WO2017148561A1 - Radarsystem, umfassend eine antennenanordnung zum senden und empfangen elektromagnetischer strahlung - Google Patents

Radarsystem, umfassend eine antennenanordnung zum senden und empfangen elektromagnetischer strahlung Download PDF

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    • H01Q21/065—Patch antenna array

Definitions

  • the present invention relates to a radar system comprising an antenna arrangement provided for transmitting and receiving electromagnetic radiation, wherein N first antennas for transmitting and M second antennas for receiving are provided and with the N first transmitting antennas and with the M second receiving antennas objects in Detection range of the antennas are detected according to the MIMO principle. Furthermore, it is provided that the N first transmission antennas are mutually orthogonal in a transmission cycle
  • Receiving antennas is arranged. This will allow the
  • Front side of the high-frequency circuit board be arranged on the
  • Receiv antennas 18, 19, 20, 21 exploited. Furthermore, receiving antennas (Rx) are provided, in turn, the
  • Receiving antennas (Rx) 14, 15, 16, 17, 18 are arranged horizontally next to each other and the additional receiving antennas (Rx) 19, 20 and 21 with respect to their phase centers over the horizontally shifted

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Abstract

Gegenstand der Erfindung ist ein Radarsystem, das eine Antennenanordnung (1) umfasst, die zum Senden und Empfangen elektromagnetischer Strahlung vorgesehen ist, wobei N erste Antennen (4) zum Senden und M zweite Antennen (5) zum Empfangen vorgesehen sind und mit den N ersten Sendeantennen (4) und mit den M zweiten Empfangsantennen (5) Objekte im Erfassungsbereich der Antennen (4, 5) nach dem MIMO-Prinzip detektiert werden. Weiterhin ist vorgesehen, dass die N ersten Sendeantennen (4) in einem Sendezyklus zueinander orthogonale Sendesignale aussenden, dass N-n der N ersten Sendeantennen (10, 11) horizontal nebeneinander angeordnet sind und mindestens n der N ersten Sendeantennen (12, 13) gegenüber den N-n horizontal nebeneinander angeordneten Sendeantennen (10, 11) mit einem jeweils gleichen Versatz vertikal versetzt angeordnet sind und dass M-m der M zweiten Empfangsantennen (14, 15, 16, 17) horizontal nebeneinander angeordnet sind und mindestens m der M zweiten Empfangsantennen (19, 20, 21) gegenüber den M-m horizontal nebeneinander angeordneten Empfangsantennen (14, 15, 16, 17) vertikal versetzt angeordnet sind.

Description

Beschreibung
Titel
Radarsystem, umfassend eine Antennenanordnung zum Senden und
Empfangen elektromagnetischer Strahlung
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Radarsystem, das eine Antennenanordnung umfasst, die zum Senden und Empfangen elektromagnetischer Strahlung vorgesehen ist, wobei N erste Antennen zum Senden und M zweite Antennen zum Empfangen vorgesehen sind und mit den N ersten Sendeantennen und mit den M zweiten Empfangsantennen Objekte im Erfassungsbereich der Antennen nach dem MIMO-Prinzip detektiert werden. Weiterhin ist vorgesehen, dass die N ersten Sendeantennen in einem Sendezyklus zueinander orthogonale
Sendesignale aussenden, dass N-n der N ersten Sendeantennen horizontal nebeneinander angeordnet sind und mindestens n der N ersten Sendeantennen gegenüber den N-n horizontal nebeneinander angeordneten Sendeantennen mit einem jeweils gleichen Versatz vertikal versetzt angeordnet sind und dass M-m der M zweiten Empfangsantennen horizontal nebeneinander angeordnet sind und mindestens m der M zweiten Empfangsantennen gegenüber den M-m horizontal nebeneinander angeordneten Empfangsantennen vertikal versetzt angeordnet sind.
