JPH10505429A - モノスタチックｆｍｃｗレーダセンサ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 本発明によれば、少なくとも１つのアンテナ給電線が誘電体レンズと接続されて相応のエコー信号を送信するようにも受信するようにも実現されている、物体を検出するための車両用モノスタチックＦＭＣＷレーダセンサが提案される。少なくとも１つのアンテナ給電線はラットレースリングまたはダブルラットレースリングを介してリング混合器に接続されているので、煩雑なサーキュレータを省略することができる。高周波構造は有利にはプレーナマイクロ導体ストリップ技術において実現されている。複数の送受信アンテナは１つの共通のレンズを介して集束されている。

Description

【発明の詳細な説明】 モノスタチックＦＭＣＷレーダセンサ 従来の技術 本発明は、請求項１の上位概念に記載の、物体を検出するための車両用ＦＭＣ Ｗレーダセンサから出発している。ＦＭＣＷレーダセンサに対して送信および受 信のために１つの共通のアンテナを使用することは既に公知である。その際送信 信号および受信信号の分離は、中空導体技術において製造されているサーキュレ ータを用いて行われる。この形式の技術は非常に煩雑で、従って特別な場合にの み使用可能であって、簡単な車両の用途には使用できない。 ヨーロッパ特許出願公開第４９８５４２号公報から更に、別個の送信アンテナ および受信アンテナが提案されているバイスタチックなＦＭＣＷレーダセンサが 公知である。この装置では確かに高価なサーキュレータを使用しないですむ。し かし、このセンサにおいて、２つの誘電体レンズを有する送信および受信のため の別個のアンテナが必要である点は不都合である。これにより同様にコストが高 くなる。 発明の利点 これに対して、請求項１の特徴部分に記載の構成を有する本発明の、１つまた は複数の物体を検出するた めの車両用ＦＭＣＷレーダセンサは、一方において送信および受信のために同一 のアンテナを使用することができるという利点を有する。他方において、送信信 号および受信信号の信号分離に対する煩雑なサーキュレータは必要でないので、 これによりＦＭＣＷレーダセンサの簡単な構成が実現される。更に、マイクロ導 体ストリップ技術によって構成が非常に煩雑でないということも特別有利である 。アンテナの煩雑な調整作業も省略される。 その他の請求項に記載の手段によって、請求項１に記載のＦＭＣＷレーダセン サの有利な実施例および改良例が可能である。誘電体ロッドアンテナによって送 信および受信の際のレンズの照射特性が改良されることは特別有利である。 レンズは有利には楕円形を有しているので、最適化されたアンテナアレイにお いて殊に、レンズが完全に照射される。これにより、車両の揺動傾きが比較的大 きい場合にも、目標を失うことがないようになる。というのは目標は常に、アン テナの放射領域内に存在するからである。 並んで配設されているアンテナ（アンテナ給電線）をレンズ軸線に対して相対 的に約４５°の角度づつ回転することによって、例えば道路上をやって来る車両 とは区別しなければならない物体の減結合が簡単に行われる。これに対して、３ つのアンテナ給電線を有す る実施例では、アンテナ給電線相互の減結合のために、真ん中のアンテナ給電線 を有利には約１３５°だけ回転して配設することができる。 更に、ガン発振器を段付きトランスを介して中空導体平面からマイクロストリ ップ平面に切り換えると有利である。これにより、高周波信号の簡単な結合が行 われる。 平均送信出力を低減するために、送信出力はランプ関数の経過に従って出力掃 引制御可能である。その場合ガン発振器はランプ時間の期間にだけその周波数が リニヤに変化される。 更に、マルチランプ法において殊に、種々様々な距離において存在する物体を 比較的簡単に検出するために、ランプ関数を台形波形状または３角波形状に実現 すると有利である。 評価回路を用いて、車両速度、間隔および走行角度のみならず、検出された物 体に対する相対間隔も突き止めることができる。 