CN103282792B - 用于机动车的雷达传感器 - Google Patents

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Abstract

用于机动车（28）的雷达传感器，具有发射天线、馈给网络（20、22）和切换装置（24），所述发射天线具有扁平组合天线的形式，所述扁平组合天线具有在一公共的平基板（18）上的多个并排布置的天线元件（14、16），所述馈给网络和所述切换装置用于将微波功率输送给所述天线元件，其特征在于，所述天线元件（14、16）以相同的间距布置在至少一个行（10、12）中；所述馈给网络（20、22）构造用于，向所述天线元件输送具有从所述行的一个端部到另一端部以恒定的增量增加的相位移的微波功率；所述切换装置（24）构造用于，以如下方式控制所述微波功率向所述天线元件（14、16）的输送，即，该输送根据运行模式的不同而从所述至少一个行（10、12）的彼此相反的端部来地以镜像方式进行。

Description

用于机动车的雷达传感器
技术领域
本发明涉及一种用于机动车的雷达传感器，所述雷达传感器具有发射天线、馈给网络和切换装置，所述发射天线具有扁平组合天线的形式，所述扁平组合天线具有在一公共的平基板上的多个并排布置的天线元件，所述馈给网络和所述切换装置用于将微波功率输送给所述天线元件。
背景技术
为了在机动车中使用而设置的雷达传感器天线通常被实施为HF基板上的贴片天线。这允许了雷达传感器的成本有利的构造。通过组合天线的使用能够实现雷达传感器在方位上和/或在高程上的所期望的指向特性，而不需要雷达透镜。为了雷达信号的发射和反射信号的接收而通常使用分开的天线。可以通过以下方式实现发射天线在方位上所期望的指向特性：相位相同地向多个并排布置在基板上的天线元件输送微波功率。然后由于干涉而形成雷达波束，其主发射方向与基板平面呈直角地定向并且所述雷达波束覆盖从大致-45℃至大致+45℃的方位角范围。在接收侧同样使用多个并排布置的天线元件或者贴片，但他们属于不同的接收通道，从而使得根据由不同的天线元件接收的信号之间的相位差能够推断出对象的方位角。
本发明尤其研究用于机动车的、例如在LCA***(LaneChangeAid：车道变换辅助)中的后方空间雷达传感机构，所述LCA***在车道变换时辅助驾驶员，其方式是，警告注意在自身车道或者超车车道上从后方接近的车辆。在这种情况下，雷达传感机构在向后方向上必须具有大的作用距离，因此也能够及时识别快速的车辆，并且所述雷达传感机构另一方面必须能够定位位于较小间距内或者几乎位于超车车道上的相同的高度上的并且因此对于驾驶员而言位于死角中的车辆。
发明内容
本发明的任务是，提供一种简单构造的且成本有利的雷达传感机构，所述雷达传感机构允许满足较大的功能带宽。
根据本发明，所述任务借助开头所述类型的雷达传感器解决，其中所述天线元件以相同的间距布置在至少一个行中，馈给网络被构造用于，向所述天线元件输送具有从所述行的一个端部到另一端部以恒定的增量增加的相位移的微波功率，并且所述切换装置被构造用于，以如下方式控制微波功率向所述天线元件的输送，即，所述输送根据运行模式的不同而镜像地从所述至少一个行的彼此相反的端部来进行。
由于由不同的天线元件发射的雷达波之间的干涉，出现不对称天线曲线图的构造，从而使得微波功率的具有高强度的很大部分在一确定的方向上倾斜于基板被发射，而微波功率的较小的部分在相对于相反的侧的高方位角的情况下被发射。如果现在雷达传感器如此地装入到车辆中，使得基板与车辆的纵向轴线形成大致45°的角度，则可能的是，在一运行模式下检测在自身车道上和在超车车道上的、直至到死角中的后继交通并且满足功能LCA和BSD(BlindSpotDetection-Tote-Winkel-Erkennung：盲点探测-死角识别)。在另一运行模式下产生镜像式的天线曲线图，其可以被用于CTA功能(CrossTrafficAlert：横向交通警报)，所述CTA功能例如在从停车位中倒出或驶入时警告驾驶员注意横向交通。
本发明的另一优点在于：可以在车辆的这些相反的侧上装入结构相同的多个传感器，在这些传感器的情况下，仅仅彼此交换两种运行模式的功能。
本发明的有利设计方案和扩展方案在从属权利要求中说明。
联接到馈给网络上的天线元件优选构成纯发送天线，而单独的接收天线设置用于接收雷达回波，所述单独的接收天线例如可以通过扁平组合天线构成，所述扁平组合天线如发送天线那样布置在相同的基板上。
在一个优选的实施方式中，在发送侧设置两个分离的、并行的天线元件行，它们分别通过自己的馈给网络从相反的侧来地串行地馈给微波功率。然后，切换装置可以通过具有两个可切换的输出端的振荡器来形成，这两个输出端各永久地与所述两个馈给网络中的一个连接。所述两行可以布置在一条线上或也可以竖直错开地和彼此叠置地布置，从而使得这两行可以被安置在一紧凑的基板上。输送给所述天线元件的功率可以根据运行模式的不同而变化。例如适宜的是，为了CTA功能以较小的振幅加载天线元件，从而使得用于CTA功能的向一旁指向的主波束具有较小的作用距离进而与向后指向的、用于LCA功能的主波束相比对干扰更不敏感。
