), aufweisend: - wenigstens eine auf einer Oberfläche eines Substrats (1) angeordnete erste Antennengruppe (20) aufweisend eine seriell verschaltete definierte Anzahl von planaren Antennenelementen (10); - wenigstens eine auf der Oberfläche des Substrats (1) angeordnete zweite Antennengruppe (30) aufweisend eine seriell verschaltete definierte Anzahl von planaren Antennenelementen (10); eine Speiseleitung (12), die mit den beiden Antennengruppen (20, 30) jeweils mittig verschaltet ist; - wobei mittels der Speiseleitung (12) ein Speisesignal in die Antennengruppe (20, 30) derart einspeisbar ist, dass der ersten Antennengruppe (20) ein gegenüber der zweiten Antennengruppe (30) um 180 Grad phasenverschobenes Speisesignal zuführbar ist.

Description

Beschreibung Titel
Antennenvorrichtung für einen Radarsensor
Die Erfindung betrifft eine Antennenvorrichtung für einen Radarsensor. Die Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zum Herstellen einer Antennenvorrichtung für einen Radarsensor.
Stand der Technik
In den letzten Jahrzehnten ist die Verbreitung von Radarsensoren im
Automobilbereich signifikant gestiegen und steigert sich noch weiter. Die ersten Sensorgenerationen hatten als Ziel, die Umwelt des Fahrzeugs lediglich in einem begrenzten Winkelbereich vor dem Fahrzeug auf Entfernungen bis zu ca. 250 m zu erfassen. Diese als Frontsensoren bekannten Sensoren stellen auch in den heutigen und zukünftigen Radarsystemen einen essentiellen Bestandteil der Umwelterfassung des Automobils dar. Allerdings sind die Anforderungen hinsichtlich zu detektierender Objekte in den letzten Jahren deutlich gestiegen und in Anbetracht des aufkommenden automatisierten bzw. autonomen Fahrens wird die Anforderung an die Umwelterfassung weiter steigen.
Neben Objekten, die sich direkt vor dem Fahrzeug befinden, wird es zunehmend wichtiger, auch Objekte unter deutlich größeren Winkelablagen zu detektieren. So müssen aktuelle und zukünftige Fahrzeuge z.B. in der Lage sein, kreuzende Ziele wie beispielsweise Fußgänger, Fahrräder, Motorräder, usw. zu erfassen.
Diese Funktionalität soll mit sich in den vorderen Ecken des Fahrzeugs verbauten Sensoren, die als„Cornersensoren" oder„Ecksensoren" bezeichnet werden, bereitgestellt werden. Des Weiteren wird die Anzahl von Sensoren, die im Fahrzeughinterbau angeordnet sind, ebenfalls zunehmen. Unter Zuhilfenahme dieser Sensoren ist unter anderem eine Abdeckung eines toten Winkels, die Erfassung von schnellen überholenden Fahrzeugen und ebenfalls kreuzenden Objekten bei rückwärtigem Ausparken möglich. Anhand der genannten Beispiele wird deutlich, dass der Trend zur vollständigen Abdeckung des Sichtbereichs des LKWs mittels Radar gegeben ist.
Es ist deshalb eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Antenne für einen Radarsensor bereitzustellen, wobei die Antenne insbesondere für einen Einsatz in Ecksensoren eines Kraftfahrzeugs geeignet sein soll.
Offenbarung der Erfindung
Die Aufgabe wird gemäß einem ersten Aspekt gelöst mit einer Antennenvorrichtung für einen Radarsensor, aufweisend:
- wenigstens eine auf einer Oberfläche eines Substrats angeordnete erste Antennengruppe aufweisend eine seriell verschaltete definierte Anzahl von planaren Antennenelementen;
- wenigstens eine auf der Oberfläche des Substrats angeordnete zweite Antennengruppe aufweisend eine seriell verschaltete definierte Anzahl von planaren Antennenelementen;
eine Speiseleitung, die mit den beiden Antennengruppen jeweils mittig verschaltet ist;
wobei mittels der Speiseleitung ein Speisesignal in die Antennengruppe derart einspeisbar ist, dass der ersten Antennengruppe ein gegenüber der zweiten Antennengruppe um 180 Grad phasenverschobenes
Speisesignal zuführbar ist.
