專(zhuān)利名稱(chēng)：用于機(jī)動(dòng)車(chē)的雷達(dá)傳感器、尤其是lca傳感器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于機(jī)動(dòng)車(chē)的雷達(dá)傳感器，其具有發(fā)射天線和饋給網(wǎng)絡(luò)，所述發(fā)射天線具有平面組合天線的形式，所述平面組合天線具有多個(gè)并排設(shè)置的天線元件，所述饋給網(wǎng)絡(luò)用于將微波功率輸送給天線元件。
背景技術(shù)：
為了在機(jī)動(dòng)車(chē)中使用而設(shè)置的雷達(dá)傳感器天線通常實(shí)現(xiàn)為HF襯底上的貼片天線。這允許雷達(dá)傳感器的成本有利的構(gòu)造。通過(guò)組合天線的使用可以在方位方面和/或在俯仰方面實(shí)現(xiàn)所期望的雷達(dá)傳感器方向特性，而不需要雷達(dá)透鏡。對(duì)于雷達(dá)信號(hào)的發(fā)射和反射信號(hào)的接收通常使用分開(kāi)的天線?？梢酝ㄟ^(guò)以下方式實(shí)現(xiàn)發(fā)射天線在方位方面的所期望的方向特性:相位相同地向多個(gè)并排設(shè)置在襯底上的天線元件輸送微波功率。然后通過(guò)干涉形成一個(gè)雷達(dá)波束，其主發(fā)射方向與襯底平面垂直地定向，并且所述雷達(dá)波束覆蓋從約-45°C至約+45°C的方位角范圍。在接收側(cè)同樣使用多個(gè)并排設(shè)置的天線元件或者貼片，但其屬于不同的接收通道，從而可以根據(jù)由不同的天線元件接收的信號(hào)之間的相位差推斷出物體的方位角。本發(fā)明尤其涉及用于機(jī)動(dòng)車(chē)的、例如LCA (Lane Change Aid:車(chē)道變換輔助)系統(tǒng)中的后向空間雷達(dá)傳感機(jī)構(gòu)，所述LCA系統(tǒng)在車(chē)道變換時(shí)輔助駕駛員，其方式是，警告駕駛員注意在自身車(chē)道或者超車(chē)車(chē)道上從后方接近的車(chē)輛。在這種情況下，雷達(dá)傳感機(jī)構(gòu)在向后方向上必須具有大的作用距離，以便也能夠及時(shí)識(shí)別快速的車(chē)輛，所述雷達(dá)傳感器另一方面必須能夠定位位于較小間距內(nèi)或者幾乎位于超車(chē)車(chē)道上的相同的水平上并且因此對(duì)于駕駛員而言位于死角中的車(chē)輛。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的任務(wù)是，提供一種簡(jiǎn)單構(gòu)造的并且成本有利的雷達(dá)傳感機(jī)構(gòu)，所述雷達(dá)傳感器能夠滿(mǎn)足上述要求。根據(jù)本發(fā)明，所述任務(wù)借助于開(kāi)頭所述類(lèi)型的雷達(dá)傳感器解決，其中所述饋給網(wǎng)絡(luò)被構(gòu)造用于向天線元件輸送具有從行的一個(gè)端部向另一個(gè)端部以恒定的增量增加的相移的微波功率。由于由不同的天線元件發(fā)射的雷達(dá)波之間的干涉，出現(xiàn)不對(duì)稱(chēng)天線圖的形成，使得具有高強(qiáng)度的微波功率的大部分在確定的方向上發(fā)射，并且同時(shí)微波功率的較小部分在高方位角下向一側(cè)發(fā)射。通過(guò)這種方式可能的是，借助一個(gè)唯一的雷達(dá)傳感器檢測(cè)自身車(chē)道上和超車(chē)車(chē)道上直至死角的后繼交通。本發(fā)明的有利構(gòu)型和擴(kuò)展方案在從屬權(quán)利要求中說(shuō)明。在一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施方式中，如此構(gòu)造所述饋給網(wǎng)絡(luò)，使得所發(fā)射的微波的振幅逐個(gè)天線元件地變化，例如從天線元件行的一個(gè)端部向相反的端部減小。由此，所發(fā)射的雷達(dá)射束的功率分配在方向角上是均勻的，從而在很大程度上閉合主瓣和旁瓣之間的定位間隙。


以下根據(jù)附圖詳細(xì)說(shuō)明本發(fā)明的實(shí)施例。圖1示出多個(gè)在未示出的襯底上設(shè)置成水平的行的天線元件的示意圖，其具有用于各個(gè)天線元件的相位分配和振幅分配的示例的說(shuō)明；圖2示出根據(jù)圖1的天線裝置、相位分配和振幅分配的天線圖；圖3示出根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式的雷達(dá)傳感器的原理圖；以及圖4示出根據(jù)本發(fā)明的LCA雷達(dá)傳感器的定位圖。