Stand der Technik
In der Automobilindustrie werden in den vergangenen Jahren vermehrt adaptive Fahrgeschwindigkeitsregelungen, auch Adaptive Cruise Control genannt, eingesetzt, die eine Geschwindigkeitsregelung im Sinne einer Abstandsregelung ermöglichen und ein Kolonnenfahren komfortabel gestalten. Hierfür werden meist Radarsensoren eingesetzt, die Antennenanordnungen zur Detektion der vorherfahrenden Objekte und weiterer Umfeldobjekte aufweisen. Ein derartiger adaptiver Fahrgeschwindigkeitsregler ist beispielsweise in der Veröffentlichung„Adaptive Fahrgeschwindigkeitsregelung ACC", veröffentlicht im April 2002 von der Robert Bosch GmbH, Stuttgart, mit der ISBN-Nummer ISBN-3-7782-2034-9, bekannt.
Eine der Erfindung nahe kommende Antennenanordnung ist beispielsweise aus der DE 10 2009 032 114 AI bekannt, wo ein Radarsystem zur Umfelderkennung eines Kraftfahrzeugs mit Mitteln zur Erkennung von über- oder unterfahrbaren Reflexionspunkten dargestellt ist und das Patchantennen zum Aussenden und Empfangen elektromagnetischer Strahlung aufweist.
Offenbarung der Erfindung
Der Kern der vorliegenden Erfindung ist es, ein Radarsystem mit einer
Antennenordnung anzugeben, die es erlaubt, zusammen mit dem Zeitmultiplex- Ml MO- Verfahren sowohl eine gute Azimutwinkelschätzung als auch eine über den relevanten Winkelbereich eindeutige Elevationswinkelschätzung mit großer Apertur, d. h. hoher Genauigkeit und hoher Trennfähigkeit zu erreichen.
Gleichzeitig werden durch die erfindungsgemäße Anordnung der Antennen Strukturen ermöglicht, so dass der Hochfrequenzchip, der die Sende- und Empfangsbauteile enthält und als MMIC (Monolithic Microwave Integrated Circuit) ausgeführt sein kann, mittig im Sensor platziert werden kann, was zu kurzen und annähernd gleichlangen Zuleitungen zu den Antennen führt. Dies ist bezüglich Dämpfungsverlusten und Phasengleichlauf zwischen den einzelnen Hochfrequenzkanälen von Vorteil.
Erfindungsgemäß wird dieses durch die Merkmale des unabhängigen Anspruchs gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen und Ausgestaltungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.
Vorteilhafter Weise kann vorgesehen sein, dass die n Sendeantennen, die gegenüber den N-n horizontal nebeneinander angeordneten Sendeantennen, versetzt angeordnet sind, genau eine Sendeantenne ist. Im Fall dieser
Realisierung, bei der n=l gewählt wird, sind alle Sendeantennen horizontal nebeneinander angeordnet und nur eine Antenne vertikal verschoben. Dies ermöglicht eine genaue Ermittlung des Azimutwinkels, der für eine
Abstandsregelung bei Kraftfahrzeugen von besonderer Bedeutung ist.
Gleichzeitig wird die Ermittlung eines Elevationswinkels ermöglicht, jedoch wird bei der Messung des Azimutwinkels dieser Azimutwinkel genauer ermittelt als der Elevationswinkel, da dieser für Fahraufgaben eines adaptiven
Fahrgeschwindigkeitsreglers von größerer Bedeutung ist.
Weiterhin ist es vorteilhaft, dass die m Empfangsantennen, die gegenüber den M-m horizontal nebeneinander angeordneten Empfangsantennen versetzt angeordnet sind, genau eine Empfangsantenne ist. Bei dieser vorteilhaften Ausführung, bei der m=l gewählt wird, sind die Empfangsantennen horizontal nebeneinander angeordnet, wodurch eine genaue Ermittlung des Azimutwinkels der detektierten Objekte erreicht wird, sowie gleichzeitig eine
Elevationswinkelschätzung der Empfangssignale ermöglicht wird. Auch hier wird die Ermittlung eines Elevationswinkels ermöglicht, jedoch ist die Messung des Azimutwinkels genauer als die des Elevationswinkels, da dieser für
Fahraufgaben eines adaptiven Fahrgeschwindigkeitsreglers von größerer Bedeutung ist.
