DE102018212287A1 - Windshield Radar - Google Patents

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Inventor
Manuel Walter
Karsten Breuer
Thomas Wichmann
Manfred Gantner
Simon Tejero
Markus Wintermantel
Alexander Brandhuber
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Continental Autonomous Mobility Germany GmbH
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Conti Temic Microelectronic GmbH
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Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf ein Windschutzscheibenradar umfassend eine Generatoreinheit (2) und eine Antenneneinheit (3) mit einer Vielzahl ortsverteilt angeordneten Einzelstrahlern (4), wobei die Generatoreinheit (2) über zumindest einen Leiter mit der Antenneneinheit (3) gekoppelt ist, über den das in der Generatoreinheit (2) erzeugte HF-Signal zur Antenneneinheit (3) zugeführt wird, wobei zumindest ein Teil der Einzelstrahler (4) der Antenneneinheit (3) entlang einer Achse (A) angeordnet sind, die in einem spitzen Winkel (α) schräg zur Haupt-Ausbreitungsrichtung (AR) der von der Antenneneinheit (3) abgestrahlten elektromagnetischen Welle verläuft.The invention relates to a windshield radar comprising a generator unit (2) and an antenna unit (3) with a plurality of individual radiators (4) arranged in a distributed manner, the generator unit (2) being coupled to the antenna unit (3) via at least one conductor, via which the RF signal generated in the generator unit (2) is fed to the antenna unit (3), at least some of the individual radiators (4) of the antenna unit (3) being arranged along an axis (A) which are at an acute angle (α) obliquely to the main direction of propagation (AR) of the electromagnetic wave emitted by the antenna unit (3).

Description

Die Erfindung betrifft ein Windschutzscheibenradar sowie ein Fahrzeug mit einem Windschutzscheibenradar.The invention relates to a windshield radar and a vehicle with a windshield radar.

Antennen von in Fahrzeugen verbauten Radarsensoren emittieren die Radarsignale meist in einer horizontalen Haupt-Abstrahlrichtung und damit parallel zur Fahrbahn. Um die Radarsignale derart aussenden zu können, wird die Antenneneinheit der Radarsensoren in vertikaler Richtung verbaut, d.h. die Antenneneinheit verläuft senkrecht oder im Wesentlichen senkrecht zur Fahrbahn.Antennas of radar sensors installed in vehicles mostly emit the radar signals in a horizontal main radiation direction and thus parallel to the road. In order to be able to transmit the radar signals in this way, the antenna unit of the radar sensors is installed in the vertical direction, i.e. the antenna unit runs perpendicular or essentially perpendicular to the road.

Beim Verbauen eines Radarsensors im Innenbereich der Windschutzscheibe ergibt sich bei einem senkrechten Einbau der Antenneneinheit aufgrund der Neigung der Windschutzscheibe im unteren Bereich ein großer Zwischenraum zwischen der Antenneneinheit und der Innenseite der Windschutzscheibe.When installing a radar sensor in the interior of the windshield, when the antenna unit is installed vertically, there is a large space between the antenna unit and the inside of the windshield due to the inclination of the windshield in the lower region.

Durch die unterschiedliche Neigung des Radarsensors und der Windschutzscheibe ergeben sich wesentliche Probleme.The different inclinations of the radar sensor and the windshield result in significant problems.

Zum einen liegt ein relativ großer Bereich der Windschutzscheibe im Erfassungsbereich des Radarsensors und wird daher von Radarwellen durchdrungen. Um zu verhindern, dass in dem Erfassungsbereich des Radarsensors störende Elemente angebracht werden, beispielsweise innen an der Windschutzscheibe aufgeklebte Plaketten oder Vignetten, muss eine Schutzvorrichtung bzw. eine Abdeckung vorgesehen werden. Aufgrund der vertikal ausgerichteten Antenneneinheit ist diese Schutzvorrichtung bzw. eine Abdeckung relativ großbauend und wirkt damit sehr klobig.On the one hand, a relatively large area of the windshield lies in the detection area of the radar sensor and is therefore penetrated by radar waves. A protective device or cover must be provided in order to prevent disruptive elements from being attached in the detection area of the radar sensor, for example badges or vignettes glued to the inside of the windshield. Due to the vertically aligned antenna unit, this protective device or a cover is relatively large and therefore appears very bulky.

Ein weiterer Nachteil des Windschutzscheibenradars mit einer vertikal ausgerichteten Antenneneinheit besteht darin, dass der Radarsensor aufgrund der vertikal ausgerichteten Antenneneinheit stark in den Fahrzeuginnenraum hineinragt und damit als störend empfunden wird.Another disadvantage of the windshield radar with a vertically oriented antenna unit is that the radar sensor protrudes heavily into the vehicle interior due to the vertically oriented antenna unit and is therefore perceived as disturbing.

Ausgehend hiervon ist es Aufgabe der Erfindung, ein Windschutzscheibenradar anzugeben, das einen verbesserten und raumsparenden Einbau hinter der Windschutzscheibe ermöglicht.Proceeding from this, it is an object of the invention to provide a windshield radar which enables improved and space-saving installation behind the windshield.

Die Aufgabe wird durch ein Windschutzscheibenradar mit den Merkmalen des unabhängigen Patentanspruchs 1 gelöst. Bevorzugte Ausführungsformen sind Gegenstand der Unteransprüche. Ein Fahrzeug mit einem solchen Windschutzscheibenradar ist Gegenstand des Patentanspruchs 15.The object is achieved by a windshield radar with the features of independent claim 1. Preferred embodiments are the subject of the dependent claims. A vehicle with such a windshield radar is the subject of claim 15.

