DE19650544B4

DE19650544B4 - Ebene Antennengruppe und Phasenvergleichs-Monopulsradarsystem

Info

Publication number: DE19650544B4
Application number: DE19650544A
Authority: DE
Inventors: Kunihiko Kariya-shi Sasaki; Masanobu Kariya-shi Yukumatsu; Toshiya Kariya-shi Saito; Hideo Kariya-shi Matsuki; Hiroshi Kariya-shi Hazumi
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 1995-12-05
Filing date: 1996-12-05
Publication date: 2010-05-20
Anticipated expiration: 2016-12-06
Also published as: DE19650544A1; JPH09159751A; US5815112A; JP3663702B2

Abstract

Ebene Gruppenantenne, welche als Empfangsantenne (10; 40) ausgebildet ist, mit:
einer Mehrzahl von Antennenelementen (24; 44), welche in einer Matrixstruktur angeordnet sind, die sich aus Spalten und Reihen zusammensetzt;
einer Einspeiseeinrichtung, welche Speiseleitungen (26a, 26b; 46) aufweist, zum Einspeisen von elektrischer Leistung von den Antennenelementen;
einer Schalteinrichtung (28a, 28b; 48a, 48b) zum Öffnen oder Schließen der Speiseleitungen der Einspeiseeinrichtung, welche mit den rechten und linken Spalten von Antennenelementen verbunden sind, die in einem Gebiet am rechten Ende oder in einem Gebiet am linken Ende der Matrixstruktur lokalisiert sind; und
einem Anschluß (A, B) für die Schalteinrichtung (28a, 28b; 48a, 48b) zum Einspeisen von Schaltsignalen, um die Schalteinrichtung zum abwechselnden Öffnen oder Schließen der Speiseleitungen derart zu veranlassen, daß die rechten und linken Spalten von Antennenelementen, die in dem Gebiet am rechten Ende oder in dem Gebiet am linken Ende der Matrixstruktur lokalisiert sind, abwechselnd aktiviert werden,...

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine ebene Antennengruppe, welche vorzugsweise in einem Phasenvergleichs-Monopulsradarsystem verwendet wird und auf ein Phasenvergleichs-Monopulsradarsystem unter Verwendung dieser ebenen Antennengruppe.
Um Zusammenstöße von Fahrzeugen wie Kraftfahrzeugen zu verhindern, wird die Realisierung von Radarsystemen dringend erwartet, die zum Erfassen von Hindernissen unter Verwendung von Funkwellen geeignet sind. Bei dieser Art von Radarsystemen ist das Erfassen einer horizontalen Entfernung eines existierenden oder sich in Richtung auf das Radarsystem zu bewegenden Hindernisses sehr wichtig. Diesbezüglich besitzt ein Monopulsradarsystem das Vermögen des wirksamen Arbeitens als Hinderniserfassungsradarsystem für Kraftfahrzeuge.
Üblicherweise sendet das Phasenvergleichs-Monopulsradarsystem eine vorbestimmte Funkwelle über eine Sendeantenne nach außen, und wenn die Sendefunkwelle von einem Ziel (Hindernis) reflektiert wird, empfängt ein Paar von Empfangsantennen, die bezüglich ihrer Position versetzt sind und unterschiedliche Strahlrichtungen aufweisen, die reflektierte Funkwelle. Die Position (und/oder Richtung usw.) des Ziels wird gemessen oder auf der Grundlage der Phasendifferenz (oder Amplitudendifferenz) zwischen den Empfangssignalen berechnet, die von dem Paar von Empfangsantennen erlangt werden. Monopulsradarsysteme werden weit verbreitet verwendet und sind als Luftfahrzeugfolgeradarsysteme bekannt. Jedoch besitzt das Monopulsradarsystem das Vermögen des wirksamen Arbeitens als Landfahrzeugsradarsystem durch Anordnen des Paars von Empfangsantennen in einer versetzten Beziehung zueinander entlang einer Horizontalrichtung, so daß unterschiedliche Pfadlängen und Strahlrichtungen bezüglich des Ziels vorliegen.