Auf diese Weise werden mit der Antennenvorrichtung zwei mittig angespeiste Gruppen von Patchelementen realisiert, die zwei symmetrisch zueinander ausgebildete Maxima realisieren, deren Hauptstrahlrichtung um einen definierten Winkel gegeneinander geneigt ist. Mit der Antennenvorrichtung kann ein
Radarsensor realisiert werden, der vorteilhaft in Eckbereichen eines Kraftfahrzeugs verwendbar ist, weil eine Abstrahl- bzw. Richtcharakteristik durch eine entsprechende Anordnung des Radarsensors relativ zum Kraftfahrzeug festgelegt werden kann. Eine Verwendung des Radarsensors ist dabei sowohl für die vorderen als auch für die hinteren Ecken des Kraftfahrzeugs möglich. Gemäß einem zweiten Aspekt wird die Aufgabe gelöst mit einem Verfahren zum Herstellen einer Antennenvorrichtung für einen Radarsensor, aufweisend die Schritte:
- Anordnen einer seriell verschalteten definierten Anzahl von planaren
5 Antennenelementen einer ersten Antennengruppe auf einem Substrat;
- Anordnen einer seriell verschalteten definierten Anzahl von planaren Antennenelementen einer zweiten Antennengruppe auf dem Substrat; und
- Anordnen einer Speiseleitung, die mit den beiden Antennengruppen
jeweils mittig verschaltet ist, auf dem Substrat, wobei die Speiseleitung0 derart ausgebildet wird, dass der ersten Antennengruppe ein gegenüber der zweiten Antennengruppe um 180 Grad phasenverschobenes
Speisesignal zuführbar ist.
Vorteilhafte Weiterbildungen der Antennenvorrichtung sind Gegenstand von
5 abhängigen Ansprüchen.
Eine vorteilhafte Weiterbildung der Antennenvorrichtung ist dadurch
gekennzeichnet, dass die beiden Antennengruppen bezogen auf die
Speiseleitung zueinander funktional punktsymmetrisch ausgebildet sind. Auf o diese Weise wird für die Antennenvorrichtung ein technisch einfaches
Realisierungskonzept bereitgestellt.
Eine weitere vorteilhafte Ausführungsform der Antennenvorrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass
5 - die erste Antennengruppe eine erste Antennenhalbgruppe und eine
zweite Antennenhalbgruppe aufweist;
dass die zweite Antennengruppe eine erste Antennenhalbgruppe und eine zweite Antennenhalbgruppe aufweist;
dass ein Phasenverschiebungselement in der zweiten Antennenhalb- o gruppe der ersten Antennengruppe angeordnet ist;
dass ein Phasenverschiebungselement in der ersten Antennenhalbgruppe der zweiten Antennengruppe angeordnet ist; und dass mittels jeweils eines Verbindungselements die Speiseleitung mit einem Verbindungspunkt der ersten und zweiten Antennenhalbgruppen5 der ersten Antennengruppe und mit einem Verbindungspunkt der ersten und zweiten Antennenhalbgruppen der zweiten Antennengruppe verschaltet ist.
Damit wird eine 180 Grad Phasenverschiebung des Speisesignals in den beiden Antennengruppen realisiert, wobei ein Phasenverschiebungselement in der
Speiseleitung vorteilhaft nicht erforderlich ist. Im Ergebnis ist dadurch eine flächensparende, kompakte Bauform der Antennenvorrichtung und damit des gesamten Radarsensors möglich. Durch die mittige Speisung der Antennenvorrichtung ist vorteilhaft eine„robuste" Nullstelle im Antenenndiagramm
realisierbar, weil Strahlungsvariationen in der xz-Ebene gering ausfallen.