Gemäß einem ersten Aspekt bezieht sich die Erfindung auf ein Windschutzscheibenradar. Das Windschutzscheibenradar umfasst eine Generatoreinheit und eine Antenneneinheit mit einer Vielzahl ortsverteilt angeordneten Einzelstrahlern. Die Generatoreinheit ist dazu ausgebildet, ein HF-Signal zu erzeugen, das anschließend über die Antenneneinheit als Radarsignal abstrahlbar ist. Die Generatoreinheit ist über zumindest einen Leiter mit der Antenneneinheit gekoppelt. Über diesen Leiter, der insbesondere ein Streifenleiter, ein Hohlleiter oder eine Hohlleiterstruktur sein kann, wird das in der Generatoreinheit erzeugte HF-Signal der Antenneneinheit zugeführt. Zumindest ein Teil der Einzelstrahler der Antenneneinheit ist dabei entlang einer Achse angeordnet, die in einem spitzen Winkel schräg zur Ausbreitungsrichtung der von der Antenneneinheit abgestrahlten elektromagnetischen Welle verläuft. Dieser spitze Winkel öffnet sich dabei vorzugsweise nach unten hin. Anders ausgedrückt ist eine Hochachse der Antenneneinheit, die in einer Richtung zwischen der Windschutzscheibenunterkante und der Windschutzscheibenoberkante verläuft, parallel oder im Wesentlichen parallel zu einer Windschutzscheibenachse ausgerichtet, die ebenfalls von der Windschutzscheibenunterkante zur Windschutzscheibenoberkante verläuft. In noch anderen Worten ist damit die Antenneneinheit nicht senkrecht ausgerichtet eingebaut sondern schräg und zumindest im Wesentlichen parallel zur Windschutzscheibe ausgerichtet.According to a first aspect, the invention relates to a windshield radar. The windshield radar comprises a generator unit and an antenna unit with a plurality of individual radiators arranged in a distributed manner. The generator unit is designed to generate an RF signal which can then be emitted as a radar signal via the antenna unit. The generator unit is coupled to the antenna unit via at least one conductor. The HF signal generated in the generator unit is fed to the antenna unit via this conductor, which can in particular be a strip conductor, a waveguide or a waveguide structure. At least some of the individual radiators of the antenna unit are arranged along an axis that runs at an acute angle obliquely to the direction of propagation of the electromagnetic wave emitted by the antenna unit. This acute angle preferably opens downwards. In other words, a vertical axis of the antenna unit, which runs in a direction between the lower edge of the windshield and the upper edge of the windshield, is aligned parallel or substantially parallel to an axis of the windshield, which likewise extends from the lower edge of the windshield to the upper edge of the windshield. In other words, the antenna unit is therefore not installed in a vertically oriented manner, but rather is inclined and at least substantially parallel to the windshield.

Der wesentliche Vorteil des erfindungsgemäßen Windschutzscheibenradars besteht darin, dass durch den geneigten bzw. schrägen Einbau der Antenneneinheit der Radarsensor platzsparend und ohne Notwenigkeit einer großbauenden Abdeckung in das Fahrzeug integrierbar ist.The main advantage of the windshield radar according to the invention is that the inclined or inclined installation of the antenna unit means that the radar sensor can be integrated into the vehicle in a space-saving manner and without the need for a large-scale cover.

Gemäß einem Ausführungsbeispiel sind Phasenverschiebungsmittel vorgesehen, die derart konfiguriert sind, dass eine Schrägstellung der Antenneneinheit kompensiert wird, so dass eine in horizontaler oder im Wesentlichen in horizontaler Richtung verlaufende Abstrahlung der elektromagnetischen Welle erfolgt. In anderen Worten wird durch eine Phasenansteuerung der Einzelstrahler der Antenneneinheit der schräge Einbau der Antenneneinheit kompensiert und dadurch trotz des schrägen Einbaus eine horizontale Ausbreitungsrichtung der elektromagnetischen Welle erreicht.According to one exemplary embodiment, phase shifting means are provided which are configured such that an inclination of the antenna unit is compensated for, so that the electromagnetic wave is emitted in a horizontal or substantially horizontal direction. In other words, phase control of the individual radiators of the antenna unit compensates for the inclined installation of the antenna unit, thereby achieving a horizontal direction of propagation of the electromagnetic wave despite the inclined installation.

Gemäß einem Ausführungsbeispiel sind die Phasenverschiebungsmittel durch unterschiedliche Längen der Leiter gebildet, über die ein oder mehrere Einzelstrahler der Antenneneinheit jeweils mit der Generatoreinheit gekoppelt sind. Die Längen der Leiter sind dabei derart gewählt, dass zwischen elektromagnetischen Wellen, die durch die Einzelstrahler emittiert werden, ein Phasenversatz besteht, der dem Wegunterschied zwischen den Einzelstrahlern in horizontaler Richtung entspricht. Dadurch kann auf technisch einfache Weise eine horizontale Ausbreitungsrichtung der elektromagnetischen Welle trotz schrägstehender Antenneneinheit erreicht werden.According to one embodiment, the phase shifting means are formed by different lengths of the conductors, via which one or more individual radiators of the antenna unit are each coupled to the generator unit. The lengths of the conductors are chosen in such a way that there is a phase shift between electromagnetic waves which are emitted by the individual radiators, which is the path difference between the individual radiators in the horizontal direction. As a result, a horizontal direction of propagation of the electromagnetic wave can be achieved in a technically simple manner despite the inclined antenna unit.

Alternativ können auch andere Phasenverschiebungsmittel verwendet werden, beispielsweise Phasensteller, bei denen die Phasenverschiebung variabel einstellbar ist.Alternatively, other phase shifting means can also be used, for example phase adjusters in which the phase shift can be variably adjusted.

Gemäß einem Ausführungsbeispiel sind die Einzelstrahler in einer Ebene angeordnet oder die Antenneneinheit ist als gekrümmte Antenne ausgebildet. Dadurch kann eine optimierte Integration der Antenneneinheit in enger räumlicher Nähe zur Windschutzscheibeninnenseite erreicht werden.According to one exemplary embodiment, the individual radiators are arranged in one plane or the antenna unit is designed as a curved antenna. This enables an optimized integration of the antenna unit in close spatial proximity to the inside of the windshield.

Gemäß einem Ausführungsbeispiel sind die Einzelstrahler auf einer Platine angeordnet. Die Antenneneinheit kann dabei als Patch-Antenne oder Panel-Antenne ausgebildet sein. Die Einzelstrahler können durch Metallisierungsbereiche gebildet werden, die auf der Platine angeordnet sind. Die Platine kann dabei parallel oder im Wesentlichen parallel zur Windschutzscheibe ausgerichtet sein. Dadurch kann eine kostengünstige Antenneneinheit für das Windschutzscheibenradar bereitgestellt werden.According to one embodiment, the individual radiators are arranged on a circuit board. The antenna unit can be designed as a patch antenna or panel antenna. The individual radiators can be formed by metallization areas which are arranged on the circuit board. The circuit board can be aligned parallel or essentially parallel to the windshield. As a result, an inexpensive antenna unit for the windshield radar can be provided.