Die Monopulsradarsysteme werden etwa in die Phasenvergleichs-Monopulsradarsysteme und die Amplitudenvergleichs-Monopulsradarsysteme unterteilt. Wie in 9 dargestellt erfaßt das Phasenvergleichs-Monopulsradarsystem die Richtung θ eines Ziels Px auf der Grundlage der Phasendifferenz ϕ zwischen zwei Empfangssignalen, die von einem Paar Empfangsantennen A1 und A2 empfangen werden, die bezüglich ihrer Position um eine Entfernung D zueinander versetzt sind. Insbesondere hängt die Phasendifferenz ϕ von der Differenz der Pfadlängen L_A1 und L_A2 ab. Die Pfadlänge L_A1 ist die Entfernung zwischen dem Ziel Px und einem Empfangspunkt P1 der Antenne A1, während die Pfadlänge L_A2 die Entfernung zwischen dem Ziel Px und einem Empfangspunkt P2 der Antenne A2 ist. Wenn λ die Wellenlänge der Funkwelle darstellt, wird die Richtung θ des Ziels Px durch die folgende Gleichung (1) definiert. ϕ = (2π/λ) D sin θ (1)
Wenn das Phasenvergleichs-Monopulsradar angeordnet ist, ist es dementsprechend grundsätzlich nötig, die Reflektionsfunkwelle gleichzeitig durch ein Paar von Antennen A1 und A2 zu empfangen, welche dieselbe Ausrichtung besitzen.
Andererseits erfassen die Amplitudenvergleichs-Monopulsradarsysteme die Richtung des Ziels auf der Grundlage der Amplitudendifferenz zwischen den Empfangssignalen, welche von dem Paar von Empfangsantennen erlangt werden, im Unterschied zu der Richtung der ausgesandten Strahlen.
Die herkömmlichen Monopulsradarsysteme sind normalerweise mit Wellenleitertrichtern oder Parabolantennen ausgestattet, die als Empfangsantennen dienen. Die Wellenleiter trichter oder Parabolantennen sind generell sehr groß und zur Massenherstellung ungeeignet, da sie hauptsächlich für Luftfahrzeugfolgeradarsysteme entwickelt sind. Somit können ohne Reduzierung der Größe und einer Verbesserung bezüglich der Massenherstellung die Monopulsradarsysteme nicht als Landfahrzeugradarsysteme verwendet werden.
Insbesondere erfordert wie oben unter Bezugnahme auf 9 erklärt das Phasenvergleichs-Monopulsradarsystem definitiv ein Paar Antennen, welche die von dem Ziel reflektierte Funkwelle empfangen. Das Vorsehen zweier unabhängiger Antennen vergrößert jedoch die Gesamtgröße des Radarsystems. Wenn das Intervall zwischen zwei Antennen A1 und A2 übermäßig groß ist (siehe 10A), gibt es die Möglichkeit, daß die Phasendifferenz ϕ zwischen den Empfangssignalen sich im Ansprechen auf eine kleine Änderung der Richtung θ des Ziels Px stark geändert hat. Die Phasendifferenz ϕ kann 360° überschreiten (entsprechend dem Bereich von ±π entsprechend 10A). Wenn die Phasendifferenz ϕ 360° überschreitet, wird eine Mehrzahl von Positionen als mit dieser Phasendifferenz entsprechend identifiziert, wie es aus dem Vergleich zwischen 10A und 10B ersichtlich ist. Es ist daher unmöglich, lediglich eine (wahre) Richtung des Ziels eindeutig zu identifizieren.
Um die oben dargestellten Schwierigkeiten zu vermeiden, müssen die Antennenöffnungen und der Antennengewinn reduziert werden, um ein kleineres Antennenintervall zu realisieren. Jedoch wird die Verwendung derartiger Antennen mit kleineren Antennenöffnungen und kleinerem Gewinn zu einer fatalen Reduzierung des maximalen Bereichs (oder Entfernung) des Radarsystems führen.
