專利名稱：具有至少一個平面天線裝置的雷達(dá)傳感器設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種具有至少一個平面天線裝置的雷達(dá)傳感器設(shè)備，所述至少一個平面天線裝置具有多個垂直定向的并且作為稀疏陣列彼此以確定的間距平行地設(shè)置在一個平面內(nèi)的天線列，所述天線列分別具有至少兩個線饋電的貼片元件。此外，本發(fā)明還涉及一種設(shè)備，尤其是機(jī)動車的駕駛員輔助系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
在機(jī)動車上越來越多地使用用于在駕駛員輔助系統(tǒng)的范疇內(nèi)檢測交通環(huán)境的雷達(dá)傳感器，例如用于雷達(dá)支持的間距調(diào)節(jié)(Adaptive Cruise ￡ontrol_Systeme/ACC :自適應(yīng)巡航控制系統(tǒng))ο例如由Robert Bosch GmbH(羅伯特·博世有限公司)的((Adaptive Fahrgeschwindigkeitsregelung ACC))(自適應(yīng)行駛速度調(diào)節(jié)ACC)(黃色系列，2002年版) 中公開了這種行駛速度調(diào)節(jié)系統(tǒng)。由于其平面結(jié)構(gòu)和易于制造性(例如借助蝕刻方法)，所謂的平面天線裝置或貼片天線尤其適于以上所述的雷達(dá)傳感器中的應(yīng)用。這種天線涉及一些進(jìn)行發(fā)射的諧振器 (天線元件或者貼片元件/貼片)的平面布置，這些諧振器分別具有定義的振幅和相位。各個貼片元件的輻射圖的疊加得到最終的天線輻射圖，其中，行負(fù)責(zé)方位角的特征而列負(fù)責(zé)仰角的特征。天線元件通常設(shè)置成垂直定向的天線列。在汽車領(lǐng)域中很多用于環(huán)境檢測的雷達(dá)傳感器使用這種平面天線方案。平面天線方案的優(yōu)點(diǎn)在于最終實(shí)現(xiàn)較小的雷達(dá)傳感器結(jié)構(gòu)深度。由此不僅在雷達(dá)傳感器的安裝位置方面實(shí)現(xiàn)更大的靈活性，而且通過安裝在車輛的側(cè)面區(qū)域中實(shí)現(xiàn)新的應(yīng)用區(qū)域。除結(jié)構(gòu)尺寸以外，雷達(dá)傳感器的制造成本當(dāng)然也非常重要。恰恰在單個通道上實(shí)施信號分析(無HF 波束成形)的平面天線方案中，所使用的混頻器的數(shù)量是較大的成本因素。在此，天線貼片的布置和數(shù)量非常重要。已知的具有平面天線裝置的雷達(dá)傳感器通常具有均勻線性陣列 (Uniform Linear Array ULA)的結(jié)構(gòu)。在此,具有貼片元件的天線列等間距地布置,所述間距通常位于空氣中的波長的一半(λ/2)的范圍內(nèi)。為了通過雷達(dá)傳感機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)盡可能良好的角度精度，天線孔徑是決定性的因素。 天線孔徑越大，則角度精度越好。如果設(shè)有如同在迄今已知的具有均勻線性陣列結(jié)構(gòu)的雷達(dá)傳感器中那樣的天線孔徑，則需要大量的混頻器，這導(dǎo)致更高的感測器總體成本。在DE 100 36 131Α1中提出了一種用于檢測機(jī)動車的周圍環(huán)境中的交通情況的雷達(dá)傳感器，其具有載波單元并且具有貼片天線的滿子陣列和貼片天線的稀疏子陣列的組合形式的貼片天線陣列。然而，貼片天線存在冗余，即多次測量信號關(guān)系。發(fā)明公開根據(jù)本發(fā)明，提出一種雷達(dá)傳感器設(shè)備，其具有至少一個平面天線裝置，所述至少一個平面天線裝置具有多個垂直定向并且作為稀疏陣列平行地彼此間隔確定間距地設(shè)置在一個平面內(nèi)的天線列，這些天線列分別具有至少兩個線饋電的貼片元件，其中，天線列的稀疏陣列如此以最小冗余實(shí)現(xiàn)，使得在所述稀疏陣列中所述天線列彼此的確定間距的集合至少一次但以最小可能的數(shù)量具有一個具有天線列相同天線孔徑和相同特性的平面天線裝置的相對應(yīng)的非稀疏陣列的兩個任意的天線列之間的所有不同間距。