Gemäß einem Ausführungsbeispiel sind die Einzelstrahler durch Auskopplungsstellen eines oder mehrerer Hohlleiter gebildet. Die Auskopplungsstellen können an einem freien Ende der Hohlleiter vorgesehen sein und/oder die Hohlleiter weisen in ihrem Wandungsbereich Öffnungen auf, die als Auskopplungsstellen fungieren. Dadurch lässt sich eine Antenneneinheit mit reduzierten elektrischen Verlusten realisieren.According to one embodiment, the individual radiators are formed by decoupling points of one or more waveguides. The coupling points can be provided on a free end of the waveguide and / or the waveguides have openings in their wall area which function as coupling points. An antenna unit with reduced electrical losses can thereby be implemented.

Gemäß einem Ausführungsbeispiel weist die Antenneneinheit mehrere zwischen der Generatoreinheit und der Windschutzscheibeninnenseite verlaufende Hohlleiter auf. Diese Hohlleiter fächern beispielsweise in Richtung der Windschutzscheibe auf, d.h. die Hohlleiter sind im Bereich der Generatoreinheit enger benachbart als im Bereich unmittelbar vor der Windschutzscheibe. Dadurch kann eine räumliche Verteilung der Einzelstrahler der Antenneneinheit erreicht werden.According to one exemplary embodiment, the antenna unit has a plurality of waveguides running between the generator unit and the inside of the windshield. These waveguides fan out, for example, in the direction of the windshield, i.e. the waveguides are closer in the area of the generator unit than in the area directly in front of the windshield. A spatial distribution of the individual radiators of the antenna unit can thereby be achieved.

Gemäß einem Ausführungsbeispiel sind die Hohlleiter eine Metallisierungsschicht aufweisende Kunststoffhohlleiter. In anderen Worten wird die Wandung der Hohlleiter durch Kunststoff gebildet, wobei die Wandung zusätzlich eine Metallisierungsschicht aufweist, um eine Wellenleitung der elektromagnetischen Welle im Hohlleiter zu ermöglichen. Dadurch kann eine leichtbauende und kostengünstige Antennenstruktur erreicht werden.According to one exemplary embodiment, the waveguides are plastic waveguides having a metallization layer. In other words, the wall of the waveguide is formed by plastic, the wall additionally having a metallization layer in order to enable the electromagnetic wave to be guided in the waveguide. This enables a lightweight and inexpensive antenna structure to be achieved.

Gemäß einem Ausführungsbeispiel sind zwischen der Windschutzscheibe und der Antenneneinheit Wellenanpassungsmittel vorgesehen. Die Wellenanpassungsmittel sind derart konfiguriert, dass der Sprung der Permittivität zwischen Luft und dem Windschutzscheibenmaterial reduziert wird. Dadurch können Reflexionen an diesem Materialübergang verringert und damit die Leistung des Windschutzscheibenradars gesteigert werden. Durch den geneigten bzw. schrägen Einbau der Antenneneinheit des Radarsensors kann die Fläche, auf der das Wellenanpassungsmittel vorgesehen wird, reduziert werden, da aufgrund der sehr nahen Platzierung der Antenneneinheit an der Windschutzscheibe und der Richtungsselektivität der Antenneneinheit keine oder im Wesentlichen keine Aufweitung der Wellenfelder zwischen der Antenneneinheit und der Windschutzscheibe erfolgt.According to one exemplary embodiment, shaft adaptation means are provided between the windshield and the antenna unit. The shaft adjustment means are configured such that the jump in permittivity between air and the windshield material is reduced. This can reduce reflections at this material transition and thus increase the performance of the windshield radar. Due to the inclined or inclined installation of the antenna unit of the radar sensor, the area on which the wave adaptation means is provided can be reduced, because due to the very close placement of the antenna unit on the windshield and the directional selectivity of the antenna unit, there is no or essentially no expansion of the wave fields between the antenna unit and the windshield.

Gemäß einem Ausführungsbeispiel werden die Wellenanpassungsmittel durch eine Folie, insbesondere eine Kunststofffolie, gebildet. Die Kunststofffolie kann dabei insbesondere innenseitig auf die Windschutzscheibe aufgeklebt sein, und zwar insbesondere in dem Bereich, in dem die Antenneneinheit vorgesehen ist.According to one exemplary embodiment, the shaft adaptation means are formed by a film, in particular a plastic film. The plastic film can in particular be glued to the inside of the windshield, in particular in the area in which the antenna unit is provided.

Gemäß einem Ausführungsbeispiel ist die Antenneneinheit zur Heizung der Windschutzscheibe ausgebildet. Damit können vor der Antenneneinheit angeordnete, die Ausbreitung der elektromagnetischen Welle störende elektrische Heizleiter in der Windschutzscheibe vermieden werden.According to one embodiment, the antenna unit is designed to heat the windshield. In this way, electrical heating conductors in the windshield that disrupt the propagation of the electromagnetic wave and are arranged in front of the antenna unit can be avoided.

Gemäß einem Ausführungsbeispiel ist die Antenneneinheit zur Heizung der Windschutzscheibe mit einem Gleichstrom oder einem niederfrequenten Wechselstrom beaufschlagbar, wobei die Frequenz des niederfrequenten Wechselstroms kleiner ist als die Frequenz der als Radarsignal abgestrahlten elektromagnetischen Welle. Vorzugsweise sind in die Antenneneinheit Heizleiter integriert oder die Metallisierungsbereiche, die die Einzelstrahler der Antenneneinheit bilden, sind selbst mit einem Gleichstrom oder einem niederfrequenten Wechselstrom beaufschlagbar, um eine Wärmeabstrahlung zur Windschutzscheibe hin zu bewirken.According to one exemplary embodiment, the antenna unit for heating the windshield can be acted upon by a direct current or a low-frequency alternating current, the frequency of the low-frequency alternating current being lower than the frequency of the electromagnetic wave radiated as a radar signal. Heating conductors are preferably integrated in the antenna unit, or the metallization areas which form the individual radiators of the antenna unit can themselves be acted upon with a direct current or a low-frequency alternating current in order to radiate heat towards the windshield.