Weiterhin ist es von Vorteil, dass die m Empfangsantennen, die gegenüber den M-m horizontal nebeneinander angeordneten Empfangsantennen versetzt angeordnet sind, jeweils einen unterschiedlichen vertikalen Versatz gegenüber den M-m horizontal nebeneinander angeordneten Empfangsantennen aufweisen. Durch unterschiedliche vertikale Versätze einzelner Antennen ist es möglich, Messungen mit unterschiedlichen Aperturen und unterschiedlichem
Auflösungsvermögen der Empfangssignale durchzuführen. Zusätzlich ist bei gleichem Eindeutigkeitsbereich die realisierbare Apertur mit verschiedenen vertikalen Versätzen größer als bei Verwendung gleicher vertikaler Versätze (uniform linear array).
Weiterhin ist es vorteilhaft, dass die N Sendeantennen und/oder die M
Empfangsantennen als Patchantennen ausgeführt sind. Patchantennen sind rechteckige Antennenfelder, die aus der Kupferschicht einer Leiterplatte ausgeätzt werden können. Hierdurch ist es möglich, mittels der Strukturierung und dem Abätzen einer Kupferschicht komplizierte Antennenanordnungen zu gestalten, ohne dass hierbei der Herstellungsaufwand bei steigender Komplexität der Strukturen aufwendiger wird. Derartige Patchantennen sind besonders kostengünstig und einfach herstellbar. Weiterhin ist es vorteilhaft, dass alle M Empfangsantennen die gleiche Anzahl und die gleiche Anordnung von Patches aufweisen. Durch dieses Merkmal besteht die gesamte Antennenanordnung aus mehreren identischen
Patchantennen.
Weiterhin ist es vorteilhaft, dass die zueinander orthogonalen Sendesignale durch Zeitmultiplex, Codemultiplex oder Frequenzmultiplex realisiert werden. Zum Senden orthogonaler Sendesignale ist es notwendig, Signale zu generieren, die sich einander nicht stören, wodurch sich insbesondere die aufgeführten Verfahren Zeitmultiplex, Codemultiplex oder Frequenzmultiplex besonders eignen.
Weiterhin ist es vorteilhaft, dass ein monolithisch integrierter
Mikrowellenschaltkreis (MMIC) mittig zwischen den N Sende- und M
Empfangsantennen angeordnet ist. Hierdurch wird ermöglicht, dass die
Zuleitungen von dem monolithisch integrierten Mikrowellenschaltkreis zu den Antennenanschlüssen in etwa gleich langausgeführt werden können, wodurch sich in etwa gleiche Phasenbeziehungen zwischen den einzelnen Sendesignalen bzw. zwischen den einzelnen Empfangssignalen ergeben und die Zuleitungen gleichzeitig möglichst kurz gehalten werden können, so dass die Dämpfung der Sendesignale gleichzeitig minimiert werden kann.
Weiterhin ist es vorteilhaft, dass der monolithisch integrierte
Mikrowellenschaltkreis (MMIC) sowohl Signalverarbeitungseinrichtungen für Sendekanäle als auch Signalverarbeitungseinrichtungen für Empfangskanäle aufweist. Hierdurch wird es ermöglicht, eine besonders kleine Antenne herzustellen, die dazu noch kostengünstig hergestellt werden kann, da ein Großteil der Schaltungsteile des Radarsystems in dem monolithisch integrierten Mikrowellenschaltkreis mitintegriert ist und außerhalb dieses ICs unter anderem lediglich die Antennenstrukturen auf einer Leiterplatte vorgesehen werden müssen. Weitere Merkmale, Anwendungsmöglichkeiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen der Erfindung, die in den Figuren der Zeichnung dargestellt sind. Dabei bilden alle beschriebenen oder dargestellten Merkmale für sich oder in beliebiger Kombination den Gegenstand der Erfindung, unabhängig von ihrer
Zusammenfassung in den Patentansprüchen oder deren Rückbeziehung sowie unabhängig von ihrer Formulierung bzw. Darstellung in der Beschreibung bzw. in den Zeichnungen.