每个行的两个相邻的天线元件之间的间距例如可以是半个波长，并且相位移可以从天线元件到天线元件地以每次120°变化。通过这种方式实现与基板的法线构成大致35°角度的主波束。然后，所述主波束在两种运行模式下如此地相对车辆的纵向轴线或横向轴线取向：使得传感器在CTA运行模式下向后相对不敏感，从而使得所述功能不受直接停放在车辆后面的车辆的杂乱回波干扰。相应地，传感器在LCA运行模式下相对于超车或被超车的车辆相对不敏感，所述超车或被超车的车辆以较大的间距位于与本车辆相同的高度上。
优选如此地构造所述馈给网络：使得所发射的微波的振幅从天线元件到天线元件地变化，例如从天线元件行的一个端部向相反的端部去地减小。由此，所发射的雷达射束在方向角上的功率分配被均衡，从而使得在很大程度上闭合主波束和副波束之间的定位漏洞。
附图说明
以下根据附图详细说明本发明的实施例。
其中：
图1示出在一基板上布置成两个水平的行的多个天线元件的示意图，具有用于单个的天线元件的相位分配的例子的参数；
图2和3示出用于根据图1的天线布置和相位分配的天线曲线图；
图4示出机动车的示意性平面图，用于说明根据本发明的雷达传感器的安装方式；以及
图5和6示出根据本发明的雷达传感器在不同应用情形中的定位曲线图。
具体实施方式
图1中示出具有各六个天线元件14、16的两个水平的行10、12，这些天线元件以在每个行内均匀的间距布置在HF基板18上。天线元件14、16在此表示为单个的贴片。通过对应的馈给网络20、22，天线元件获得微波信号，所述微波信号随后应作为雷达射束被发射。两个馈给网络20、22联接到可切换的振荡器24的不同输出端上，所述可切换的振荡器产生待发送的微波信号。振荡器24的两个输出端能够彼此无关地接通和切断，并且对于每个输出端也可以无关地调整微波信号的振幅。
如此构造馈给网络20、22：使得串行地馈给每行的天线元件14、16，然而其中，用于这两行10和12的馈入方向是镜像的。
每行的天线元件14、16的中心间距D在所示示例中是微波射束的半个波长(D＝λ/2)。馈给网络20、22的将两个相邻的天线元件彼此连接的区段的长度确定了所述这些天线元件之间的相位差。用于天线元件14、16的相位分配的例子在图1中说明。在行10中，天线元件14参考所述行的左端部处的第一天线元件(相位＝0°)具有相位移120°、240°、360°、480°和600°。所述相位移因此以相同的增量(120°)增加。在行12中，天线元件16参考所述行的左端部处的最后一个天线元件(相位＝0°)具有相位移-120°、-240°、-360°、-480°和-600°。
图2和3示出借助在图1中示出的用于行10或12的相位分配而获得的天线曲线图。图2中的曲线10'作为方位角的函数说明由所述行10的天线元件14发射的雷达射束的相对功率。通过由单个天线元件发射的射束分量之间的干涉，在大致-35°的方位角的情况下出现明显的最大值。对于(根据绝对值)较大的方位角，功率减小。与此相反，在-20°到+70°的范围内存在几个次最大值，从而使得所述功率直至大致+80°的范围内保持在适度高的水平上。图3中的曲线12'与曲线10'是镜像的并且作为方位角的函数说明了由行12的天线元件16发射的雷达射束的相对功率。
借助馈给网络20、22中的所谓的变换器26(图1中仅仅虚线表示)，可以为每个天线元件14、16独特地调整振幅分配。由此可以实现天线曲线图中的最小值表现得相对很弱。
天线元件14、16的行10、12分别构成一个发送天线。基板18上的其他未示出的天线元件构成用于接收雷达回波的(优选角分辨率式的)接收天线。
发送天线和接收天线的天线元件以及馈给网络20、22可以通过微带技术构造在基板18上，所述基板也容纳振荡器24以及必要时雷达传感器的其他部件，例如混频器和类似的器件。
替代单个的天线元件14、16，可选地还可以设置多个竖直定向的天线列，所述竖直定向的天线列分别包括多个被串行馈给的天线贴片。
图4说明了具有上述天线布置的雷达传感器在机动车28中的装入。雷达传感器在此仅仅示意性地示出板形的、竖直定向的基板18的平面图。看得出，雷达传感器如此地布置在机动车28的每个后拐角中：使得该雷达传感器的基板18与车辆的纵向轴线A构成45°的角度。
图5示出雷达传感器的定位曲线图，所述雷达传感器处在车辆28的在行驶方向上的左侧上。图5中的阴影面积说明以下区域：当振荡器24的微波信号在LCA运行模式下被馈入天线元件14的行10中时，雷达射束在所述区域中具有对于对象的定位足够的振幅。获得非常明显的、基本上向后指向的主波束14a，其与车辆的纵向轴线构成大致15°的角度，并且因此特别适合用于定位在左边的旁车道上超车的车辆30，同样地定位在本车辆28的车道上以高速度接近的车辆。较小的副波束14b向车辆的一旁较强地指向并且尤其允许对那些对于驾驶员而言位于死角中的车辆进行定位。然而，在此如此地限制作用距离，使得在再下一个车道上或在对面行车道上的车辆的干扰定位信号很大程度上被抑制。
图6示出用于在CTA功能的范畴内运行车辆28的相同雷达传感器的定位曲线图，借助所述CTA功能，例如可以在从停车位中倒出时警告驾驶员注意停车场巷道中的横向交通。图6中，横向交通通过车辆32代表。在这种情况下，天线元件的行10是断路的，将振荡器24的功率馈入天线元件16的行12中，优选以比在根据图5的LCA运行模式下稍小的功率馈入。如图6所示那样，在这种情况下获得具有稍小的作用距离的主波束16A，其基本上指向车辆28的侧向并且与车辆28的纵向轴线形成一大致75°的角度。具有短的作用距离的副波束16b在这种情况下基本上向后指向。通过这些副波束的作用距离的限制，在这种运行模式下，防止停放在本车辆28后面的车辆34的不期望的杂乱回波。