具體實(shí)施例方式在圖1中示出了 4個(gè)天線元件10、12、14、16，其以均勻的間距在未示出的HF襯底上設(shè)置成水平的行。天線元件在此表示為各個(gè)貼片。通過(guò)稍后詳細(xì)說(shuō)明的饋給網(wǎng)絡(luò)，天線元件收到微波信號(hào)，所述微波信號(hào)隨后應(yīng)作為雷達(dá)射束發(fā)射。天線元件的中心距離d在所示示例中是微波射束的波長(zhǎng)的一半(d= λ /2)。同樣在圖1中說(shuō)明了天線元件10、12、14、16的相位分配和振幅分配。參考所述行的左端部處的天線元件10 (相位=0° )，第二天線元件12具有相移60°，第三天線元件14具有相移120°，并且第四天線元件16具有相移180。相移因此以相同的增量(60° )增加，并且所述行的相反的端部處的天線元件10和16收到反相的信號(hào)。信號(hào)的振幅在天線元件行上從左向右線性地減小。如果最左邊的天線元件10的振幅歸一化為1.0，則振幅向右逐個(gè)天線元件地減小。在所示示例中，振幅對(duì)于天線元件12遞減為0.7，對(duì)于天線元件14遞減為0.5并且對(duì)于天線元件16最后遞減為0.35。圖2示出由在圖1中示出的相位分配和振幅分配造成的天線圖。圖2中的曲線18作為方位角的函數(shù)說(shuō)明由天線元件10、12、14、16發(fā)射的雷達(dá)射束的相對(duì)功率。通過(guò)由各個(gè)天線元件發(fā)射的射束分量之間的干涉，在約20°的方位角處出現(xiàn)明顯的最大值。對(duì)于更大的方位角，功率減小。與此相反，在+20°到-90°的范圍內(nèi)存在幾個(gè)次最大值，使得功率直至約-60°的范圍內(nèi)保持在相對(duì)較高的水平上。通過(guò)根據(jù)圖1的不均勻的振幅分配實(shí)現(xiàn)了天線圖中的最小值表現(xiàn)得相對(duì)較弱。圖3示出具有根據(jù)圖1的發(fā)射天線裝置的雷達(dá)傳感器的重要組件的詳細(xì)電路圖。四個(gè)天線元件10、12、14、16—起構(gòu)成發(fā)射天線Τχ。三個(gè)另外的天線元件20以不均勻的橫向間距設(shè)置并且一起構(gòu)成接收天線Rx。天線元件10-16和20分別由一列貼片22組成，微波信號(hào)同相地耦合到所述貼片中。因此，由于干涉，在俯仰方面在0°仰角(垂直于襯底)時(shí)得到具有明顯主最大值的方向特性。所述主最大值在約-45°到約+45°的角度范圍上延伸。與此相反，旁瓣僅僅微弱地構(gòu)成。與此相反，在方位方面，發(fā)射天線Tx的方向特性相應(yīng)于根據(jù)附圖2的天線圖，從而在不使用雷達(dá)透鏡的情況下，整體上得到一個(gè)在垂直線上成束的而在水平線上非對(duì)稱(chēng)扇形展開(kāi)的雷達(dá)射束。用于發(fā)射天線Tx的微波功率由振蕩器24產(chǎn)生并且通過(guò)并行的饋給網(wǎng)絡(luò)26輸送給各個(gè)天線元件10、12、14、16。所述網(wǎng)絡(luò)從振蕩器20的輸出端首先分支為兩個(gè)支路26，它們?cè)陂L(zhǎng)度上相差λ/3，即波長(zhǎng)λ的三分之一。每個(gè)支路26隨后又分支為兩個(gè)支路30或者32，它們具有分別λ/6的長(zhǎng)度差。通過(guò)這種方式實(shí)現(xiàn)在圖1中示出的相位分配。為了調(diào)整所述振幅分配，支路28、30和32之一分別包含一個(gè)所謂的阻抗變換器34，借助所述阻抗變換器以所期望的程度匹配轉(zhuǎn)發(fā)給相關(guān)的天線元件的功率。接收天線Rx的三個(gè)天線元件20與一個(gè)三通道混頻器36連接，所述三通道混頻器將從每個(gè)單個(gè)天線元件20接收的信號(hào)與由振蕩器24提供的發(fā)送信號(hào)進(jìn)行混頻。在三通道混頻器26的輸出端38上得到作為混頻結(jié)果的中頻信號(hào)，所述中頻信號(hào)的頻率相應(yīng)于由發(fā)射天線Tx發(fā)射的射束與在同一時(shí)間由接收天線Rx的相關(guān)的天線元件20接收的射束之間的頻率差。因?yàn)檎袷幤?4的頻率斜坡形地調(diào)制(FMCW雷達(dá)；Frequency ModulatedContinuous Wave:頻率調(diào)制連續(xù)波)，所以中頻信號(hào)的頻率不僅與信號(hào)傳播時(shí)間并且因此與所定位的物體的距離有關(guān)而且與多普勒頻移并且因此與物體的相對(duì)速度有關(guān)。中頻信號(hào)之間的相位差代表由不同天線元件20接收的雷達(dá)回波之間的相應(yīng)的相位差。所述相位差取決于至并排設(shè)置的天線元件20的信號(hào)路徑的不同長(zhǎng)度并且因此給出關(guān)于所定位的物體的方位角的說(shuō)明。中頻信號(hào)的分析處理本身是已知的并且在此不作詳細(xì)說(shuō)明。