Gemäß einem weiteren Aspekt umfasst die Erfindung eine Anordnung aus einem Windschutzscheibenradar und einer Kameraeinheit. Das Windschutzscheibenradar ist dabei gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche ausgebildet.According to a further aspect, the invention comprises an arrangement of a windshield radar and a camera unit. The windshield radar is designed according to one of the preceding claims.

Gemäß einem Ausführungsbeispiel sind das Windschutzscheibenradar und eine Kameraeinheit in eine gemeinsame Schutzvorrichtung bzw. Abdeckung, insbesondere eine Streulichtblende der Kameraeinheit integriert. Die Schutzvorrichtung bzw. Abdeckung umschließt dabei auch die Antenneneinheit des Windschutzscheibenradars. Für den Fall, dass die Antenneneinheit einen oder mehrere Hohlleiter aufweist, kann die die Hohlleiter aufweisende Antennenstruktur entweder in die Schutzvorrichtung bzw. Abdeckung integriert sein oder die Schutzvorrichtung bzw. Abdeckung kann zumindest abschnittsweise durch die die Hohlleiter aufweisende Antennenstruktur gebildet werden.According to one exemplary embodiment, the windshield radar and a camera unit are integrated in a common protective device or cover, in particular a lens hood of the camera unit. The protective device or cover also encloses the Windshield radar antenna unit. In the event that the antenna unit has one or more waveguides, the antenna structure having the waveguides can either be integrated into the protective device or cover or the protective device or cover can be formed at least in sections by the antenna structure having the waveguides.

Des Weiteren umfasst die Erfindung ein Fahrzeug mit einem vorbeschriebenen Windschutzscheibenradar.Furthermore, the invention comprises a vehicle with a windshield radar as described above.

Unter „Einzelstrahler“ im Sinne der vorliegenden Erfindung wird jegliche Strahlungsquelle verstanden, die elektromagnetische Wellen bereitstellt. Dies kann insbesondere ein Metallisierungsbereich sein oder eine Öffnung eines Hohlleiters.“Single radiator” in the sense of the present invention is understood to mean any radiation source that provides electromagnetic waves. This can in particular be a metallization area or an opening of a waveguide.

Unter „parallel oder im Wesentlichen parallel“ im Sinne der vorliegenden Erfindung werden Ausrichtungen verstanden, die einen Winkel von maximal 10°, vorzugsweise maximal 5° miteinander einschließen.“Parallel or essentially parallel” in the sense of the present invention is understood to mean orientations which include an angle of at most 10 °, preferably at most 5 °, with one another.

Die Ausdrücke „näherungsweise“, „im Wesentlichen“ oder „etwa“ bedeuten im Sinne der Erfindung Abweichungen vom jeweils exakten Wert um +/- 10%, bevorzugt um +/- 5% und/oder Abweichungen in Form von für die Funktion unbedeutenden Änderungen.For the purposes of the invention, the terms “approximately”, “essentially” or “approximately” mean deviations from the respectively exact value by +/- 10%, preferably by +/- 5% and / or deviations in the form of changes which are insignificant for the function ,

Weiterbildungen, Vorteile und Anwendungsmöglichkeiten der Erfindung ergeben sich auch aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen und aus den Figuren. Dabei sind alle beschriebenen und/oder bildlich dargestellten Merkmale für sich oder in beliebiger Kombination grundsätzlich Gegenstand der Erfindung, unabhängig von ihrer Zusammenfassung in den Ansprüchen oder deren Rückbeziehung. Auch wird der Inhalt der Ansprüche zu einem Bestandteil der Beschreibung gemacht.Further developments, advantages and possible uses of the invention also result from the following description of exemplary embodiments and from the figures. All of the features described and / or depicted, in themselves or in any combination, are fundamentally the subject of the invention, regardless of how they are summarized in the claims or their relationship. The content of the claims is also made part of the description.

Die Erfindung wird im Folgenden anhand der Figuren an Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigen:

  • 1 beispielhaft und schematisch ein erstes Ausführungsbeispiel eines Windschutzscheibenradars mit einer planaren Antenneneinheit; und
  • 2 beispielhaft und schematisch ein zweites Ausführungsbeispiel eines Windschutzscheibenradars mit einer mehrere Hohlleiter aufweisenden Antenneneinheit und einer Kameraeinheit, die in eine Streulichtblende integriert sind.
The invention is explained in more detail below with reference to the figures using exemplary embodiments. Show it:
  • 1 exemplary and schematic of a first embodiment of a windshield radar with a planar antenna unit; and
  • 2 by way of example and schematically, a second exemplary embodiment of a windshield radar with an antenna unit having a plurality of waveguides and a camera unit which are integrated in a lens hood.

1 zeigt beispielhaft und schematisch ein erstes Ausführungsbeispiel eines Windschutzscheibenradars 1, das innenseitig hinter einer Windschutzscheibe 5 eines Fahrzeugs, insbesondere eines Kraftfahrzeugs vorgesehen ist. 1 shows an example and schematically a first embodiment of a windshield radar 1 , the inside behind a windshield 5 a vehicle, in particular a motor vehicle, is provided.

Das Windschutzscheibenradar 1 umfasst eine Generatoreinheit 2, die zur Erzeugung eines HF-Signals ausgebildet ist, das als Radarsignal in Form einer elektromagnetischen Welle abgestrahlt werden kann. Die Generatoreinheit 2 kann dabei weitere zur Erzeugung eines Radarsignals notwendige Komponenten, beispielsweise zumindest einen Oszillator, zumindest einen Modulator, Filter etc. aufweisen.The windshield radar 1 comprises a generator unit 2 , which is designed to generate an RF signal that can be radiated as a radar signal in the form of an electromagnetic wave. The generator unit 2 can have further components necessary for generating a radar signal, for example at least one oscillator, at least one modulator, filter etc.