Beschreibung der Zeichnungen
Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand von
Zeichnungen erläutert. Es zeigen
Figur 1 ein schematisches Blockschaltbild einer Ausführungsform des
erfindungsgemäßen Radarsystems,
Figur 2 eine erste Ausführungsform einer Antennenanordnung gemäß der vorliegenden Erfindung und
Figur 3 ein weiteres Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen
Antennenanordnung gemäß der vorliegenden Erfindung.
Ausführungsformen der Erfindung
In Figur 1 ist ein schematisches Blockschaltbild eines erfindungsgemäßen Radarsystems dargestellt. Zu erkennen ist die Sende- und Empfangsvorrichtung 1, die das Radarsystem bildet. Diese besteht aus einem monolithisch integrierten Mikrowellenschaltkreis 2, oft auch als MMIC (Monolithic Microwave Integrated Circuit) bezeichnet und ist ein integrierter Schaltkreis, der
Hochfrequenzschaltungskomponenten umfasst, die Signale im
Mikrowellenbereich oder Millimeterwellenbereich verarbeiten. Derartige
Komponenten können beispielsweise Frequenzteiler, Frequenzvervielfacher, Mischer, Verstärker oder andere Sende- und Empfangskomponenten sein. Diesem monolithisch integrierten Mikrowellenschaltkreis 2 wird als
Eingangssignal das Ausgangssignal eines Oszillators 3 zugeführt. Dieser Oszillator 3 erzeugt eine Frequenz, die als Ausgangssignal an nachgeordnete Schaltungselemente weitergegeben wird und sorgt damit für die Erzeugung einer Trägerfrequenz eines Mikrowellensignals. Weiterhin ist an den monolithisch integrierten Mikrowellenschaltkreis 2 eine Reihe von Sendeantennen (Tx) 4 angeschlossen, an die der monolithisch integrierte Mikrowellenschaltkreis 2 Sendesignale ausgibt und die durch die Sendeantennen (Tx) 4 abgestrahlt werden.
Weiterhin sind mit dem monolithisch integrierten Mikrowellenschaltkreis 2 eine Reihe von Empfangsantennen (Rx) 5 verbunden, die Mikrowellensignale aus der Umgebung empfangen und dem Schaltkreis 2 zuführen. Bei den durch die Empfangsantennen (Rx) 5 empfangenen Signale handelt es sich vorzugsweise um Signale, die zuvor von den Sendeantennen (Tx) 4 abgestrahlt wurden und an zu detektierenden Objekten teilweise reflektiert wurden und durch die
Empfangsantennen (Rx) 5 in elektrische Signale zurückgewandelt werden. Die Anzahl der Sendeantennen (Tx) 4 bzw. der Empfangsantennen (Rx) 5 müssen nicht identisch sein. So ist es denkbar, dass ein erfindungsgemäßes
Radarsystem 1 über eine größere Anzahl an Sendeantennen 4 oder eine geringere Anzahl an Sendeantennen 4 verfügt, als Empfangsantennen 5 vorgesehen sind. Die von den Empfangsantennen 5 dem monolithisch integrierten Mikrowellenschaltkreis 2 zugeführten Empfangssignale werden im MMIC verarbeitet und die Ausgangssignale über den MMIC-Ausgang 6 einer Auswerteschaltung 7 zugeführt. So ist es beispielsweise denkbar, dass Mischer, Demodulatoren sowie AnalogVDigitalwandler auf dem MMIC 2 mitintegriert sind, so dass das Heruntermischen, die Demodulation sowie die Digitalwandlung der Empfangssignale von den Empfangsantennen 5 auf dem MMIC 2 durchgeführt wird und digitalisierte Objektdaten über den MMIC-Ausgang 6 an die
Auswerteschaltung 7 weitergegeben werden. Es ist jedoch auch möglich, dass nur einige der aufgezählten Komponenten auf dem monolithischintegrierten Schaltkreis 2 mitintegriert sind und damit am MMIC-Ausgang 6 keine bereits digitalisierten Daten ausgegeben werden können. In diesem Fall ist es möglich, den AnalogVDigital-Wandler in der Auswerteschaltung 7 unterzubringen und vom MMIC 2 über den MMIC-Ausgang 6 ein Zwischenfrequenzsignal zu übertragen. In der Auswerteschaltung 7 werden die Signalreflexionen hinsichtlich ihrer Entfernung, ihres Azimutalwinkels, ihres Elevationswinkels sowie gegebenenfalls auch hinsichtlich ihrer Signalstärke ausgewertet und einer weiteren
Objektverarbeitung zugeführt.