Claims (8)

1.一种用于机动车(28)的雷达传感器，具有发射天线、馈给网络(20、22)和切换装置(24)，所述发射天线具有扁平组合天线的形式，所述扁平组合天线具有在一公共的平基板(18)上的多个并排布置的天线元件(14、16)，所述馈给网络和所述切换装置用于将微波功率输送给所述天线元件(14、16)，其中，所述天线元件(14、16)以相同的间距布置在一个行(10、12)中；所述馈给网络(20、22)构造用于，向所述天线元件(14、16)串行地以从所述行的一个端部到另一端部增加的相位移输送所述微波功率；所述切换装置(24)构造用于，以如下方式控制所述微波功率向所述天线元件(14、16)的输送，即，该输送在第一运行模式中从所述行(10、12)的一个端部来进行并且在第二运行模式中以镜像方式从所述行的相反的端部来进行，其特征在于，所述馈给网络(20、22)被构造用于，向所述天线元件(14、16)带有以恒定的增量增加的相位移地输送微波功率，从而使得所述天线元件(14、16)产生一个主波束(14a)和不对称地处在主波束的一侧上的多个副波束(14b)。
2.一种用于机动车(28)的雷达传感器，具有发射天线、馈给网络(20、22)和切换装置(24)，所述发射天线具有扁平组合天线的形式，所述扁平组合天线具有在一公共的平基板(18)上的多个并排布置的天线元件(14、16)，所述馈给网络和所述切换装置用于将微波功率输送给所述天线元件(14、16)，其特征在于，所述天线元件(14、16)以相同的间距布置在两个行(10、12)中，给每个行配置有一个自己的馈给网络(20、22)，所述馈给网络设置用于，向所述天线元件(14、16)串行地带有以恒定的增量从所述行的一个端部向另一端部增加的相位移地输送微波功率，从而使得所述天线元件(14、16)产生一个主波束(14a)和不对称地处在主波束的一侧上的多个副波束(14b)；并且所述切换装置(24)构造用于，以如下方式控制所述微波功率向所述天线元件(14、16)的输送，即，该输送在第一运行模式中从一个行(10)的一个端部向该一个行(10)中进行并且在第二运行模式中以相反馈入方向向另一行(12)中进行。
3.根据权利要求2所述的雷达传感器，其中，所述切换装置通过具有两个能彼此无关地切换的输出端的振荡器(24)形成，在一输出端上各永久联接所述馈给网络(20、22)中的一个。
4.根据前述权利要求中任一项所述的雷达传感器，其中，每个行(10、12)内的两个相邻的天线元件(14、16)之间的间距是所发射的微波射束的半个波长。
5.根据权利要求2或3所述的雷达传感器，其中，所述相位移的所述恒定的增量是120°。
6.一种机动车，具有根据前述权利要求中任一项所述的雷达传感器，所述雷达传感器的基板(18)与车辆(28)的纵向轴线(A)在一水平的平面中形成45°的角度。
7.根据权利要求6所述的机动车，其中，两个结构相同的雷达传感器彼此镜像式地布置在所述车辆(28)的相反的侧上。
8.一种用于机动车的驾驶员辅助***，具有用于定位在本车辆(28)的后方空间中的本车道或旁车道上的车辆(30)的车道变换辅助功能LCA，和具有用于定位横向于所述本车辆(28)的纵向轴线(A)运动的车辆(32)的横向交通警告功能CTA，其特征在于，所述驾驶员辅助***具有根据权利要求1至5中任一项所述的雷达传感器，所述雷达传感器的运行方式能借助于所述切换装置(24)根据所期望的辅助功能来选择。
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