Die Generatoreinheit 2 ist über in 1 nicht dargestellte elektrische Leiter bzw. einen Hohlleiter mit einer Antenneneinheit 3 gekoppelt. Dadurch kann der Antenneneinheit 3 das durch die Generatoreinheit 2 erzeugte HF-Signal zugeführt werden. Die Antenneneinheit 3 ist dazu ausgebildet, das HF-Signal als elektromagnetische Welle in einen Bereich vor dem Fahrzeug abzustrahlen und anschließend reflektierte Anteile der elektromagnetischen Welle zur Umgebungserfassung zu empfangen.The generator unit 2 is over in 1 Not shown electrical conductor or a waveguide with an antenna unit 3 coupled. This allows the antenna unit 3 that through the generator unit 2 generated RF signal are supplied. The antenna unit 3 is designed to emit the RF signal as an electromagnetic wave in an area in front of the vehicle and then to receive reflected portions of the electromagnetic wave for environmental detection.

Die Antenneneinheit 3 weist eine Vielzahl von Einzelstrahlern 4 auf, die ortsverteilt über eine von der Antenneneinheit 3 belegte Fläche vorgesehen sind. Derartige Antenneneinheiten sind beispielsweise als Array-Antennen bekannt. Die Einzelstrahler 4 wirken beispielsweise als Punktstrahler. Durch die Überlagerung der von den einzelnen Punktstrahlern abgesendeten elektromagnetischen Wellen entstehen Wellenfronten WF, die in 1 als vertikal ausgerichtete Linien schematisch dargestellt sind.The antenna unit 3 has a variety of single radiators 4 on that is distributed over one of the antenna unit 3 occupied area are provided. Such antenna units are known for example as array antennas. The single heater 4 act as spotlights, for example. Wave fronts are created by superimposing the electromagnetic waves emitted by the individual spotlights WF , in the 1 are shown schematically as vertically aligned lines.

Wie in 1 gezeigt und im Übrigen dem Fachmann bekannt, sind Windschutzscheiben 5 schräg angeordnet, d.h. eine Hochachse der Windschutzscheibe 5, die von einer unteren zu einer oberen Kante der Windschutzscheibe 5 verläuft, nimmt eine von der Senkrechten abweichende Schrägstellung ein. Dadurch kann die Fahrzeug-Aerodynamik entscheidend verbessert werden.As in 1 shown and otherwise known to those skilled in the art are windshields 5 arranged obliquely, ie a vertical axis of the windshield 5 going from a lower to an upper edge of the windshield 5 runs, takes an oblique position that deviates from the vertical. This can significantly improve vehicle aerodynamics.

Für die Umgebungserfassung ist es jedoch vorteilhaft, wenn sich die Hauptausbreitungsrichtung AR bzw. Hauptabstrahlrichtung, d.h. das Maximum der Antennenkeule, in horizontaler Richtung oder im Wesentlichen in horizontaler Richtung erstreckt.For environmental detection, however, it is advantageous if the main direction of propagation is AR or main radiation direction, ie the maximum of the antenna lobe, extends in the horizontal direction or essentially in the horizontal direction.

Um die erfindungsgemäßen Vorteile hinsichtlich der Integration der Antenneneinheit 3 zu erreichen, ist die Antenneneinheit 3 parallel oder im Wesentlichen parallel zur Windschutzscheibe 5 ausgerichtet. In anderen Worten weist die Antenneneinheit 3 damit die gleiche oder im Wesentlichen gleiche Schrägstellung auf wie die Windschutzscheibe 5. To the advantages according to the invention with regard to the integration of the antenna unit 3 the antenna unit can be reached 3 parallel or essentially parallel to the windshield 5 aligned. In other words, the antenna unit points 3 thus the same or essentially the same inclination as the windshield 5 ,

Um trotz dieser Schrägstellung eine Hauptausbreitungsrichtung AR bzw. Hauptabstrahlrichtung in horizontaler Richtung oder im Wesentlichen in horizontaler Richtung zu erreichen, sind vorzugsweise Phasenverschiebungsmittel vorgesehen. Diese Phasenverschiebungsmittel sind derart ausgebildet, dass die den Einzelstrahlern 4 zugeführten HF-Signale zueinander eine Phasenbeziehung derart haben, dass die Haupt-Ausbreitungsrichtung AR der abgestrahlten elektromagnetischen Welle schräg zur Achse A verläuft, in der die Antenneneinheit 3 bzw. deren Einzelstrahler 4 angeordnet sind.To be a main direction of propagation despite this inclination AR or main emission direction in the horizontal direction or essentially in To achieve the horizontal direction, phase shifting means are preferably provided. These phase shifting means are designed such that the individual radiators 4 supplied RF signals have a phase relationship to one another such that the main direction of propagation AR the emitted electromagnetic wave diagonally to the axis A runs in the antenna unit 3 or their single emitters 4 are arranged.

Die Phasenverschiebungsmittel können auf unterschiedliche Art und Weise gebildet sein. Im Falle einer festen, nicht veränderbaren Phasenbeziehung zwischen den Einzelstrahlern 4 können die Phasenverschiebungsmittel durch unterschiedlich lang ausgebildete Leiter gebildet werden, über die das HF-Signal den jeweiligen Einzelstrahlern 4 zugeführt wird. Die Längendifferenzen der Leiter werden dabei derart gewählt, dass sich die gewünschte Phasenbeziehung einstellt. Alternativ oder zusätzlich können Phasensteller verwendet werden, über die sich eine variable Phasenbeziehung zwischen den den Einzelstrahlern 4 zugeführten Signalen einstellen lässt.The phase shifting means can be formed in different ways. In the case of a fixed, unchangeable phase relationship between the individual radiators 4 the phase shifting means can be formed by conductors of different lengths, via which the RF signal to the individual radiators 4 is fed. The length differences of the conductors are chosen such that the desired phase relationship is established. As an alternative or in addition, phase adjusters can be used, via which there is a variable phase relationship between the individual radiators 4 supplied signals can be adjusted.