ＦＭＣＷレーダセンサをハーメチックシールされたケーシング内に組み込むこ とによって、敏感な素子は汚れおよび湿気のような外部の影響に対して保護され ている。温度変動の際に生じる圧力差を補償するために、有利にはケーシングの 外壁部に配設されている圧力補償エレメントが設けられている。これによりほぼ 一定の内圧が実現され、その結果ケーシング内での露 形成が回避される。 ＦＭＣＷレーダセンサの有利な用途は、センサを走行速度調整器と関連して使 用する場合の間隔測定でありまたは車両の駐車支援としても使用される。 図面 本発明の実施例は図面に示されておりかつ以下の説明において詳細に説明する 。その際第１図は第１の実施例を示し、第２図は実施例の断面図であり、第３図 は波形図でありかつ第４図はブロック線図を示す。 実施例の説明 第１図は、相並んで位置する３つのローブビームを有するＦＭＣＷレーダセン サのケーシング１０を示している。ローブビームは部分的に重なっていることが できかつ物体を認識することができる活性面を形成する。従って車両に使用され る場合、複数の物体も同時に検出することができる。その際、物体が車両の走行 方向に走行するのか、走行路の縁部に停止しているのかまたは向かってくるのか を区別することができる。択一的に、船舶走行にも相応の用途が設定されている 。 第２図には、モノスタチックなセンサとしてのＦＭＣＷレーダセンサの断面図 が示されている。ケーシング１０は有利にはハーメチックシールされており、１ つの側に、誘電体レンズ９に対する開口が設けられている。壁部の適当な個所に 、即ちケーシング１０の周 囲または底部に、圧力補償エレメント１３が配設されている。ケーシング１０の 内部に、基板８が設けられており、その上に真ん中の領域において少なくとも１ つの、有利には３つの相並んで位置する、共通のレンズに対する送受信アンテナ 給電線２，３，４がマイクロ導体ストリップ技術において実現されている。アン テナ給電線２，３，４はアンテナ給電線アレイ、即ちパッチアレイとしても実現 することができる。ビーム集中化のために、付加的に、誘電体のロッドアンテナ Ｓをアンテナ給電線２，３，４の少なくとも１つに取り付けることができる。更 に、安定化回路網７が設けられている。この安定化回路網によって、ガン発振器 ５の周波数がマルチランプ法に対して線形化されかつ安定化される。ガン発振器 ５とマイクロストリップ導体１との間に、段付きトランス６が設けられている。 それは、中空導体技術において製造されたガン発振器５の高周波をラテラルなマ イクロストリップ導体１の構造に変換する。この構造は基板８によって支持され る。基板８の下方に、送信信号および受信信号を評価する評価回路１１が配設さ れている。評価回路１１の下方に、接続面１２が設けられており、該接続面を介 して、相応の信号が図示されていないコネクタまたは導線において外部に導き出 されている。 送受信アンテナ給電線２，３，４は、これらが誘電体レンズ９のビーム路内に 存在するようにほぼ中央に 配設されている。よりよい整合のために、誘電体レンズ９は楕円形に実現されて いる。ビームの拡散は、左側がＬで、真ん中がＭでかつ右側がＲで示されている 。アンテナのこの配置および誘電体レンズ９の焦点距離によって、第１図に略示 されているように、相応の電磁拡散ローブが生じる。 この装置の機能を第３図および第４図に基づいて詳細に説明する。ガン発振器 ５は安定化回路網７によって制御される。安定化回路網７は第３図の波形図に示 されているように、例えば４つの側縁を有するマルチランプ法に従った図示の周 波数経過を有する周波数特性に対する曲線を予め定める周波数調整器を有する線 形化回路網を含んでいる。マルチビーム法によって有利にも、物体、例えばカー ブにおける車両のラテラルな位置決定も可能になる。機械的なビーム旋回は必要 でない。 択一的に、平均エネルギーコストを低減するために、台形波形状の周波数特性 の経過に従って、ガン発振器５の送信出力を制御することができる。この場合、 新たな測定に対してこの過程が繰り返される。