SE520130C2 - Radarsystem för motorfordon - Google Patents

Description

20 25 520 130 2 elektromagnetiska vågorna, vilket i värsta fall kan leda till felfunktion eller bortfall av radarsystemet. Detta problem uppkommer också oberoende av om det vid den använda radam rör sig om en mikrovågsradar, såsom i den ovan angivna skriften, eller om en laserradar.

Uppgift, lösning och fördelar hos uppfinningen.

Avsikten med föreliggande uppfinning är därför att föreslå ett radarsystem för motor- fordon, vilket är anpassat till de speciella omgivnings- och väderförhållanden, som fö- religger vid användning i ett motorfordon och speciellt i dettas för smuts utsatta om- råde. Speciellt skall funktionsnedsättningar genom nedsmutsning och avlagringar på en yttre, dielektrisk tillslutning i radarsystemets strålgång upptäckas och eventuellt undan- röjas.

Enligt uppfinningen löses denna uppgift i ett radarsystem av inledningsvis beskriven typ, genom att det har de i kravet l:s kännetecknande del angivna kännetecken. Härvid är arrangemanget så dimensionerat och/eller anordnat, att dess inverkan på de elektromagnetiska vågornas strålgång är försumbar.

Företrädesvis är den yttre dielektriska kroppen i radarsystemets strålgång utformad som lins och tjänstgör därmed samtidigt till fokusering eller spridning av de genom- trängande elektromagnetiska vågoma.

Ett så dimensionerat, elektriskt ledande arrangemang kan nu i sig själv eller i kombi- nation utnyttjas för att uppvärrna den dielektriska kroppen, detektera på denna avlagrad smuts och beläggningar och/eller genomföra en funktionskontroll av radarsystemet. 10 15 20 25 30 520 iso Allt efter önskad användning kan eller skall detta ledande arrangemang vara beläget på den dielektriska kroppens insida, dvs. den sida, som är vänd mot sän- dar-/mottagarelementen eller inuti själva den dielektriska kroppen.

En fördel hos systemet enligt uppfinningen är att det till att börja med löser den upp- ställda uppgiften, dvs. det garanterar säker och tillförlitlig funktion även under de på- frestande omgivningsbetingelser, som uppstår vid användning i eller på ett motorfor- don. Exempelvis kan det elektriskt ledande arrangemanget genomströmmas av en upp- värmningsstrröm och därigenom befria den dielektriska kroppen från beläggningar så- som is, snö eller snösörja. Med hjälp av en uppvärmningsström kan också den dielekt- riska kroppen torkas eller hållas torr.

Om man uppdelar det elektriskt ledande arrangemanget i åtminstone två fiån varandra skilda delar kan graden av nedsmutsning eller beläggning på den dielektriska kroppen bestämmas. Härvid måste det ledande arrangemanget naturligtvis befinna sig på den dielektriska kroppens utsida. Nu mäts det elektriska motståndet och kapacitansen mellan de båda skilda delarna av arrangemanget. Båda storhetema ingår i den så kalla- de förlustvinkeln tan ö hos ett beläggningsmaterial. Ur detta kan i sin tur en indikation på beläggningens dämpningsegenskaper härledas.

Speciellt fördelalctig är en kombination av dessa båda nänmda användningsmöjligheter. Å ena sidan kan i beroende av en konstaterad nedsmutsning resp. en konstaterad be- läggning inkopplas en uppvärmningsström, som genomströmmar det elektriskt ledande arrangemanget. Å andra sidan kan genom uppdelningen i åtminstone två områden upp- värmningseffekten varieras på ett enkelt sätt, exempelvis för snabb frivärmning av en isbelagd lins med en hög uppvärmningseffekt och en därtill anslutande fiihållning av linsen med reducerad uppvännningseffekt.

Om åtminstone en del av det elektriskt ledande arrangemanget bildar en löptidsledning, kan på enkelt sätt radarsystemets funktion kontrolleras med hjälp av en målsirnulation.

För detta ändamål inmatas en radarpuls resp. en del av en radarpuls i denna ledning. 10 15 20 25 30 520 1430 Vid ett bistatiskt radarsystem inkopplas denna puls i mottagarantennen sedan den ge- nomlöpt ledningen. Vid ett monostatiskt system tillslutes ledningen reflekterande vid sitt slut och den inmatade pulsen återkastas därigenom åter i riktning till den ena kom- binerade antennen. Till följd av den i varje fall kända signallöptiden hos ledningen er- hålles en kontrollsignal för funktionskontroll av radarsystemet.