Die Antenneneinheit 3 kann beispielsweise eine planare Antenneneinheit sein, bei der die Einzelstrahler 4 in einer Ebene angeordnet sind. Die Ebene der Einzelstrahler 4 kann dabei parallel oder im Wesentlichen parallel zur Windschutzscheibe 5 verlaufen. Insbesondere kann die Antenneneinheit 3 als sog. Patchantenne oder als sog. Panelantenne ausgebildet sein. Als Träger für die Einzelstrahler 4 kann beispielsweise eine Platine dienen, auf der die Leiter und Einzelstrahler 4 als Metallisierungsbereiche vorgesehen sind.The antenna unit 3 can be, for example, a planar antenna unit in which the individual radiators 4 are arranged in one plane. The single emitter level 4 can be parallel or substantially parallel to the windshield 5 run. In particular, the antenna unit 3 be designed as a so-called patch antenna or as a so-called panel antenna. As a carrier for the single radiators 4 can serve, for example, a board on which the conductors and individual radiators 4 are provided as metallization areas.

Alternativ kann die Antenneneinheit 3 zumindest in einer Raumrichtung oder in zwei zueinander senkrecht verlaufenden Raumrichtungen eine Wölbung aufweisen.Alternatively, the antenna unit 3 have a curvature at least in one spatial direction or in two spatial directions running perpendicular to one another.

Um Reflexionen an der Windschutzscheibe 5 zu minimieren, können zwischen der Antenneneinheit 3 und der Windschutzscheibe 5 Wellenanpassungsmittel 7 vorgesehen sein. Die Wellenanpassungsmittel 7 weisen dabei vorzugsweise eine materialspezifische relative Permittivität εr auf, die kleiner ist als die materialspezifische relative Permittivität εr des Materials der Windschutzscheibe 5. In anderen Worten wird durch die Wellenanpassungsmittel 7 ein mehrstufiger Materialübergang zwischen der Wellenausbreitung in der Luft und im Windschutzscheibenmaterial erreicht, der zu reduzierten Reflexionen der abgestrahlten elektromagnetischen Welle bei der Transmission durch die Windschutzscheibe 5 führt.For reflections on the windshield 5 can minimize between the antenna unit 3 and the windshield 5 Wave matching funds 7 be provided. The wave adjustment means 7 preferably have a material-specific relative permittivity ε r that is smaller than the material-specific relative permittivity ε r of the material of the windshield 5 , In other words, by the wave adjustment means 7 achieved a multi-stage material transition between the wave propagation in the air and in the windshield material, which leads to reduced reflections of the emitted electromagnetic wave during transmission through the windshield 5 leads.

Die Wellenanpassungsmittel 7 können beispielsweise durch eine Folie, insbesondere eine Kunststofffolie gebildet sein. Die Folie kann dabei vorzugsweise eine Materialstärke zwischen 0,5mm und 1mm, insbesondere 0,6mm, 0,7mm, 0,8mm oder 0,9mm aufweisen.The wave adjustment means 7 can be formed for example by a film, in particular a plastic film. The film can preferably have a material thickness between 0.5 mm and 1 mm, in particular 0.6 mm, 0.7 mm, 0.8 mm or 0.9 mm.

Die Wellenanpassungsmittel 7 können eine Färbung oder Tönung aufweisen, um eine optisch unauffällige Integration des Windschutzscheibenradars 1 in das Fahrzeug zu ermöglichen.The wave adjustment means 7 can have a color or tint to ensure an optically inconspicuous integration of the windshield radar 1 to allow in the vehicle.

2 zeigt beispielhaft und schematisch eine weitere Ausführungsform eines Windschutzscheibenradars 1. 2 shows an example and schematically another embodiment of a windshield radar 1 ,

Ein wesentlicher Unterschied dieser Ausführungsform gegenüber der vorbeschriebenen Ausführungsform ist, dass Hohlleiter 6 vorgesehen sind, an denen die Einzelstrahler 4 in Form von Auskopplungsstellen ausgebildet sind. Beispielsweise werden die Einzelstrahler 4 durch Öffnungen im Hohlleiter gebildet, an denen zumindest Teile der im Hohlleiter geführten elektromagnetischen Welle ausgekoppelt werden. Die Öffnungen können dabei im Bereich eines freien Endes der Hohlleiter 6 vorgesehen sein oder aber auch beabstandet zu dem freien Ende des Hohlleiters 6, beispielsweise in der Seitenwand in einem Mittelbereich des Hohlleiters 6.An essential difference of this embodiment from the previously described embodiment is that the waveguide 6 are provided on which the single radiators 4 are designed in the form of decoupling points. For example, the single radiators 4 formed by openings in the waveguide at which at least parts of the electromagnetic wave guided in the waveguide are coupled out. The openings can be in the region of a free end of the waveguide 6 be provided or spaced apart from the free end of the waveguide 6 , for example in the side wall in a central region of the waveguide 6 ,

Die Hohlleiter 6 können beispielsweise jeweils zwischen einem eine elektromagnetische Welle generierenden HF-Signalerzeuger und einem Bereich unmittelbar vor der Windschutzscheibe 5 verlaufen. Dadurch kann eine elektromagnetische Welle erzeugt und im Hohlleiter 6 an einen gewünschten Ort in unmittelbarer Nähe zur Windschutzscheibe 6 geführt werden, um dort aus dem Hohlleiter 6 emittiert zu werden. Die Platzierung der Einzelstrahler 4, die durch Öffnungen oder Austrittsstellen an den jeweiligen Hohlleitern 6 gebildet sind, in unmittelbarer Nähe zur Windschutzscheibe hat den Vorteil, dass durch den Fahrzeugnutzer keine Plaketten oder Vignetten in den Bereich zwischen Einzelstrahler 4 und Windschutzscheibe geklebt werden können.The waveguide 6 can, for example, each between an RF signal generator generating an electromagnetic wave and an area directly in front of the windshield 5 run. This allows an electromagnetic wave to be generated and in the waveguide 6 to a desired location in close proximity to the windshield 6 out there out of the waveguide 6 to be emitted. The placement of the single spotlights 4 through openings or exit points on the respective waveguides 6 formed in the immediate vicinity of the windshield has the advantage that the vehicle user does not place any badges or vignettes in the area between the individual radiators 4 and windshield can be glued.

Die Hohlleiter 6 sind vorzugsweise Kunststoffhohlleiter, die eine Metallisierungsschicht zur Wellenführung aufweisen. Alternativ können auch Hohlleiter 6 verwendet werden, deren Wandung vollständig aus Metall gebildet sind.The waveguide 6 are preferably plastic waveguides that have a metallization layer for wave guidance. Alternatively, waveguides can also be used 6 are used, the wall of which is formed entirely from metal.