Die Druckschrift ”KLEMM, R.: Fehlereinfluß in Gruppenantennen für luft- und raumgestütztes MTI Radar. In: ITG-Fachbericht 128 Antennen, ITG-Fachtagung vom 12. bis 15. April 1994 in Dresden, vde-verlag gmbh Berlin Offenbach, S. 103 bis 108” offenbart eine Antennenkonfiguration einer linearen oder planaren Gruppenantenne mit äquidistanter Sensoranordnung. Zur Reduzierung der Anzahl der zu verarbeitenden Antennenkanäle werden Untergruppen von Antennenelementen gebildet, wobei die Untergruppen sich nicht nur aus Antennenelementen an dem linken oder rechten Ende, sondern ebenfalls aus Antennenelementen in der Mitte der Matrixstruktur zusammensetzen.
Aus der DE 42 06 797 A1 ist ein Radarantennensystem bekannt, welches Antennenelemente aufweist, die in einer linearen oder planaren Matrix angeordnet sind. Aus einem oder mehreren Antennenelementen, die jeweils einem Sende/Empfangs-Modul zugeordnet sind, welches wiederum mit einer Steuereinheit gekoppelt ist, werden Blöcke gebildet, die durch einen Computer umgeschaltet werden können. An einer beliebigen Stelle der Matrix vorhandene und zueinander benachbarte Antennenelemente werden über die ihnen zugeordneten Steuereinheiten zu einem Block ausgewählt.
Die DE 32 23 391 A1 offenbart eine Richtantenne, welche die Auswahl von unterschiedlichen Hauptstrahlrichtungen ermöglicht. Eine lineare Matrix von Antennenelementen wird von einem Strahlformungsnetzwerk angesteuert, wobei die jeweiligen Antennenelemente durch spaltenförmige Antennenzeilen ersetzt werden können.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine planare Gruppenantenne bestehend aus einer Mehrzahl von in Spalten und Reihen angeordneten Antennenelementen zu schaffen sowie deren Verwendung in einem Phasenvergleichs-Monopolsradar vorzusehen, wobei die planare Gruppenantenne kompakt ausgebildet ist.
Die Lösung der Aufgabe erfolgt durch die Merkmale der Ansprüche 1 oder 6.
Entsprechend einem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung ist eine ebene Antennengruppe vorgesehen mit einer Mehrzahl von Antennenelementen (24; 44), welche in einer vorbestimmten Matrixstruktur angeordnet sind, einer Einspeiseeinrichtung, welche Energieleitungen (26a, 26b; 46; 26x, 26y; 46x, 46y) zum Einspeisen von elektrischer Leistung den Antennenelementen, eine Schalteinrichtung (28a, 28b; 48a, 48b) zum Öffnen oder Schließen der Energieleitungen der Einspeiseeinrichtung, welche mit den Antennenelementen verbunden ist, die wenigstens eine Spalte darstellen, die sowohl an einem rechten Seitengebiet als auch einem linken Seitengebiet der Matrixstruktur lokalisiert ist, und einer Schaltanschlußeinrichtung (A, B) zum Einspeisen von Schaltsignalen der Schalteinrichtung zum abwechselnden Aktivieren der Antennenelemente, welche entlang der Spalten in dem rechten Seitengebiet und dem linken Seitengebiet der Matrixstruktur angeordnet sind, wodurch zwei Antennengruppen vorgesehen sind, welche bezüglich ihrer Position um eine Entfernung zueinander versetzt sind, welche einer Breite der wenigstens einen Spalte der Antennenelemente entspricht, die von der Schalteinrichtung gesteuert werden und in einem Zeitmultiplexverfahren aktiviert werden.