Speciellt fördelaktigt är att ett arrangemang enligt uppfinningen kan framställas mycket enkelt och ekonomiskt på den dielektiiska kroppen. Exempelvis kan ledarbanoma vid en kropp av keramik anbringas medelst tillräckligt känd tjockskiktsteknologi. Vid kroppar av plast kan ledarbanoma mycket prisvärt påtryckas med likaledes kända för- faranden.

Beskrivning av utföringsexempel.

Nedan beskrivs ett flertal utföringsexerrrpel av uppfinningen under hänvisning till åtföl- jande ritning. På denna visar fig. 1 ett radarsystem enligt uppfinningen i tvärsnitt, fig. 2 en vy framifrån av ett radarsystem med ett arrangemang enligt uppfinningen för uppvärmning, fig. 3a och b tvärsnitt av uppfinningsenliga, företrädesvis linsformiga dielektriska hoppar, fig. 4a och b ett radarsystem med en uppfinningsenlig löptidledning för fimktionskont- roll, sett framifrån, fig. 5 en vy framifrån av ett radarsystem med ett kombinerat arrangemang för upp- värmning och funktionskontroll, fig. 6 en vy framifrån av ett radarsystem med ett uppfmningsenligt arrangemang för detektering av beläggningar, och fig. 7 en vy framifrån av ett radarsystem med ett kombinerat, uppfinningsenligt arran- gemang för detektering av beläggningar och för uppvärmning.

Fig. 1 visar ett tvärsnitt genom ett uppfinningsenligt radarsystem i ett hus 10. I strål- riktningen 13 för den elektromagnetiska stråhiingen är huset 10 tillslutet medelst en 10 15 20 25 30 520 1§0 dielektrisk kropp 11. Denna bildar ett fönster för de elektromagnetiska vågorna och skyddar därigenom radarsystemet från ytue inverkan av väder och vind. Inom huset 10 fmns sändar-/mottagarelement 12 liksom en byggenhet 14 med ett flertal olika bygg- element 15. Den dielektriska kroppen 11 är enligt en föredragen vidareutveckling av uppfinningen linsformad och tjänstgör samtidigt till fokusering av de elektromagne- tiska vågorna. På dess insida, dvs. den sida, som är vänd mot sändar/mottagarele- menten 12, är ett arrangemang av elektriskt ledande banor 16 anbragt.

F ig. 2 visar framifrån eller uppifrån det uppfinningsenliga radarsystemet ur fig. 1 med huset 10 och den dielektriska kroppen ll. På eller altemativt innanför den dielektriska kroppen ll finns ett arrangemang 21 av en meanderfonnad, elektriskt ledande bana.

Bredden hos denna bana uppgår därvid maximalt till M 10. Avståndet mellan två bred- vid varandra löpande banor är åtminstone M4. För en här som exempel antagen polari- sationsriktning hos de elektromagnetiska vågoma av 45° lutande åt höger sträcker sig de enskilda banoma övervägande 450 åt vänster. Övervägande betyder härvid, att de korta förbindelserna mellan två parallellt löpande banor naturligtvis awiker från denna huvudriktriing. Början och slut på det meanderforrniga arrangemanget 21 är utförda som anslutningskontakter 22. Här kan ström irimatas för att på detta sätt uppvärma den dielektriska kroppen 11.