Wie insbesondere in 2 gezeigt, aber auch bei dem Ausführungsbeispiel in 1 anwendbar ist, kann die Antenneneinheit 3 und vorzugsweise auch die Generatoreinheit 2 durch eine Schutzvorrichtung bzw. Abdeckung 9 zum Fahrzeuginnenraum hin geschützt sein. Der zumindest eine Hohlleiter 6 bzw. die Anordnung einer Vielzahl von Hohlleitern kann in diese Schutzvorrichtung bzw. Abdeckung 9 integriert bzw. in dieser aufgenommen sein.As especially in 2 shown, but also in the embodiment in 1 is applicable, the antenna unit 3 and preferably also the generator unit 2 through a protective device or cover 9 be protected towards the vehicle interior. The at least one waveguide 6 or the arrangement of a plurality of waveguides can in this protective device or cover 9 integrated or included in this.

Vorzugsweise ist das Windschutzscheibenradar 1 zusammen mit einer Kameraeinheit 8 als eine Funktionseinheit an der Windschutzscheibe 5 vorgesehen, d.h. das Windschutzscheibenradar 1 und die Kameraeinheit 8 sind unmittelbar nebeneinander verbaut und bilden eine Baugruppe. Um die Kameraeinheit 8 vor Streulichteffekten zu schützen, wird diese zum Fahrzeuginnenraum hin vorzugsweise durch eine Streulichtblende gekapselt. Vorzugsweise bildet die vorbeschriebene Schutzvorrichtung bzw. Abdeckung 9 die Streulichtblende der Kameraeinheit 8 und die Schutzvorrichtung bzw. Abdeckung 9 umschließt auch die Antenneneinheit 3, insbesondere den zumindest einen Hohlleiter 6. Alternativ können die Hohlleiter 6 durch eine Tragstruktur derart verbunden sein, dass diese Tragstruktur die Streulichtblende der Kameraeinheit 8 bildet.The windshield radar is preferably 1 together with a camera unit 8th as a functional unit on the windshield 5 provided, ie the windshield radar 1 and the camera unit 8th are installed directly next to each other and form an assembly. To the camera unit 8th To protect against stray light effects, this is preferably encapsulated towards the vehicle interior by a lens hood. The protective device or cover described above preferably forms 9 the lens hood of the camera unit 8th and the protection device or cover 9 also encloses the antenna unit 3 , in particular the at least one waveguide 6 , Alternatively, the waveguide 6 be connected by a support structure such that this support structure is the lens hood of the camera unit 8th forms.

Um bei widrigen Witterungsbedingungen das Windschutzscheibenradar 1 und insbesondere auch die Kameraeinheit 8 als Sensoren verwenden zu können, ist vorzugsweise eine Windschutzscheibenheizung vorgesehen. Um Heizdrähte in der Windschutzscheibe 5 unmittelbar vor der Kameraeinheit 8 bzw. der Antenneneinheit 3 zu vermeiden, kann die Antenneneinheit 3 selbst eine Heizstruktur aufweisen. Die Heizstruktur kann durch elektrische Leiter gebildet werden, die durch Gleichstrom oder niederfrequenten Wechselstrom durchflossen sind. Unter „niederfrequenter Wechselstrom“ wird dabei ein Wechselstrom mit einer Frequenz verstanden, die kleiner ist als die Frequenz des HF-Signals, das durch die Generatoreinheit 2 zur Abstrahlung über die Antenneneinheit 3 erzeugt wird.To the windshield radar in adverse weather conditions 1 and especially the camera unit 8th To be able to use them as sensors, a windshield heater is preferably provided. Around heating wires in the windshield 5 immediately in front of the camera unit 8th or the antenna unit 3 to avoid the antenna unit 3 themselves have a heating structure. The heating structure can be formed by electrical conductors through which direct current or low-frequency alternating current flows. “Low-frequency alternating current” is understood to mean an alternating current with a frequency that is lower than the frequency of the HF signal that is generated by the generator unit 2 for radiation via the antenna unit 3 is produced.

Für den Fall, dass die Antenneneinheit 3 eine sog. Patchantenne oder sog. Panelantenne ist, kann die Heizstruktur in den Träger der Antenneneinheit 3, beispielsweise eine Platine, integriert sein oder auf diesen Träger aufgebracht sein. Im Falle der Verwendung von Hohlleitern 6 können diese Hohlleiter 6 selbst die Heizstruktur aufweisen. Ebenfalls ist es denkbar, dass die Bereiche der Antenneneinheit 3, durch die das Radarsignal abgestrahlt wird, also insbesondere die Einzelstrahler 4, als Heizstruktur fungieren und durch einen Heizstrom (Gleichstrom oder niederfrequenter Wechselstrom) durchflossen werden.In the event that the antenna unit 3 is a so-called patch antenna or so-called panel antenna, the heating structure can be in the carrier of the antenna unit 3 , for example a circuit board, can be integrated or applied to this carrier. In the case of the use of waveguides 6 can this waveguide 6 even have the heating structure. It is also conceivable that the areas of the antenna unit 3 , through which the radar signal is emitted, in particular the single emitters 4 , act as a heating structure and flow through a heating current (direct current or low-frequency alternating current).