Bei adaptiven Abstandsreglern ist die Auswertung des Azimutalwinkels der jeweils detektierten Objekte von großer Bedeutung, da hieraus ermittelt werden kann, ob sich das vorherfahrende Fahrzeug im eigenen Fahrkorridor befindet oder nicht.
In Figur 2 ist eine mögliche Anordnung der Sendeantennen (Tx) 4 sowie der Empfangsantennen (Rx) 5 dargestellt, mit denen in besonders vorteilhafter Weise sowohl der Azimutalwinkel als auch der Elevationswinkel der
vorausfahrenden und detektierten Objekte ermittelt werden kann. So sind die in der unteren Bildhälfte dargestellten Patchantennen 10, 11 sowie die oben links dargestellte Patchantenne 12 zum Senden vorgesehene Sendeantennen (Tx) 4. Die Patchantennen 14, 15, 16 sowie 19 werden jeweils durch 2-spaltige
Patchantennen gebildet und sind jeweils in der oberen Bildhälfte dargestellt. In diesem Fall besteht die Anordnung aus N=3 Sendeantennen sowie n=l, also genau einer vertikal versetzten Sendeantenne 12. Die Empfangsantennen (Rx) 5 bestehen im dargestellten Beispiel aus M=4 Patchantennen und m=l, also genau einer vertikal versetzten Empfangsantenne, wie durch Empfangsantennenarray 19 abgebildet. In der Mitte zwischen den dargestellten Antennenarrays 10 bis 19 ist mittels strichlierter Linie ein möglicher Ort zur Positionierung des monolithisch integrierten Mikrowellenschaltkreises 2 (MMIC) dargestellt. Dieser kann beispielsweise auf der Rückseite der Hochfrequenzleiterplatte oder der
Vorderseite der Hochfrequenzleiterplatte angeordnet sein, auf der die
Antennenarrays 10 bis 19 aufgebracht sind. Unter der Vorderseite der
Hochfrequenzleiterplatte versteht man erfindungsgemäß die Seite der
Leiterplatte, auf der die Sende- und Empfangsantennen angeordnet sind. Diese Ausführung hat den Vorteil, dass Durchkontaktierungen durch die Leiterplatte entfallen. Bei einer Positionioerung des MMIC bzw. der MMICs auf der Rückseite der Hochfrequenzleiterplatte ergeben sich die Vorteile, dass man größere Freiheiten bezüglich der Positionierung des MMIC hat, der MMIC kurze
Verbindungsleitungen zu den weiteren Signalverarbeitungsbauteilen hat und der MMIC durch eine innere Metalllage in der Leiterplatte zwischen Vorder- und Hinterseite der Hochfrequenzleiterplatte den MMIC besser gegen
Störeinstrahlung einfallender elektromagnetischer Signale geschützt werden kann. Bei einer derartigen Positionierung des monolithisch integrierten
Mikrowellenschaltkreises 2 hat man in etwa gleich lange Zuleitungen zwischen den Patch-Antennen und dem MMIC, was zu Vorteilen hinsichtlich der
Phasenlage der Sende- und Empfangssignale führt sowie sich in einer geringen Dämpfung der Sende- und Empfangssignale bemerkbar macht.