發(fā)射天線的天線元件10、12、14、16和接收天線的天線元件20以及饋給網(wǎng)絡(luò)26可以在微帶技術(shù)上構(gòu)造在共同的襯底上，所述襯底也容納三通道混頻器36和振蕩器24以及必要時(shí)雷達(dá)傳感器的其他組件。在圖4中示出了根據(jù)本發(fā)明的雷達(dá)傳感器42的定位區(qū)域40。所述雷達(dá)傳感器42如此安裝在機(jī)動(dòng)車(chē)44的后部中，使得方位`角0°相應(yīng)于直角坐標(biāo)系(X’，y’)的 軸，所述直角坐標(biāo)系(X’，y’)相對(duì)于車(chē)輛坐標(biāo)系(x，y)稍微旋轉(zhuǎn)(y軸相應(yīng)于車(chē)輛的向后行駛方向)。在所示示例中，雷達(dá)傳感器42是后向空間雷達(dá)傳感器、LCA系統(tǒng)的一部分，所述LCA系統(tǒng)在有意的變道時(shí)警告駕駛員注意后繼交通。在所述示例中，后繼交通由車(chē)輛46、48組成，所述車(chē)輛46、48在超車(chē)車(chē)道上接近(在此在左側(cè)交通的情況下)。如此定向所述雷達(dá)傳感器，使得其深遠(yuǎn)(以方位角+20° )的主瓣覆蓋超車(chē)車(chē)道和車(chē)輛44的自身車(chē)道的大部分。因此能夠及時(shí)檢測(cè)到例如車(chē)輛46。車(chē)輛48恰好已經(jīng)開(kāi)始超車(chē)并且對(duì)于車(chē)輛44的駕駛員而言位于死角中。然而，由于定位區(qū)域的不對(duì)稱(chēng)形狀，也還能夠檢測(cè)到車(chē)輛48。
權(quán)利要求
1.一種用于機(jī)動(dòng)車(chē)(44)的雷達(dá)傳感器，其具有發(fā)射天線(Tx)和饋給網(wǎng)絡(luò)(26)，所述發(fā)射天線具有平面組合天線的形式，所述平面組合天線具有多個(gè)并排設(shè)置的天線元件(10、12、14、16)，所述饋給網(wǎng)絡(luò)用于輸送微波功率到所述天線元件，其特征在于，所述饋給網(wǎng)絡(luò)(26)被構(gòu)造用于向所述天線元件(10、12、14、16)輸送具有從行的一個(gè)端部向另一個(gè)端部以恒定的增量增加的相移的微波功率。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的雷達(dá)傳感器，其中，所述行的相反的端部處的天線元件(10、16)被反相控制。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的雷達(dá)傳感器，其具有四個(gè)天線元件(10、12、14、16)，其中，從天線元件到天線元件的相移是60°。
4.根據(jù)上述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的雷達(dá)傳感器，其中，所述饋給網(wǎng)絡(luò)(22’)進(jìn)一步被構(gòu)造用于向所述天線元件(10、12、14、16)輸送具有不同振幅的微波功率。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的雷達(dá)傳感器，其中，所述振幅沿著所述天線元件(10、12、14、16)的行在相移增加的方向上減小。
6.一種用于機(jī)動(dòng)車(chē)的駕駛員輔助系統(tǒng)，其具有用于定位物體(46、48)的雷達(dá)傳感機(jī)構(gòu)(42)，所述物體以從小到大的縱向間距位于自身車(chē)輛(44)的后方，所述物體包括位于相鄰車(chē)道上幾乎同一水平上的物體(48)，其特征在于，所述雷達(dá)傳感機(jī)構(gòu)通過(guò)一個(gè)唯一的根據(jù)權(quán)利要求1至5中任一項(xiàng)所述的雷達(dá)傳感器(42)構(gòu)成。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于機(jī)動(dòng)車(chē)(44)的雷達(dá)傳感器，其具有發(fā)射天線(Tx)和饋給網(wǎng)絡(luò)(26)，所述發(fā)射天線具有平面組合天線的形式，所述平面組合天線具有多個(gè)并排設(shè)置的天線元件(10、12、14、16)，所述饋給網(wǎng)絡(luò)用于輸送微波功率到所述天線元件，其特征在于，所述饋給網(wǎng)絡(luò)(26)被構(gòu)造用于向所述天線元件(10、12、14、16)輸送具有從行的一個(gè)端部向另一個(gè)端部以恒定的增量增加的相移的微波功率。
文檔編號(hào)G01S13/93GK103097910SQ201180043931
公開(kāi)日2013年5月8日 申請(qǐng)日期2011年7月18日 優(yōu)先權(quán)日2010年9月14日
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