Die Erfindung wurde voranstehend an Ausführungsbeispielen beschrieben. Es versteht sich, dass zahlreiche Änderungen sowie Abwandlungen möglich sind, ohne dass dadurch der durch die Patentansprüche definierte Schutzbereich verlassen wird.The invention has been described above using exemplary embodiments. It goes without saying that numerous changes and modifications are possible without thereby leaving the scope of protection defined by the patent claims.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

11
WindschutzscheibenradarWindshield Radar
22
Generatoreinheitgenerator unit
33
Antenneneinheitantenna unit
44
Einzelstrahlerindividual radiators
55
WindschutzscheibeWindshield
66
Hohlleiterwaveguide
77
WellenanpassungsmittelWave matching funds
88th
Kameraeinheitcamera unit
99
Schutzvorrichtung/Abdeckung Guard / cap
AA
Achseaxis
ARAR
Haupt-AusbreitungsrichtungMain propagation direction
αα
Winkelangle
WFWF
Wellenfrontwavefront

Claims (15)

Windschutzscheibenradar umfassend eine Generatoreinheit (2) und eine Antenneneinheit (3) mit einer Vielzahl ortsverteilt angeordneten Einzelstrahlern (4), wobei die Generatoreinheit (2) über zumindest einen Leiter mit der Antenneneinheit (3) gekoppelt ist, über den das in der Generatoreinheit (2) erzeugte HF-Signal zur Antenneneinheit (3) zugeführt wird, wobei zumindest ein Teil der Einzelstrahler (4) der Antenneneinheit (3) entlang einer Achse (A) angeordnet sind, die in einem spitzen Winkel (a) schräg zur Haupt-Ausbreitungsrichtung (AR) der von der Antenneneinheit (3) abgestrahlten elektromagnetischen Welle verläuft.Windscreen radar comprising a generator unit (2) and an antenna unit (3) with a plurality of individual radiators (4) arranged in a distributed manner, the generator unit (2) being coupled to the antenna unit (3) via at least one conductor, via which the generator unit (2 ) generated RF signal is fed to the antenna unit (3), at least some of the individual radiators (4) of the antenna unit (3) being arranged along an axis (A) at an acute angle (a) obliquely to the main direction of propagation ( AR) of the electromagnetic wave emitted by the antenna unit (3). Windschutzscheibenradar nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass Phasenverschiebungsmittel vorgesehen sind, die derart konfiguriert sind, dass eine Schrägstellung der Antenneneinheit (3) kompensiert wird, so dass eine in horizontaler oder im Wesentlichen in horizontaler Richtung verlaufende Abstrahlung der elektromagnetischen Welle erfolgt.Windshield radar after Claim 1 , characterized in that phase shifting means are provided which are configured in such a way that an inclination of the antenna unit (3) is compensated for, so that the electromagnetic wave is emitted in a horizontal or substantially horizontal direction. Windschutzscheibenradar nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Phasenverschiebungsmittel durch unterschiedliche Längen der Leiter gebildet sind, über die ein oder mehrere Einzelstrahler (4) der Antenneneinheit (3) jeweils mit der Generatoreinheit (2) gekoppelt sind.Windshield radar after Claim 2 , characterized in that the phase shifting means are formed by different lengths of the conductors, via which one or more individual radiators (4) of the antenna unit (3) are each coupled to the generator unit (2). Windschutzscheibenradar nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Einzelstrahler (4) in einer Ebene angeordnet sind oder die Antenneneinheit (3) als gewölbte Antenne ausgebildet ist. Windscreen radar according to one of the preceding claims, characterized in that the individual radiators (4) are arranged in one plane or the antenna unit (3) is designed as a curved antenna. Windschutzscheibenradar nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Einzelstrahler (4) auf einer Platine angeordnet sind.Windscreen radar according to one of the preceding claims, characterized in that the individual radiators (4) are arranged on a circuit board. Windschutzscheibenradar nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Einzelstrahler (4) durch Auskopplungsstellen eines oder mehrerer Hohlleiter (6) gebildet sind.Windscreen radar according to one of the preceding claims, characterized in that the individual radiators (4) are formed by decoupling points of one or more waveguides (6). Windschutzscheibenradar nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Antenneneinheit (3) mehrere zwischen der Generatoreinheit (2) und der Windschutzscheibeninnenseite verlaufende Hohlleiter (6) aufweist.Windshield radar after Claim 6 , characterized in that the antenna unit (3) has a plurality of waveguides (6) running between the generator unit (2) and the inside of the windshield. Windschutzscheibenradar nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Hohlleiter (6) eine Metallisierungsschicht aufweisende Kunststoffhohlleiter sind.Windshield radar after Claim 6 or 7 , characterized in that the waveguides (6) are plastic waveguides having a metallization layer. Windschutzscheibenradar nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen der Windschutzscheibe (5) und der Antenneneinheit (3) Wellenanpassungsmittel (7) vorgesehen sind.Windscreen radar according to one of the preceding claims, characterized in that shaft adaptation means (7) are provided between the windscreen (5) and the antenna unit (3). Windschutzscheibenradar nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Wellenanpassungsmittel (7) durch eine Folie, insbesondere eine Kunststofffolie gebildet werden.Windshield radar after Claim 9 , characterized in that the shaft adjustment means (7) are formed by a film, in particular a plastic film. Windschutzscheibenradar nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Antenneneinheit (3) zur Heizung der Windschutzscheibe (5) ausgebildet ist.Windshield radar according to one of the preceding claims, characterized in that the antenna unit (3) is designed to heat the windshield (5). Windschutzscheibenradar nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Antenneneinheit (3) zur Heizung der Windschutzscheibe (5) mit einem Gleichstrom oder einem niederfrequenten Wechselstrom beaufschlagbar ist, wobei die Frequenz des niederfrequenten Wechselstroms kleiner ist als die Frequenz der als Radarsignal abgestrahlten elektromagnetischen Welle.Windshield radar after Claim 11 , characterized in that the antenna unit (3) for heating the windshield (5) can be acted upon by a direct current or a low-frequency alternating current, the frequency of the low-frequency alternating current being lower than the frequency of the electromagnetic wave radiated as a radar signal. Anordnung umfassend ein Windschutzscheibenradar (1) und eine Kameraeinheit (8), wobei ein Windschutzscheibenradar (1) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche Verwendung findet.Arrangement comprising a windshield radar (1) and a camera unit (8), a windshield radar (1) according to one of the preceding claims being used. Anordnung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Antenneneinheit (3) des Windschutzscheibenradars (1) einen oder mehrere Hohlleiter (6) aufweist, die zumindest abschnittsweise in eine Streulichtblende der Kameraeinheit (8) integriert ist.Arrangement after Claim 13 , characterized in that the antenna unit (3) of the windshield radar (1) has one or more waveguides (6), which is integrated at least in sections into a lens hood of the camera unit (8). Fahrzeug umfassend ein Windschutzscheibenradar (1) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 13 oder eine Anordnung gemäß Anspruch 13 oder 14.Vehicle comprising a windshield radar (1) according to one of the Claims 1 to 13 or an arrangement according to Claim 13 or 14 ,
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