Eine weitere vorteilhafte Ausbildung der Antennenvorrichtung sieht vor, dass die Verbindungselemente der Speiseleitung zu den Antennengruppen unsymmetrisch ausgebildet sind. Auf diese Weise lässt sich vorteilhaft ein Grad einer Ausbildung einer Nullstelle zwischen den beiden Maxima dimensionieren.
Vorteilhaft lassen sich dadurch Anforderungen an eine Abstrahlcharakteristik designtechnisch realisieren.
Eine weitere vorteilhafte Ausführungsform der Antennenvorrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass sie eine definierte Anzahl an weiteren Antennengruppen aufweist, wobei jeweils Untergruppen mit jeweils zwei weiteren Antennengruppen mit wenigstens einer der Antennengruppen verschaltet sind. Auf diese Weise wird eine Gruppenantenne bereitgestellt, die definierte Strahlungseigenschaften aufweist.
Eine weitere vorteilhafte Ausführungsform der Antennenvorrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass eine Anzahl von mit der ersten Antennengruppe verschalteten weiteren Antennengruppen identisch zu einer Anzahl von mit der zweiten Antennengruppe verschalteten weiteren Antennengruppen ist.
Die Erfindung wird im Folgenden mit weiteren Merkmalen und Vorteilen anhand von mehreren Figuren detailliert beschrieben. Dabei bilden alle beschriebenen Merkmale für sich oder in beliebiger Kombination den Gegenstand der Erfindung, unabhängig von ihrer Darstellung in der Beschreibung oder in den Figuren sowie unabhängig von ihrer Zusammenfassung in den Patentansprüchen oder deren Rückbeziehung. Die Figuren sind nicht unbedingt maßstabsgetreu ausgeführt, gleiche bzw. funktionsgleiche Elemente haben gleiche Bezugszeichen.
Offenbarte Vorrichtungsmerkmale ergeben sich analog aus entsprechenden offenbarten Verfahrensmerkmalen und umgekehrt. Dies bedeutet insbesondere, dass sich Merkmale, technische Vorteile und Ausführungen betreffend die Antennenvorrichtung in analoger Weise aus entsprechenden Ausführungen, Merkmalen und Vorteilen betreffend das Verfahren zum Herstellen einer Antennenvorrichtung ergeben und umgekehrt.
In den Figuren zeigt:
Verbaupositionen von Radarsensoren in einem Kraftfahrzeug; eine prinzipielle Darstellung eines Patchantennengruppe; eine prinzipielle Darstellung einer mittigen Anspeisung einer Patchantennengruppe; eine Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Antennenvorrichtung; eine mit der vorgeschlagenen Antennenvorrichtung realisierte Gruppenantenne; eine Strahlungscharakteristik der vorgeschlagenen Antennenvorrichtung;
Strahlungscharakteristiken der vorgeschlagenen Antennenvorrichtung und der Gruppenantenne; und ein prinzipielles Ablaufdiagramm einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens zum Herstellen einer
Antennenvorrichtung. Ausführungsformen der Erfindung
Fig. 1 zeigt in einer Draufsicht ein Kraftfahrzeug mit mehreren Radarsensoren 200, wobei jeweils ein Radarsensor 200 in einem der vier Eckbereiche des Kraftfahrzeugs angeordnet ist. Ein nach vorne strahlender und sensierender
Frontsensor ist nicht dargestellt. Die Radarsensoren 200 sind vorgesehen, eine Sende-/Empfangsleistung von Sende- und Empfangsantennen zu fokussieren, wobei definierte Sensierreichweiten realisiert werden. Die Radarsensoren 200 weisen jeweils eine Antennenvorrichtung (nicht dargestellt) auf, wobei die Antennenvorrichtung jeweils eine definierte Anzahl von rechteckförmigen oder quadratischen planaren Antennenelementen („Patchelemente") aufweist, die auf einem Substrat angeordnet sind und auf diese Weise an sich bekannte
Patchantennen realisieren. Eine derartige bekannte Antennengruppe ist im Prinzip in einer Draufsicht in Fig.