Weiterhin sind in den jeweiligen Antennenpatches 10 bis 19 die jeweiligen Phasenzentren 8 eingezeichnet, die sich für die Summe der durch die jeweiligen Antennenpatches empfangenen bzw. abgestrahlten Signale ergeben. Durch die horizontale Anordnung von Sendeantennen Tx bzw. durch die horizontale
Anordnung von Empfangsantennen Rx ist es möglich, den Azimutalwinkel von zu detektierenden Objekten zu erfassen. Dabei ist es jedoch nicht möglich, mit lediglich horizontal angeordneten Antennen auch den Elevationswinkel von Reflexionszentren zu ermitteln, so dass gemäß der vorliegenden Erfindung die Sendeantenne 12 vertikal zu den beiden anderen Sendeantennen 10 und 11 versetzt ist und eine, mehrere oder wahlweise alle Sendeantennen gleichzeitig ein Sendesignal abstrahlen können. Der vertikale Versatz der Sendeantenne 12 gegenüber den horizontal nebeneinander angeordneten Antennen 10, 11 beträgt dabei bei der in Figur 2 dargestellten Ausführungsform a in vertikaler Richtung. Ebenso können die Empfangsantennen 14 bis 16 bezüglich ihrer Phasenzentren
8 horizontal nebeneinander angeordnet sind, um eine gute Bestimmung des Azimutalwinkels der zu detektierenden Objekte zu ermöglichen. Die zusätzliche Empfangsantenne 19 ist hierbei um den Versatz b vertikal zu den horizontal nebeneinander angeordneten Empfangsantennen (Rx) 14 bis 16 versetzt, wodurch eine Ermittlung des Elevationswinkels der zu detektierenden Objekte ermöglicht wird.
Da das MIMO-Prinzip auch in Elevationsrichtung eingesetzt wird, können vier Messungen verwendet werden. Bei einem Versatz der Sendeantennen Tx von a und einem Versatz der Empfangsantennen Rx von b ergeben sich die 4 virtuellen
Positionen 0; a; b; a+b, so dass sowohl bei einer 1-Ziel- als auch bei einer 2-Ziel- Elevationsschätzung jeweils ein Gütewert bestimmt werden.
In Figur 3 ist ein weiteres Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen
Radarsystems 1 dargestellt. Es sind wiederum Antennenarrays von Patchantennen dargestellt, die in vorteilhafter Weise auf der Oberseite einer Hochfrequenzleiterplatte aufgebracht sind. Ebenso ist es denkbar, dass im Fall eines besonders leistungsfähigen Radarsensors zwei MMICs kaskadiert werden können, wodurch eine größere Anzahl an Sende- bzw. Empfangskanälen zur Verfügung steht. So ist es beispielsweise denkbar, dass vier Sendeantennen (Tx) 10 bis 12 sowie acht Empfangskanäle mit Empfangsantennen (Rx) 14-21 zur Verfügung stehen. Hierbei ist zu beachten, dass die Sende-/ und
Empfangskanäle phasensynchron nur innerhalb eines MMICs sind, nicht jedoch zwangsweise zwischen beiden. Somit ist es vorteilhaft, eine kohärente
Verarbeitung mit Kanälen eines MMICs durchzuführen. Beispielsweise kann die Azimutwinkelschätzung die vier Empfangskanäle des ersten MMICs nutzen, während für die Evelationswinkelschätzung die vier Empfangskanäle des zweiten MMICs verwendet werden. Für eine derartige Sensoranordnung kann
vorteilhafter Weise das in Figur 3 dargestellte Ausführungsbeispiel der
Anordnung der Patchantennen verwendet werden. Hierbei erfolgt die
Elevationswinkelschätzung ohne das MIMO-Prinzip mit den vier rechts angeordneten Empfangsantennen 18, 19, 20, 21, so dass ebenfalls eine eindeutige Elevationswinkelschätzung mit großer Apertur, also mit hoher Genauigkeit und hoher Trennfähigkeit realisiert werden kann. Da 4 Messungen verwendet werden kann sowohl bei einer 1-Ziel- als auch bei einer 2-Ziel- Elevationswinkelschätzung jeweils ein Gütewert bestimmt werden.