Entsprechend den Merkmalen der bevorzugten Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung wird jedes Antennenlement (24; 44) durch einen ebenen Flecken bzw. Streifen (plane patch) gebildet. Die Einspeiseeinrichtung weist serielle Speiseleitungen (26a) auf, welche entlang jeder Spalte der Matrixstruktur angeordnet sind, zum Einspeisen einer elektrischen Leistung der Mehrzahl von Antennenelementen, und parallele Speiseleitungen (26b; 26x, 26y), welche elektrische Leistung den seriellen Speiseleitungen einspeisen. Alternativ kann die Einspeiseeinrichtung parallele Speiseleitungen (46; 46x, 46y) aufweisen, welche elektrische Leistung direkt allen der in der Mehrzahl vorkommenden Antennenelementen einspeisen. Des weiteren enthält die Einspeiseeinrichtung eine erste Speiseleitung, welche die von der Schalteinrichtung geöffneten oder geschlossenen Speiseleitungen aufweist und elektrische Leistung den Antennenelementen einspeist, welche entlang der Spalten in den rechten und linken Seitengebieten der Matrixstruktur angeordnet sind, und eine zweite Speiseleitung, welche elektrische Leistung den Antennenelementen einspeist, welche entlang der Spalten in dem mittleren Gebiet der Matrixstruktur angeordnet sind.
Entsprechend einem zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung ist ein Phasenvergleichs-Monopulsradarsystem vorgesehen, welches die oben beschriebene ebene Antennengruppe (10; 40) des ersten Aspekts als Empfangsantenne aufgenommen hat, welche auschließlich zum Empfang der Funkwellen verwendet wird. Bei dem Phasenvergleichs-Monopulsradarsystem entsprechend dem zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung erzeugt eine Schaltsignalerzeugungseinrichtung (20, 20a) die Schaltsignale. Eine Sendesignalerzeugungseinrichtung (20, 2) erzeugt ein Sendesignal und sendet eine Sendefunkwelle über eine Sendeantenne (6). Eine Aufteilungseinrichtung (14) empfängt die Reflektionsfunkwelle über die ebene Antennegruppe, wenn die Sendefunkwelle von einem Ziel reflektiert wird, und verteilt bzw. verzweigt ein von der ebenen Antennengruppe erlangtes Empfangssignal in zwei Arten von Empfangssignalen im Ansprechen auf jedes Schaltsignal, welches von der Schaltsignalerzeugungseinrichtung erzeugt wird. Eine Zielerfassungseinrichtung (12, 16a, 16b, 20) erfaßt eine Richtung des Ziels auf der Grundlage einer Phasendifferenz zwischen den zwei Arten von Empfangssignalen, welche von der Aufteilungseinrichtung aufgeteilt werden.
Entsprechend einem dritten Aspekt der vorliegenden Erfindung ist ein Phasenvergleichs-Monopulsradarsystem vorgesehen, welches die oben beschriebene ebene Antennengruppe des ersten Aspekts (60; 70) als Sende/Empfangsantenne aufgenommen hat, die sowohl zum Senden als auch zum Empfang von Funkwellen verwendet wird. Bei der ebenen Antennengruppe (60; 70) enthält die Einspeiseeinrichtung eine erste Speiseleitung (26y; 46y), welche die von der Schalteinrichtung geöffneten oder geschlossenen Speiseleitungen aufweist und elektrische Leistung den Antennenelementen einspeist, welche entlang der Spalten in den rechten und linken Seitengebieten der Matrixstruktur angeordnet sind, und eine zweite Speiseleitung (26x; 46x), welche elektrische Leistung den Antennenelementen einspeist, die entlang der Spalten in dem mittleren Gebiet der Matrixstruktur angeordnet sind.
Bei dem Phasenvergleichs-Monopulsradarsystem entsprechend dem dritten Aspekt der vorliegenden Erfindung erzeugt eine Schaltsignalerzeugungseinrichtung (20, 20a) die Schaltsignale. Ein Zirkulator (62) ist mit einem Speiseanschluß der zweiten Speiseleitung der ebenen Antennengruppe verbunden. Eine Sendesignalerzeugungseinrichtung (20, 2) erzeugt ein Sendesignal, sendet das Sendesignal dem Speiseanschluß der zweiten Speiseleitung über den Zirkulator und sendet eine Sendefunkwelle an Antennenelemente, welche entlang der Spalten in dem mittleren Gebiet der Matrixstruktur angeordnet sind. Eine Verbindungseinrichtung (64) empfängt die Reflektionsfunkwelle über die ebene Antennengruppe, wenn die Sendefunkwelle von einem Ziel reflektiert wird, empfängt ein erstes Empfangssignal, das von dem Speiseanschluß der zweiten Speiseleitung über den Zirkulator erlangt wird, und kombiniert das erste Empfangssignal mit dem zweiten Empfangssignal, das von einem Speiseanschluß der ersten Speiseleitung erlangt wird. Die Aufteilungseinrichtung (14) empfängt ein kombiniertes Empfangssignal, das von der Verbindungseinrichtung erzeugt wird, und teilt es in zwei Arten von Empfangssignalen im Ansprechen auf jedes Schaltsignal auf, welches von der Schaltsignalerzeugungseinrichtung erzeugt wird. Eine Zielerfassungseinrichtung (20) erfaßt eine Richtung des Ziels auf der Grundlage einer Phasendifferenz zwischen den zwei Arten von Empfangssignalen, die von der Aufteilungseinrichtung aufgeteilt werden.