2 dargestellt. Planare Antennenelemente 10 realisieren bei optimaler
Ansteuerung ein Abstrahlungsmaximum orthogonal zum Substrat. Bekannte Automobilsensoren basieren auf planaren, seriell gespeisten Patchantennen- arrays bzw. -gruppen. Ein Nachteil der seriellen Speisung ist, dass sich das Antennendiagramm über Materialschwankungen, insbesondere Permittivitäts- schwankungen und über eine Variation des Frequenzbereichs ändern kann. Dies führt nachteilig dazu, dass das Antennendiagramm in Elevationsrichtung„schielt" und somit das Maximum der Strahlungscharakteristik nicht mehr in die gewünschte Richtung zeigt, wodurch ein Reichweitenverlust resultiert. Eine mögliche Abhilfemaßnahme, die zu einer erhöhten Stabilität des Richtdiagramms führt, ist eine mittig gespeiste Antennenanordnung, auf die weiter unten näher eingegangen wird.
Ausgehend von diesem Grundelement werden die eigentlichen Gruppenan- tennen für die jeweiligen Sensoren (Front, Corner, Rear) abgeleitet. Die Rear- und Cornersensoren sind jeweils in den Ecken des Fahrzeugs verbaut und sollen jeweils einen symmetrischen Winkelbereich von ca. 90° Richtung bedienen. Eine Leistungsverteilung ist hierbei allerdings nicht gleichverteilt, vielmehr liegt der Fokus darauf, die Strahlungsleistung in den äußeren Ecken zu fokussieren. Hierfür wird in der Antennenauslegung eine Strahlschwenkung der jeweiligen Sendeantenne vorgesehen. Dies hat allerdings den Nachteil, dass die Stabilität des Antennendiagramms von„schielenden" Antennen begrenzt ist und sich insbesondere das Nebenkeulenverhalten als auch die Abstrahlungsnchtung über den Frequenzbereich und Materialvariationen ändert.
Fig. 3 zeigt eine bekannte Mittenanspeisung einer derartigen Antennengruppe 20 mit zwei Antennenhalbgruppen 20a, 20b, wobei der Strang der ersten Antennenhalbgruppe 20a ein Phasenverschiebungselement bzw. Phasenverzögerungselement 1 1 aufweist. Mittels des Phasenverschiebungselements 11 wird eine Weglänge für ein über die Speiseleitung 12 eingespeistes elektrisches
Speisesignal realisiert, wodurch eine definierte Phasenverschiebung des Speisesignals in den beiden Antennenhalbgruppen 20a, 20b erzeugt wird. Im Ergebnis ist auf diese Weise in der ersten Antennenhalbgruppe 20a im Vergleich zur zweiten Antennenhalbgruppe 20b eine Phasenverschiebung von 180° generierbar, die es erlaubt, eine Strahlungscharakteristik in der xz-Ebene gleichmäßig und im Wesentlichen unbeeinflusst von Frequenzschwankungen bzw. Materialvariationen zu halten.
Die genannte mittige Antennenspeisung führt nämlich dazu, dass bei einer Änderung von Materialeigenschaften, insbesondere von Permittivität bzw. einer
Frequenzverschiebung die beiden Antennenhalbgruppen 20a, 20b in der xz- Ebene in entgegengesetzte Richtungen schielen, wodurch sich die Schieleffekte in Summe wieder kompensieren. Mittels des Phasenverschiebungselements 11 resultiert vorteilhaft also eine erhöhte Stabilität des Antennendiagramms.