通過所述措施，在使用所謂的天線列的最小冗余陣列(MRA)的情況下實(shí)現(xiàn)了所需的角度唯一性和的角度精度之間的很好折衷。在此，不是等距地而是在考慮最小冗余原則的情況下以稀疏陣列來實(shí)施具有貼片元件的天線列的布置。這有利地導(dǎo)致天線列或者貼片元件以及所需的混頻器的數(shù)量的顯著減少，從而實(shí)現(xiàn)雷達(dá)傳感器制造時的成本降低。通過天線列之間的每個間距一即每個相位關(guān)系至少一次但盡可能少地出現(xiàn)，實(shí)現(xiàn)了最小冗余。必須存在具有同一孔徑的平面天線裝置的傳統(tǒng)的或者非稀疏的陣列的天線列的任意組合的全部不同間距，以便保證唯一性。天線列彼此的確定間距可以分別是一個恒定的基本間距的整數(shù)倍。有利的是，所述恒定的基本間距小于或等于空氣中的波長的一半。則對于+/-90度的范圍實(shí)現(xiàn)唯一性。在權(quán)利要求4中給出了一種裝置，尤其是機(jī)動車的駕駛員輔助系統(tǒng)。


以下根據(jù)附圖原理性地描述本發(fā)明的實(shí)施例。附圖示出圖I :機(jī)動車中的駕駛員輔助系統(tǒng)或自適應(yīng)速度調(diào)節(jié)設(shè)備的重要組件的示意圖；圖2 :根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的具有四個天線列的平面天線裝置的陣列示意圖；圖3 :根據(jù)本發(fā)明的雷達(dá)傳感器設(shè)備的第一實(shí)施例的具有三個天線列的平面天線裝置的陣列示意圖；以及圖4 :根據(jù)本發(fā)明的雷達(dá)傳感器設(shè)備的第二實(shí)施例的具有四個天線列的平面天線裝置的陣列示意圖。
具體實(shí)施例方式在圖I中示出的具有作為駕駛員輔助系統(tǒng)的自適應(yīng)速度調(diào)節(jié)設(shè)備11的機(jī)動車10 作為物體探測傳感器具有安裝在機(jī)動車10的前部上的雷達(dá)傳感器設(shè)備12，在所述雷達(dá)傳感器的殼體中還安置有自適應(yīng)速度調(diào)節(jié)設(shè)備11的控制裝置14。雷達(dá)傳感器設(shè)備12用于探測機(jī)動車10的周圍環(huán)境中的物體。雷達(dá)傳感器設(shè)備12與控制裝置14連接?？刂蒲b置14 通過數(shù)據(jù)總線16 (CAN，MOST等等)與電子驅(qū)動控制單元18、制動系統(tǒng)控制單元20以及人機(jī)接口的HMI控制單元22連接。在其他未示出的實(shí)施例中，控制單元14和HMI控制單元 22也可以集成在自適應(yīng)速度調(diào)節(jié)設(shè)備12的控制裝置中，尤其是集成在一個共同的殼體中。雷達(dá)傳感器設(shè)備12借助于多射束雷達(dá)來測量位于機(jī)動車10前面的物體的距離、 相對速度和方位角，所述物體反射雷達(dá)波。在控制裝置14中分析處理以規(guī)則的時間間隔 (例如每IOms)接收到的原始數(shù)據(jù)，以便辨認(rèn)和跟蹤各個物體，尤其是以便識別在自己行車道上直接在前行駛的車輛并且將其選擇為目標(biāo)物體。如從圖I中還可以看出，根據(jù)本發(fā)明的雷達(dá)傳感器設(shè)備12具有平面天線裝置，所述平面天線裝置具有天線列15b至15h的陣列15. 2或15. 3 (參見圖3和4)。圖2示出根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的平面天線裝置或者非稀疏陣列15. 1，其具有四個垂直定向的并且平行地彼此間隔地設(shè)置在一個平面內(nèi)的天線列15a。天線列15a彼此以相等的、即恒定的基本間距布置，所述基本間距等于空氣中的波長λ的一半。如從圖2中可以看到， 作為不同的間距給出了 O. 5 ·空氣中的波長λ、I. O·空氣中的波長λ和I. 5·空氣中的波長λ O在圖3中示出了根據(jù)本發(fā)明的雷達(dá)傳感器設(shè)備12的第一實(shí)施方式的平面天線裝置，其具有三個垂直定向的并且作為稀疏陣列15. 2平行地彼此間隔確定間距地設(shè)置在一個平面內(nèi)的天線列15b、15c和15d，這些天線列分別具有多個線饋電的貼片元件23。天線列 15b、15c和15d的稀疏陣列15. 2如此以最小冗余實(shí)現(xiàn)，使得在稀疏陣列15. 