Entsprechend dem oben beschriebenen zweiten und dritten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird bevorzugt, daß die Sendesignalerzeugungseinrichtung eine vorbestimmte kontinuierliche Funkwelle erzeugt, welche das Sendesignal trägt, und die Zielerfassungseinrichtung erfaßt die Empfangssignale durch Homodynerfassung und berechnet die Richtung, den Abstand und die relative Geschwindigkeit des Ziels auf der Grundlage des Erfassungssignals.
Die vorliegende Erfindung wird in der nachfolgenden Beschreibung unter Bezugnahme auf die Zeichnung erläutert.
1A zeigt eine Vorderansicht, die eine Antennenoberfläche einer Empfangsantenne darstellt, welche in einem Autoradarsystem verwendet wird, entsprechend einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
1B zeigt eine Querschnittsansicht, welche einen Antennenelementeabschnitt der Empfangsantenne entsprechend der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt;
2 zeigt ein Blockdiagramm, welches eine Anordnung des Autoradarsystems entsprechend der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt;
3 zeigt ein Schaltungsdiagramm, welches die Details eines in der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung verwendeten Hochfrequenzschalters darstellt;
4 zeigt ein Zeitdiagramm, welches die Signalwellenformen verschiedener Teile des Autoradarssystems entsprechend der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt;
5A zeigt eine Vorderansicht, welche eine Antennenoberfläche der in dem Autoradarsystem verwendeten Empfangsantenne entsprechend einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt;
5B zeigt eine Querschnittsansicht, welche einen Antennenelementeabschnitt der Empfangsantenne entsprechend der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt;
6A zeigt eine Vorderansicht, welche eine Antennenoberfläche einer in einem Autoradarsystem verwendeten Sende/Empfangsantenne entsprechend einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt;
6B zeigt eine Querschnittsansicht, welche einen Antennenelementeabschnitt der Sende/Empfangsantenne entsprechend der dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt;
7 zeigt ein Blockdiagramm, welches eine Anordnung des Autoradarsystems entsprechend der dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt;
8 zeigt eine Vorderansicht, welche eine Antennenoberfläche einer in einem Autoradarsystem verwendeten Sende/Empfangsantenne entsprechend einer vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt;
9 zeigt eine Ansicht, welche das Prinzip der Erfassung eines Zieles bei einem herkömmlichen Phasenvergleichs-Monopulsradarsystem veranschaulicht; und
10A und 10B zeigen Graphen, welche die Empfangscharakteristik in Beziehung zu dem Antennenintervall in dem Phasenvergleichs-Monopulsradarsystem darstellen.
Bevorzugte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung werden im folgenden detailliert unter Bezugnahme auf die zugehörigen Figuren beschrieben. Identische Teile sind in den Figuren mit denselben Bezugszeichen versehen.
Erste Ausführungsform
2 zeigt ein Blockdiagramm, welches eine Anordnung eines Autoradarsystems entsprechend einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt.