Mittels der Mittenanspeisung ist eine robuste Nullstelle im Antennendiagramm erzeugbar, die im Wesentlichen unabhängig von Materialschwankungen der Antennenvorrichtung und von Frequenzschwankungen der Speisequelle ist. Dadurch ist es möglich, robuste Antennendiagramme zu generieren, die für die Verwendung zukünftiger Rear- und Cornersensoren notwendig sind. Für die
Auslegung einer derart mittig gespeisten Antenne ist somit ein 180° Phasenverschiebungselements erforderlich, um eine konstruktive Überlagerung der beiden Antennenhalbgruppen 20a, 20b zu erzielen. Für die Generierung einer Nullstelle in Azimut, d.h. bezogen auf eine Anwendung im KFZ im Wesentlichen parallel zu einer Fahrbahnoberfläche, sind zwei Antennengruppen erforderlich. Hierbei muss eine Anspeisung der beiden Antennengruppen um 180° zueinander verschoben sein. Dies kann vorteilhaft mit einer Anordnung gemäß Fig. 4 erreicht werden. Fig. 4 zeigt eine erste Ausführungsform einer vorgeschlagenen Antennenvorrichtung 100 für einen Radarsensor. Die Antennenvorrichtung 100 weist eine erste Antennengruppe 20 und eine zweite Antennengruppe 30 auf, die jeweils zwei Antennenhalbgruppen 20a, 20b, 30a, 30b aufweisen. Die beiden Antennen- halbgruppen 20, 30 werden mittels einer Speiseleitung 12 in Mittenanspeisung gespeist bzw. angeregt, wobei die Speiseleitung 12 T-förmig mit zwei kurzen
Verbindungselementen 12a, 12b zu den Antennengruppen 20, 30 ausgebildet ist. Bezogen auf einen Kreuzungspunkt der T-förmigen Speiseleitung 12 ist die Anordnung somit funktional punktsymmetrisch ausgebildet. Dies wird dadurch erreicht, dass in der ersten Antennenhalbgruppe 20b und in der zweiten Antennenhalbgruppe 30a jeweils ein Phasenverschiebungselement 1 1 angeordnet ist. Mittels einer derartigen Konfiguration können bezogen auf die yz-Ebene zwei symmetrische Hauptmaxima einer Strahlungscharakteristik erzeugt werden. Dies bedeutet, dass bezogen auf die yz-Ebene eine
Charakteristik mit zwei gegeneinander geneigten Strahlungsmaxima gebildet wird. Dies ist für die Verwendung in den sogenannten oben genannten Rear- und Cornersensoren von automotiven Radarsensoren besonders vorteilhaft, weil dort zueinander verschwenkte Abstrahlmaxima sehr nützlich sind. Die Funktionalität der Phasenverschiebungselemente 1 1 kann alternativ auch mit anderen als den dargestellten geometrischen Formen realisiert werden.
Beispielsweise ist es denkbar, dass die Phasenverschiebungselemente 11 auch anders ausgerichtet sind, kreisförmig ausgebildet sind, usw. Erkennbar ist, dass die die kurzen Querbalken bzw. Verbindungselemente 12a,
12b der Speiseleitung 12 unsymmetrisch ausgebildet sind und dadurch im Ergebnis einen Leistungsteiler realisieren. Es kann dadurch erreicht werden, dass ein ungleiches Ausmaß an elektrischer Leistung in die beiden
Antennengruppen 20, 30 eingespeist wird. Auf diese Weise ist es vorteilhaft möglich, ein Minimum zwischen den zwei genannten Hauptmaxima stärker oder schwächer auszubilden, wobei das Minimum umso stärker ausgebildet ist, je symmetrischer die beiden Verbindungselemente 12a, 12b ausgebildet sind. Die Antennenvorrichtung 100 generiert auf diese Weise in der Mitte eine
Leistungsabsenkung, und strahlt elektromagnetische Leistung definiert winkelversetzt ab, wodurch die Anwendung in den genannten Ecksensoren von Kraftfahrzeugen sehr günstig ist. Das beschriebene Antennenkonzept ist auch gut für eine MIMO-Gruppenantennenauslegung (engl, multiple input multiple output) geeignet.
Mit der beschriebenen Konfiguration ist es durch das kompakte und
verhältnismäßig verlustarme Speisenetzwerk in Form der Speiseleitung 12 möglich, einen im Vergleich zu konventionellen Ansätzen geringen Flächenbedarf für die Antennenvorrichtung 100 zu realisieren. Dies lässt sich dadurch begründen, dass ein für die Erzeugung einer 180° Phasenverschiebung notwendiges Phasenverschiebungselement nicht in den vergleichsweise kurzen Verbindungselementen 12a, 12b der Speiseleitung 12 angeordnet ist, sodass die beiden Antennengruppen 20, 30 parallel zueinander ausgerichtet platzsparend gebaut werden können.