Zusätzlich kann bei dieser Ausführungsform das MIMO-Prinzip auch in
Elevationsrichtung eingesetzt werden, um den Elevationswinkel des zu detektierenden Objekts noch besser zu ermitteln.
Hierzu sind gemäß Figur 3 zwei Sendeantennen (Tx) 10 und 11 vorgesehen, die jeweils eine große Anzahl an Patchspalten und Patchzeilen aufweisen und horizontal nebeneinander angeordnet sind. Weiterhin sind zwei weitere
Sendeantennen (Tx) 12, 13 im unteren Bereich der Figur 3 angeordnet, die ebenfalls zueinander nur horizontal verschoben sind. Allerdings sind die
Phasenzentren der beiden Sendeantennen 10, 11 sowie der beiden anderen Sendeantennen 12, 13 vertikal gegeneinander verschoben, da diese im Abstand a verschoben sind. Für die Elevationswinkelschätzung wird dann dieser vertikale Abstand der Sendeantennen zusätzlich zu den vertikalen Versätzen der
Empfangsantennen 18, 19, 20, 21 ausgenutzt. Weiterhin sind Empfangsantennen (Rx) vorgesehen, wobei wiederum die
Empfangsantennen (Rx) 14, 15, 16, 17, 18 horizontal nebeneinander angeordnet sind und die zusätzlichen Empfangsantennen (Rx) 19, 20 und 21 hinsichtlich ihrer Phasenzentren gegenüber den horizontal verschobenen
Empfangsantennen (Rx) 14 bis 18 auch vertikal verschoben sind. So weist beispielsweise die Empfangsantenne (Rx) 19 einen vertikalen Versatz bl des Phasenzentrums auf; die gegenüber der vertikal verschobenen
Empfangsantenne 19 ebenfalls nur vertikal verschobene Empfangsantenne 20 einen Versatz b2 gegenüber den horizontal nebeneinander angeordneten Antennen 14 bis 18 auf und eine beispielhaft dargestellte Empfangsantenne 21 einen vertikalen Versatz des Phasenzentrums von b3 gegenüber den horizontal angeordneten Empfangsantennen 12 bis 18 auf. Inmitten der dargestellten Sende- und Empfangsantennen 10 bis 21 ist ein Bereich 2 dargestellt, in dem der MMIC, oder im Fall zweier kaskadierter MMICs beide MMICs, entweder auf der Rückseite oder der Vorderseite der die Antennenanordnung tragenden
Leiterplatte angeordnet werden können, da in diesem mittigen Bereich die Zuleitungen zu den einzelnen Sende- und Empfangsantennen in etwa gleich lang sind und somit eine kohärente Abstrahlung der Sendesignale und eine kohärente Verarbeitung der Empfangssignale ermöglicht wird, da die jeweiligen Kanäle zueinander phasensynchron ausgelegt werden können.