Fig. 3a och b visar den i motsvarighet till den föredragna vidareutvecklingen av upp- frnningen linsfonnad dielektriska kroppen i tvärsnitt. Fig. 3a visar härvid en plankon- vex lins 30, på vars konvexa yta ett meanderforrnigt arrangemang 31 enligt fig. 2 är anbragt. Fig. 3b visar en konvex lins 32 med på båda sidor välvda ytor. Det elektriskt ledande arrangemanget 33 befmner sig i ett plan mellan de båda välvda ytorna. För tillverkning kan denna lins exempelvis vara sarnmansatt av två separata plankonvexa linser. Härvid kan de båda hålfterna M1 och M2 bestå av olika material. Dessutom kan ett arrangemang enligt uppfinningen naturligtvis även vara anbragt på insidan av en lins. Ett exempel på detta visas i tvärsnittsvyn i fig. 1. Det är även möjligt att realisera uppfinningen med godtyckliga andra linsforiner. 10 15 20 25 30 520 130 6 Fig. 4a och b visar likaledes en planvy av ett uppfinningsenligt radarsystem med ett hus 10 och en dielektrisk kropp 11. Elektriskt ledande arrangemang 40 och 43 är ut- formade som löptridledning. De befmner sig för kontroll av radarsystemet företrädesvis på den dielektriska kroppens 11 utsida. I frg. 4a är löptidledningen 40 anordnad ring- forrnigt i kantornrådet av strålgången för de elektromagnetiska vågorna. Av detta skäl kan man här avstå från ett inbördes avstånd om åtminstone M4 mellan de enskilda ba- norna. I detta fall behöver ej heller hänsyn tagas till ifrågavarande polarisationsrikt- ning. Med 41 betecknas en som patchelement utförd inmatningspurrkt. Med 42 beteck- nas löptidledningens ände, vilken för det här som exempel betraktade, monostatiska radarsystemet är tillsluten reflekterande, dvs. antingen är frisvängande eller kortsluten.

I fig. 4b är en löptidledning anordnad meanderforrnigt utanför de elektromagnetiska vågomas strålgång. Endast en inmatningspunkt 44, vilken likaledes som exempel är utförd som patchelement, befinner sig i strålgången. Vid ett bistatiskt radarsystem skulle ledningens 43 ände ävenledes kunna vara utförd som patchelement och på detta sätt koppla över den inmatade effekten till motsvarande mottagarantenn. För det här visade monostatiska radarsystemet är ledningsänden 43 åter avslutad reflekterande.

Alternativt kan inkopplingen av en radarpuls för teständamål även ske genom en gal- vanisk förbindelse mellan löptidledningen 40, 43 och en sändar-/mottagaranordning hos radarsystemet. Återledaren hos löptidledningen 40, 43 är alltefter önskan realiserad antingen liksom vid en mikroremsledning som ledande yta på en baksida av den dielektriska kroppen 11 eller som koplanarledning. Liksom vid trådantenner kan alltefter de konkreta utföran- det en återledare helt undvaras.

En arman realisering av en löptidledning visas i fig. 5. I detta exempel är löptidled- ningen kombinerad med det uppvärmbara, meanderforrniga arrangemanget enligt fig. 2. Sarnrna hänvisningssiffror syftar på motsvarande sätt på beskrivna komponenter hos radarsystemet. Därtill kommer här i mitten av det meanderformiga arrangemanget en inmatningspunkt 51 i form av en patchantenn och två avkopplingsnätverk 52 vid början och slutet av arrangemanget. Avkopplingsnätverken 52 låter en uppvärm- 10 15 20 25 30 520 1307 ningsström i form av likström passera. Samtidigt bildar de emellertid kortslutning för de högfrekventa rnikrovågsigrralerna. Mikrovågsignaler reflekteras därför av avkopp- lingsnätverken 52.

Avkopplingsnätverken 52 realiseras företrädesvis av bredbandiga, så kallade ”radial stubs”, dvs. cirkelsegrnentforrniga ledningsstrukturer motsvarande det som visas i fig. 5. Enligt en föredragen vidareutveckling av detta utföringsexempel innehåller av- kopplingsnätverket 52 pindioder, med vars hjälp deras avslutningsimpedans kan för- ändras. Företrädesvis är avkopplingnätverken in- och urkopplingsbara med dessa. Även fig. 6 visar i planvy ett uppfrnrringsenligt radarsystem med ett hus 10 och en di- elektrisk kropp 11. Den dielektriska kroppen 11 övertäckes av två karnfonnade arran- gemang 61 och 62, som fmgerliknande griper tätt in i varandra men ej berör varandra.

För âskådlighets skull är härvid arrangemanget 61 visat med streckprickade linjer. Även här rör det sig emellertid om en elektriskt sammanhängande struktur. Mellan de båda inbördes ingripande arrangemangen 61 och 62 kan ett motstånd R och en kapaci- tans C mätas. Dessa är beroende av förlustvinkeln tan ö hos materialet mellan de båda arrangemangen och därmed även av förlustvinkeln tan 8 hos en eventuellt förefintlig beläggning. På detta sätt kan signaldärnpningen hos en beläggning och därmed graden av nedsmutsning bestämmas. Naturligtvis måste det elektriskt ledande arrangemanget 61, 62 för denna användning vara anbragt på utsidan av den dielekniska kroppen 11.