Fig. 5 zeigt eine vorteilhafte Verwendung der genannten Antennenvorrichtung 100 für eine Gruppenantenne. Man erkennt eine Gruppenantenne mit insgesamt sechs Antennengruppen 20...70 wobei die beiden Antennengruppen 20, 30 mittig angespeist sind und wobei mit den beiden genannten Antennengruppen 20, 30 jeweils weitere Antennengruppen 40, 50 bzw. 60, 70 oberhalb und unterhalb verschaltet sind. Auf diese Weise kann eine definierte Abstrahlcharakteristik einer Gruppenantenne realisiert werden.
Fig. 6 zeigt ein Strahlungsdiagramm der Ausführungsform von Fig. 4, wobei auf ein Verlauf einer dimensionslos dargestellten Reichweite R über einem in Grad angegebenen Azimuthwinkel φ aufgetragen ist. Man erkennt, dass bei ungefähr 0° ein Minimum der Antennenvorrichtung 100 auftritt. Zwei Antennenmaxima treten bei Azimuthwinkeln von ca. +45° und ca. -45° auf, was im Ergebnis eine um ca. 90° verschwenkte Abstrahlcharakteristik realisiert und eine Anwendung in den genannten Ecksensoren von Kraftfahrzeugen vorteilhaft macht. Eine Absenkung des mittleren Minimums lässt sich durch die oben genannte
Dimensionierung der Verbindungselemente 12a, 12b realisieren.
Fig. 7 zeigt in einem gestrichelten Verlauf einen ähnlichen Verlauf der
Strahlungscharakteristik von Fig. 6 und in einem durchgezogenen Verlauf den Verlauf einer Strahlungscharakteristik der Gruppenantenne von Fig. 5. Man erkennt auch hier, dass jeweils zwei Hauptmaxima bei ca. +45° und bei ca. -45° ausgebildet sind, die ungefähr eine Ausleuchtung eines Radarsensors von ca. 90° realisieren.
Fig. 8 zeigt ein prinzipielles Ablaufdiagramm einer Ausführungsform zum
Herstellen einer Antennenvorrichtung 100.
In einem Schritt 300 wird ein Anordnen einer seriell verschalteten definierten Anzahl von planaren Antennenelementen 10 einer ersten Antennengruppe 20 auf einem Substrat 1 durchgeführt.
In einem Schritt 310 wird ein Anordnen einer seriell verschalteten definierten Anzahl von planaren Antennenelementen 10 einer zweiten Antennengruppe 30 auf dem Substrat 1 durchgeführt.
In einem Schritt 320 wird ein Anordnen einer Speiseleitung 12, die mit den beiden Antennengruppen 20, 30 jeweils mittig verschaltet ist, auf dem Substrat 1 durchgeführt, wobei die Antennengruppen 20,30 und die Speiseleitung 12 derart ausgebildet werden, dass der ersten Antennengruppe 20, 30 ein gegenüber der zweiten Antennengruppe 30 um 180 Grad phasenverschobenes Speisesignal zuführbar ist.
Zusammenfassend werden mit der Erfindung eine Antennenvorrichtung und ein Verfahren zum Herstellen einer Antennenvorrichtung für einen Radarsensor vorgeschlagen, womit ein insbesondere in Eckbereichen des Kraftfahrzeugs zu verwendender, robuster Radarsensor mit definierten Strahlungseigenschaften realisiert werden kann.
Obwohl die Erfindung vorgehend anhand von konkreten Ausführungsformen beschrieben wurde, ist sie keineswegs darauf beschränkt. Der Fachmann wird somit vorgehend auch nicht realisierte oder teilweise offenbarte Ausführungsformen realisieren, ohne vom Kern der Erfindung abzuweichen.