2中天線列15b、 15c和15d彼此的確定間距的集合至少一次但以最小可能的數(shù)量具有(具有天線列15a的相同天線孔徑和相同特性的)平面天線裝置的圖I中的相對應(yīng)的非稀疏陣列15. I的兩個任意天線列15a之間的所有不同間距。如從圖3中還可以看出，在此在天線列15b和15c 之間設(shè)有O. 5 ·空氣中的波長λ的間距，在天線列15c和15d之間設(shè)有I. O ·空氣中的波長λ的間距。此外，在天線列15b和15d之間留有I. 5 ·空氣中的波長λ的間距。在圖4中示出了根據(jù)本發(fā)明的雷達(dá)傳感器設(shè)備12的第二實(shí)施方式的平面天線裝置，其具有四個垂直定向并且作為稀疏陣列15. 3平行地彼此間隔確定間距地設(shè)置在一個平面內(nèi)的天線列15e、15f、15g和15h。如從圖4中可以看出，在此在天線列15e和15f之間設(shè)有O. 5 ·空氣中的波長λ的間距，在天線列15f和15g之間設(shè)有I. 5 ·空氣中的波長λ 的間距，在天線列15g和15h之間設(shè)有1.0 ·空氣中的波長λ的間距。此外，在天線列15e 和15g之間留有2.0 ·空氣中的波長λ的間距，在天線列15f和15h之間留有2. 5 ·空氣中的波長λ的間距，并且在天線列15e和15h之間留有3.0 ·空氣中的波長λ的距離。天線列15a至15g彼此的確定間距分別是恒定的基本間距——即空氣中的波長λ 的一半的整數(shù)倍。
權(quán)利要求
1.雷達(dá)傳感器設(shè)備(12)，所述雷達(dá)傳感器設(shè)備具有至少一個平面天線裝置，所述至少一個平面天線裝置具有多個垂直定向并且作為稀疏陣列(15. 2，15. 3)平行地彼此間隔確定間距地設(shè)置在一個平面內(nèi)的天線列(15b至15h)，這些天線列分別具有至少兩個線饋電的貼片元件(23)，其特征在于，天線列(15b至15h)的所述稀疏陣列(15.2,15. 3)如此以最小冗余實(shí)現(xiàn)，使得在所述稀疏陣列(15. 2，15. 3)中所述天線列(15b至15h)彼此的所述確定間距的集合至少一次但以最小可能的數(shù)量具有一個具有天線列(15a)的相同天線孔徑和相同特性的平面天線裝置的相對應(yīng)的非稀疏陣列(15. I)的兩個任意天線列(15a)之間的所有不同間距。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的雷達(dá)傳感器設(shè)備，其特征在于，所述天線列(15b至15h)彼此的確定間距分別是一個恒定的基本間距的整數(shù)倍。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的雷達(dá)傳感器設(shè)備，其特征在于，所述恒定的基本間距小于或等于空氣中的波長(λ)的一半。
4.裝置，尤其是機(jī)動車(10)的駕駛員輔助系統(tǒng)(11)，其具有至少一個根據(jù)權(quán)利要求I、 2或3所述的用于探測所述機(jī)動車(10)的周圍環(huán)境中的物體的雷達(dá)傳感器設(shè)備(12)和一個控制裝置(14)，所述控制裝置與所述至少一個雷達(dá)傳感器設(shè)備(12)連接。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種雷達(dá)傳感器設(shè)備，其具有至少一個平面天線裝置，所述至少一個平面天線裝置具有多個垂直定向并且作為稀疏陣列(15.2)平行地彼此間隔確定間距地設(shè)置在一個平面內(nèi)的天線列(15b，15c，15d)，這些天線列分別具有至少兩個線饋電的貼片元件(23)，其中，天線列(15b，15c，15d)的稀疏陣列(15.2)如此以最小冗余實(shí)現(xiàn)，使得在稀疏陣列(15.2)中所述天線列(15b，15c，15d)彼此的確定間距的集合至少一次但以最小可能的數(shù)量具有一個具有天線列的相同天線孔徑和相同特性的平面天線裝置的相對應(yīng)的非稀疏陣列的兩個任意天線列之間的所有不同間距。
文檔編號H01Q21/12GK102612658SQ201080041611
公開日2012年7月25日 申請日期2010年7月16日 優(yōu)先權(quán)日2009年9月16日
發(fā)明者G·屈恩勒, V·格羅斯 申請人:羅伯特·博世有限公司