Fig. 7 visar en liknande bild som fig. 1. I motsats till fig. 1 är dock här de båda elekt- riskt ledande arrangemangen 71 och 72 vardera utformade som uppvärmningskretsar med kontakter 73 och 74. För detektering av nedsmutsning kan åter igen ett motstånd R och en kapacitans C mätas mellan de båda arrangemangen. Dessutom kan vid kon- takterna 73 och 74 åter inmatas en uppvärmningsström i arrangemanget för uppvärm- ning av kroppen.

Avslutningsvis skall sägas att de här visade realiseringarna av uppfrnningsenliga elekt- riskt ledande arrangemang skall betraktas som möjliga och föredragna exempel. Själv- 520 1§o klart kan emellertid uppfinningstarxken realiseras även med andra, här ej visade arran- gemang. Likaledes är den dielektriska kroppen, såsom visas på. ritningama, företrädes- vis utformad som lins. Emellertid kan det även röra sig om en kropp, som är formad ur ett större dielektriskt stycke och är linsformad endast i delområden. Den dielektriska kroppen kan också användas enbart som radom, dvs. utan fokuserande verkan.

Claims (9)

10 15 20 25 30 5 2 0 1 3 0 i 9 P.ans. 9703891-3 29 maj 2002 Patentkrav

1. Radarsystem för motorfordon med åtminstone ett sändar-/mottagarelement (12) for sändning och/eller mottagning av elektromagnetiska vågor, varvid för fokusering eller spridning av de elektromagnetiska vågorna en linsformig dielektrisk kropp (11) befinner sig i strålgången (13) för det åtminstone ena såndar/mot-tagarelementet (12), varjåmte den linsfonniga dielektriska kroppen (11) dessutom är lämpad att skydda det åtminstone ena sändar/mottagar-elementet (12) mot inverkan av väder och vind, kännetecknat av att den linsfonniga dielektriska kroppen (11) uppvisar ett arrange- mang av elektriskt ledande banor (16), vars bredd uppgår till maximalt 7L/ 10 och vars inbördes avstånd uppgår till åtminstone M4, varvid Å. betecknar de elektromagnetiska vågomas våglängd i fritt rum, och som är anordnade övervägande vinkelrätt mot polarisationsriktningen hos de elektromagnetiska vågorna.

2. Radarsystem enligt krav 1, kännetecknat av att arrangemanget av elektriskt ledande banor är anbragt på en yta hos den dielektriska kroppen.

3. Radarsystem enligt krav 1 eller 2, kännetecknat av att arrangemanget av elektriskt ledande banor befinner sig inom den dielektriska kroppen.

4. Radarsystem enligt något av Föregående krav, kännetecknat av att arrangemanget av elektriskt ledande banor tjänar till uppvärmning av den dielektriska kroppen.

5. Radarsystem enligt något av kraven 1 - 3, kännetecknat av att arrangemanget av elektriskt ledande banor bildar en löptidledning, medelst vilken ett radannål kan simu- leras.

6. Radarsystem enligt krav 5, kännetecknat av att löptidledningen samtidigt bildar en uppvärmningskrets for uppvärmning av den dielektriska kroppen. 10 15 520 130 10

7. Radarsystem enligt något av kraven 1 - 3, kännetecknat av att åtminstone två arrangemang av elektriskt ledande banor finnes, mellan vilka ett elektriskt motstånd och en kapacitans är mätbar, varvid de uppmätta värdena för motstånd och kapacitans är användbara som indikatorer for graden av nedsmutsning av eller beläggning på den dielektriska kroppen.

8. Radarsystem enligt krav 7, kännetecknat av att de åtminstone två elektriskt le- dande arrangemangen är utförda kamformade och griper in i varandra utan att beröra varandra.

9. Radarsystem enligt krav 7 eller 8, kännetecknat av att de åtminstone två elektriskt ledande arrangemangen, mellan vilka elektriskt motstånd och kapacitans är mätbara, samtidigt även bildar två separat kopplingsbara uppvâmmingskretsar.