Das Radarsystem der ersten Ausführungsform ist in einem Fahrzeugkörper wie einem Kraftfahrzeug installiert oder darauf angebracht, um ein Ziel (d. h. ein Hindernis) zu erfassen, welches vorhanden ist oder sich in Richtung auf den Fahrzeugkörper zu bewegt. Wenn eine Möglichkeit besteht, daß der Fahrzeugkörper mit dem erfassten Hindernis kollidieren könnte, wird eine Warnung zur Information des Fahrers bezüglich der drohenden Gefahr erzeugt. Eine Empfangsantenne 10 ist als ebene Antennengruppe ausgebildet, welche als im Zeitmultiplexverfahren oder im Timesharing betriebene Antennengruppe arbeitet, die zur Bildung zweier versetzter Antennen geeignet ist, die an unterschiedlichen Positionen der Empfangsantenne 10 innerhalb eines vorbestimmten horizontalen Intervalls bezüglich eines Betriebs im Zeitmultiplexverfahrens oder eines Betriebs im Timesharing positioniert sind.
Des weiteren ist das Radarsystem der vorliegenden Erfindung als Phasenvergleichs-Monopulsradarsystem ausgebildet, welches zyklisch und schnell die Empfangsantenne 10 auf eine der zwei versetzten Antennengruppen umschaltet, eine Funkwelle von einer Sendeantenne 6 auf ein Ziel (d. h. ein Hindernis) zu sendet und die von dem Ziel reflektierte Funkwelle durch die Empfangsantenne 10 empfängt, die empfangene Funkwelle auf zwei Arten von Empfangssignalen entsprechend der zwei Antennengruppen aufteilt, die zyklisch und schnell geschaltet oder aktiviert werden, und die Richtung des Ziels auf der Grundlage der Phasendifferenz zwischen den aufgeteilten Empfangssignalen erfaßt.
Des weiteren arbeitet das Radarsystem dieser Ausführungsform als FM-CW-Radar (frequency-modulated continuous wave, frequenzmodulierte ungedämpfte Welle) ebenso wie als das oben beschriebene Phasenvergleichs-Monopulsradar.
Insbesondere enthält das Radarsystem dieser Ausführungsform wie in 2 dargestellt eine elektronische Steuervorrichtung (hiernach als ECU bezeichnet) 20, einen spannungsgesteuerten Oszillator 2, einen Richtkoppler 4, eine Mischerschaltung 12, ein Paar IF-Schaltungen (intermediate frequency, Zwischenfrequenz) 16a und 16b, einen Analogschalter 14 und eine Alarmvorrichtung 18. Die ECU 20 berechnet die Richtung, die Entfernung und die relative Geschwindigkeit des Ziels auf der Grundlage der empfangenen Signale, die von der Empfangsantenne 10 erlangt werden. Der spannungsgesteuerte Oszillator 2 empfängt eine Steuerspannung (Dreieckswelle), die von der ECU 20 erzeugt wird, und erhöht oder verringert seine Oszillationsfrequenz im Ansprechen auf die Steuerspannung.
Der Richtungskoppler 4 empfängt das Ausgangssignal des spannungsgesteuerten Oszillators 2 und sendet es als Sendesignal einem Speiseanschluß der Sendeantenne 6. Die Sendeantenne 6 sendet eine Sendefunkwelle, deren Frequenz entlang einer ansteigenden Flanke der Dreieckswellenform graduell ansteigt und entlang einer abfallenden Flanke graduell abfällt. Der Richtungskoppler 4 teilt das Sendesignal entsprechend einem vorbestimmten Verhältnis auf. Die Mischerschaltung 12 besitzt einen RF-Anschluß, welcher das Ausgangssignal (d. h. das Empfangssignal) der Empfangsantenne 10 empfängt, und einen LO-Anschluß, welcher das Sendesignal empfängt, das von dem Richtungskoppler 4 aufgeteilt wird. Somit mischt die Mischerschaltung 12 das empfangene Signal, welches von der Empfangsantenne 10 erlangt wird, mit dem von dem Richtungskoppler 4 gesendeten Sendesignal und erzeugt ein Zwischenfrequenzsignal (hiernach als IF-Signal bezeichnet), welches eine Frequenz äquivalent zu der Differenz zwischen den Frequenzen dieser gemischten Signale aufweist. Mit anderen Worten, die Mischerschaltung 12 führt die Frequenzumwandlung (d. h. die Homodynerfassung) durch.