更に、周波数経過を３角波形状に 実現するように設計されており、この場合２つの台形側縁における屋根部分が省 略されている。この形式の制御は有利には、一般にＶＣＯ発生器として公知であ る電圧制御される周波数発生器によって行われる。通例、ガン発振器５は中空導 体技術によって製造される。その出力側はマイクロストリップ導体１のラテラル 構造の入力側５２に結合されている。ミリメートル波は、３つの並列に接続され たラットレースリング４３における相応の導線を介して該リングに接続されてい る送受信アンテナ給電線２，３，４、所謂パッチないしパッチアレイに結合され る。パッチの前に、誘電体レンズ９のよりよい照射を実現するために、付加的に 誘電体ロッドアンテナＳを取り付けることができる。複数のパッチをアレイの形 に配設することによって同様にレンズ９のよりよい照射が実現される。 ラットレースリング４３はダブルラットレースリングとして実現することもで きる。これらは、マイクロストリップ導体技術において、送受信アンテナ２，３ ，４が結合されているラテラルなリングとして実現されている。これらは、送受 信信号の減結合および混合のために用いられる。パッチアレイの３つの送受信ア ンテナはそれぞれ、それぞれのラットレースリング４３に接続されている。３つ の送受信アンテナ２，３，４から放射されるレーダビームは例えば、前を走行す る車両によって反射されかつレンズ９を用いて再び送受信アンテナ２，３，４に 集束される。信号は３つのラットレースリング４３およびリング混合器４４を介 して引き続く信号処理のために３つの出力側５３に達する。リング混合器４４を 介してガン発振器５のエネ ルギーの一部が分岐されかつベースバンドに戻し混合される。ガン発振器５の周 波数は法的な規定に依存している。それは例えば７６および７７ＧＨｚの間の周 波数領域にある。この周波数領域において、電磁振動の僅かな大気減衰しか生じ ないので、小さな信号レベルでも約１５０ｍという十分な到達範囲が実現される 。使用されるマルチランプ法におけるガン発振器の周波数の線形化はそれ自体公 知であるので、従って詳細に説明する必要はない。周波数偏移の線形化は回路技 術的に、周波数調整ループにおいて行うことができる。択一的に、ヒルベルト変 換を用いて、線形性偏差およびランプ関数の相応の補正を決定することができる 。この方法は例えば、ドイツ連邦共和国特許出願公開第４０４０５７２号から公 知である。 マイクロストリップ導体１の構造の出力側５３に現れる、個々の送受信アンテ ナ２，３，４の受信信号は有利には３つの別個のチャネルにおいて評価される。 その理由は、これら信号がその中に検出された物体を有する種々の受信ローブに 相応しているからである。このために基板８に信号がまず、増幅器４６を介して 増幅され、低域フィルタ４７においてフィルタリングされかつ後置接続されてい る重み付けフィルタ４８において、受信される信号の距離に依存した振幅低下が 補償されるように変化される。ＡＤ変換器４９におけるＡＤ変換後、評価部５０ において高速フーリエ変換 に従って信号評価が行われる。このことは有利には、計算機において相応の制御 プログラムによって実施される。送信されかつ同時に受信される波の周波数差か ら、１つないし複数の物体までの間隔が計算される。物体の速度は、第３図に示 されている上昇しかつ下降する側縁の期間の周波数差の差から計算される。生成 された３つのスペクトルの振幅評価によって、位置探査フィールドに存在するす べての物体の角度位置のラテラルな分解能が計算される。 本発明の別の実施例において、ＡＤ変換器、信号プロセッサ並びにフィルタお よび増幅器をユーザ固有の回路、ＡＳＩＣとして実現するようにしている。この 場合この評価回路１１は、マイクロストリップ導体１とは別個に基板８に配設さ れている。評価部５０の出力側に、バス５１，例えばＣＡＮバス（コンピュータ ・エリア・ネットワーク）がも受けられており、これを介して求められた値が相 応の装置、例えば車両の指示部または制御装置に転送される。