Die Charakteristiken der Sende- und/oder Empfangsantennen sowie deren genaue Positionierung können an die jeweilige Anwendung angepasst werden, wobei insbesondere auch die vertikalen Versätze der Sende- und
Empfangsantennen entsprechend ausgelegt werden. So kann zum Beispiel ein Frontsensor mit höherer Reichweite und nur einem Sichtbereich realisiert werden, indem eine vertikal versetzte Sendeantenne als fokussierende Antenne realisiert wird. Für den Fall von Anwendungen dieser Sensoren an den Ecken eines Fahrzeugs, beispielsweise für Tote-Winkel-Überwachung oder Nachbar- Fahrspur-Überwachungsfunktionen können beispielsweise alle Sendeantennen 10 bis 13 und alle Empfangsantennen 14 bis 21 mit einer breiten
Abstrahlcharakteristik realisiert werden.

Claims

Ansprüche
1. Radarsystem, umfassend eine Antennenanordnung (1) zum Senden unc Empfangen elektromagnetischer Strahlung, wobei N erste Antennen (4) zum Senden und M zweite Antennen (5) zum Empfangen vorgesehen sind, wobei mit den N ersten Sendeantennen (4) und mit den M zweiten
Empfangsantennen (5) Objekte im Erfassungsbereich der Antennen (4, 5) nach dem MIMO-Prinzip detektiert werden, dadurch gekennzeichnet,
dass die N ersten Sendeantennen (4) in einem Sendezyklus zueinander orthogonale Sendesignale aussenden,
dass N-n der N ersten Sendeantennen (10, 11) horizontal nebeneinander angeordnet sind und mindestens n der N ersten Sendeantennen (12, 13) gegenüber den N-n horizontal nebeneinander angeordneten Sendeantennen (10 11) mit einem jeweils gleichen Versatz vertikal versetzt angeordnet sind und M-m der M zweiten Empfangsantennen (14, 15, 16, 17) horizontal
nebeneinander angeordnet sind und mindestens m der M zweiten
Empfangsantennen (19, 20, 21) gegenüber den M-m horizontal nebeneinander angeordneten Empfangsantennen (14, 15, 16, 17) vertikal versetzt angeordnet sind.
2. Radarsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die n Sendeantennen (12, 13), die gegenüber den N-n horizontal nebeneinander angeordneten Sendeantennen(10, 11) versetzt angeordnet sind, genau eine Sendeantenne ist (n=l).
3. Radarsystem nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die m Empfangsantennen (19, 20, 21), die gegenüber den M-m horizontal nebeneinander angeordneten Empfangsantennen (14, 15, 16, 17) versetzt angeordnet sind, genau eine Empfangsantenne ist (m=l).
4. Radarsystem nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die m Empfangsantennen (19, 20, 21), die gegenüber den M-m horizontal nebeneinander angeordneten Empfangsantennen (14, 15, 16, 17), versetzt angeordnet sind, jeweils einen unterschiedlichen vertikalen Versatz gegenüber den M-m horizontal nebeneinander angeordneten Empfangsantennen (14, 15, 16, 17) aufweisen.
5. Radarsystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die N ersten Sendeantennen (10, 11, 12, 13) genau drei oder genau vier Sendeantennen sind.
6. Radarsystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Anzahl M der zweiten Empfangsantennen (14, 15, 16, 17, 18, 19, 20, 21) ein ganzzahliges Vielfaches von 3 ist.
7. Radarsystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die N Sendeantennen (4) und/oder die M
Empfangsantennen (5) als Patchantennen ausgeführt sind.
8. Radarsystem nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass alle M Empfangsantennen (5) gleiche Anzahl und gleiche Anordnungen von Patches aufweisen.
9. Radarsystem nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die zueinander orthogonalen Sendesignale durch Zeitmultiplex, Codemultiplex oder Frequenzmultiplex realisiert werden.
10. Radarsystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein monolithisch integrierter Mikrowellen-Schaltkreis (MMIC) (2) mittig zwischen den N Sendeantennen (4 und M Empfangsantennen (5) angeordnet ist.
11. Radarsystem nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass der monolithisch integrierte Mikrowellen-Schaltkreis (MMIC) (2) sowohl
Signalverarbeitungseinrichtungen für Sendekanäle als auch für Empfangskanäle aufweist.
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