Claims

Ansprüche
1. Antennenvorrichtung (100) für einen Radarsensor (200), aufweisend:
- wenigstens eine auf einer Oberfläche eines Substrats (1) angeordnete erste Antennengruppe (20) aufweisend eine seriell verschaltete definierte Anzahl von planaren Antennenelementen (10);
- wenigstens eine auf der Oberfläche des Substrats (1) angeordnete zweite Antennengruppe (30) aufweisend eine seriell verschaltete definierte Anzahl von planaren Antennenelementen (10);
eine Speiseleitung (12), die mit den beiden Antennengruppen (20, 30) jeweils mittig verschaltet ist;
- wobei mittels der Speiseleitung (12) ein Speisesignal in die
Antennengruppe (20, 30) derart einspeisbar ist, dass der ersten
Antennengruppe (20) ein gegenüber der zweiten Antennengruppe (30) um 180 Grad phasenverschobenes Speisesignal zuführbar ist.
2. Antennenvorrichtung (100) nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Antennengruppen (20, 30) bezogen auf die Speiseleitung (12) zueinander funktional punktsymmetrisch ausgebildet sind.
3. Antennenvorrichtung (100) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass
die erste Antennengruppe (20) eine erste Antennenhalbgruppe (20a) und eine zweite Antennenhalbgruppe (20b) aufweist;
dass die zweite Antennengruppe (30) eine erste Antennenhalbgruppe
(30a) und eine zweite Antennenhalbgruppe (30a) aufweist;
dass ein Phasenverschiebungselement (11) in der zweiten
Antennenhalbgruppe (20b) der ersten Antennengruppe (20) angeordnet ist; dass ein Phasenverschiebungselement (1 1) in der ersten
Antennenhalbgruppe (30a) der zweiten Antennengruppe (30) angeordnet ist; und
dass mittels jeweils eines Verbindungselements (12a, 12b) die
Speiseleitung (12) mit einem Verbindungspunkt der ersten und zweiten Antennenhalbgruppen (20a, 20b) der ersten Antennengruppe (20) und mit einem Verbindungspunkt der ersten und zweiten Antennenhalbgruppen (30a, 30b) der zweiten Antennengruppe (30) verschaltet ist.
Antennenvorrichtung (100) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindungselemente (12a, 12b) der Speiseleitung (12) zu den
Antennengruppe (20, 30) unsymmetrisch ausgebildet sind.
Antennenvorrichtung (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, aufweisend eine definierte Anzahl an weiteren Antennengruppen (40...70), wobei jeweils Untergruppen mit jeweils zwei weiteren Antennengruppen (40, 50, 60, 70) mit wenigstens einer der Antennengruppen (20, 30) verschaltet sind.
Antennenvorrichtung (100) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass eine Anzahl von mit der ersten Antennengruppe (20) verschalteten weiteren Antennengruppe (40, 50) identisch zu einer Anzahl von mit der zweiten
Antennengruppe (30) verschalteten weiteren Antennengruppen ist.
Verfahren zum Herstellen einer Antennenvorrichtung (100) für einen
Radarsensor (200), aufweisend die Schritte:
- Anordnen einer seriell verschalteten definierten Anzahl von planaren
Antennenelementen (10) einer ersten Antennengruppe (20) auf einem Substrat
(1);
- Anordnen einer seriell verschalteten definierten Anzahl von planaren
Antennenelementen (10) einer zweiten Antennengruppe (30) auf dem Substrat (1); und
- Anordnen einer Speiseleitung (12), die mit den beiden Antennengruppen
(20, 30) jeweils mittig verschaltet ist, auf dem Substrat (1), wobei die
Antennengruppen (20, 30) und die Speiseleitung (12) derart ausgebildet werden, dass der ersten Antennengruppe (20) ein gegenüber der zweiten Antennengruppe (30) um 180 Grad phasenverschobenes Speisesignal zuführbar ist.
8. Verfahren nach Anspruch 7, wobei die beiden Antennengruppen (20, 30) bezogen auf die Speiseleitung (12) zueinander funktional punktsymmetrisch zueinander angeordnet werden.
9. Verwendung einer Antennenvorrichtung (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 6 in einem Radarsensor (200).
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