その際バス５１に 対する接続は、第２図に示されているように、接続面１２において行われる。 殊に、ＦＭＣＷレーダセンサを走行速度調整器および／または駐車支援の制御 のために使用するように考案されている。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＤＥ， ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，ＩＴ，Ｌ Ｕ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＪＰ，ＫＲ，ＵＳ (72)発明者 ポール ロウブリッジ イギリス国 リンカーン エルエヌ６ ３ アールエヌ ウッドウエル クローズ 18 (72)発明者 ブライアン プライム イギリス国 リンカーン エルエヌ６ ９ アールイクス ノース ハイケハム ラン グリー ロード ３ (72)発明者 コリン ナシュ イギリス国 リンカーン エルエヌ２ ４ アールイクス グリートウエル ロード 62 (72)発明者 デイヴィッド ドーソン イギリス国 ワディントン エルエヌ５ ９ビーワイ ホリーウエル ロード 122

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．ケーシングと、ガン発振器と、誘電体レンズに配向されている、電磁ミリ メートル波に対する少なくとも１つ、有利には３つのアンテナ（アンテナ給電線 ）と、評価回路とを有する１つまたは複数の物体の検出のための車両用ＦＭＣＷ レーダセンサにおいて、 前記少なくとも１つのアンテナ（２，３，４）は相応のエコー信号の送信並びに 受信のために構成されており、 前記少なくとも１つのアンテナ（２，３，４）はラットレースリング（４３）ま たはダブルラットレースリングを介してリング混合器（４４）に接続されており かつ 前記少なくとも１つのアンテナ（２，３，４）、前記ラットレースリング（４３ ）ないしダブルラットレースリングおよび／または前記リング混合器（４４）は プレーナマイクロ導体ストリップ技術において実現されている ことを特徴とするＦＭＣＷレーダセンサ。 ２．前記アンテナ（２，３，４）と前記レンズ（９）との間に、誘電体ロッド アンテナ（Ｓ）が配設されている 請求項１記載のＦＭＣＷレーダセンサ。 ３．前記少なくとも１つのアンテナ（２，３，４） はアンテナアレイとして有利には楕円形に形成されているレンズを照射するよう に実現されている 請求項１または２記載のＦＭＣＷレーダセンサ。 ４．隣接するアンテナ（２，３，４）は前記レンズ（９）の中心軸線に対して 約４５°の角度において回転されている 請求項１から３までのいずれか１項記載のＦＭＣＷレーダセンサ。 ５．３つのアンテナ（２，３，４）のうち真ん中のアンテナは前記レンズ（９ ）の中心軸線に対して約１３５°の角度において回転されている 請求項１記載のＦＭＣＷレーダセンサ。 ６．前記ガン発振器（４５）の送信エネルギーは段付きトランスを介して中空 導体面からマイクロストリップ導体面に入力結合可能である 請求項１から５までのいずれか１項記載のＦＭＣＷレーダセンサ。 ７．前記ガン発振器（４５）はランプ関数の経過に従って出力掃引制御可能で ある 請求項１から６までのいずれか１項記載のＦＭＣＷレーダセンサ。 ８．前記ランプ関数は台形波形状または３角波形状に実現されている 請求項７記載のＦＭＣＷレーダセンサ。 ９．前記評価回路（１１）は、前記送信周波数およ び受信周波数をドプラーシフトを考慮して比較しかつそこから検出された物体に 対する相対間隔を突き止める 請求項１から８までのいずれか１項記載のＦＭＣＷレーダセンサ。 10．前記ケーシング（１０）はハーメチックシールされておりかつ有利にはそ の外壁部に圧力補償エレメント（１３）を有している 請求項１から９までのいずれか１項記載のＦＭＣＷレーダセンサ。 11．該ＦＭＣＷレーダセンサは走行速度調整器または駐車支援の制御のために 使用可能である 請求項１から１０までのいずれか１項記載のＦＭＣＷレーダセンサ。