Jede der IF-Schaltungen 16a und 16b verstärkt oder integriert das IF-Signal, welches von der Mischerschaltung 12 erzeugt wird. Der Analogschalter 14 schaltet seinen Umschalteanschluß (beweglichen Anschluß) zwischen zwei stationären Anschlüssen, die mit den IF-Schaltungen 16a bzw. 16b verbunden sind, im Ansprechen auf ein Schaltsignal SC0 um, welches von ECU 20 gebildet wird. Wenn das Schaltsignal SC0 eine positive Spannung aufweist, wird das von der Mischerschaltung 12 gebildete IF-Signal der IF-Schaltung 16a über den Analogschalter 14 übertragen. Wenn das Schaltsignal SC0 eine negative Spannung aufweist, wird das von der Mischerschaltung 12 erzeugte IF-Signal der IF-Schaltung 16b über den Analogschalter 14 übertragen. Die Alarmvorrichtung 18 erzeugt eine Warnung im Ansprechen auf die von der ECU 20 gebildeten Alarminformation.
Die ECU 20, welche hauptsächlich durch einen Mikrocomputer gebildet ist, der eine CPU, ROM, RAM aufweist, arbeitet als FM-CW-Radar und als Phasenvergleichs-Monopulsradar entsprechend einem vorbestimmten Programm, welches später beschrieben wird.
Das von der ECU 20 erzeugte Schaltsignal SC0 wechselt eine positive Spannung und eine negative Spannung zu einer vorbestimmten Zeitperiode, um die Empfangsantenne 10 zwischen den zwei Antennengruppen zu schalten, welche an unterschiedlichen Teilen davon angeordnet sind. Das Schaltsignal SC0 wird einem Schaltanschluß A der Empfangsantenne 10 direkt eingespeist und ebenfalls einem Schaltanschluß B der Empfangsantenne 10 als invertiertes Signal über einen Inverter 20a eingespeist.
Im folgenden wird eine Anordnung der Empfangsantenne 10, welche als wesentliche Komponente der vorliegenden Erfindung dient, unter Bezugnahme auf 1A und 1B erklärt. 1A stellt eine Vorderseitenoberfläche der Empfangsantenne 10 dar, welche Funkwellen davon aussendet. 1B zeigt eine Querschnittsansicht, welche einen in 1A dargestellten Antennenelementeausschnitt 27 darstellt. 1A zeigt eine teilweise aufgebrochene Ansicht, welche die Details der inneren Speiseleitungsanordnung der Empfangsantenne 10 darstellt.
Wie in 1A und 1B dargestellt, enthält die Empfangsantenne 10 ein erstes dielektrisches Substrat 22 und ein zweites dielektrisches Substrat 30, welches an der unteren Seite des ersten Substrats 22 angeordnet ist. In einer Mehrzahl vorkommende Antennenelemente 24 sind auf der Vorderseitenoberfläche des ersten dielektrischen Substrats 22 in einer vorbestimmten Matrixstruktur angeordnet. Beispielsweise sind 8 Antennenelmente 24 entlang der vertikalen Richtung (d. h. in Richtung einer Spalte) und 8 Antennenelemente 24 entlang der horizontalen Richtung (d. h. in Richtung einer Reihe) angeordnet, wodurch eine Matrixstruktur von 8 Reihen mal 8 Spalten gebildet wird.
Jedes Antennenelement 24 ist als scheibenförmiger ebener Flecken bzw. Streifen (patch) gebildet. Diese Antennenelemente 24 sind sowohl in Reihen- als auch Spaltenrichtung gleich beabstandet. Der Abstand zwischen benachbarten Antennenelementen 24 wird entsprechend der Frequenz des Empfangssignals bestimmt, um eine optimale Empfangscharakteristik zu erlangen.
Serielle Speiseleitungen 26a und parallele Speiseleitungen 26b sind auf der gegenüberliegenden Oberfläche des ersten dielektrischen Substrats 22 vorhanden. Jede serielle Speiseleitung 26a verbindet benachbarte Antennenelemente 24, die entlang jeder Spalte angeordnet sind, um eine elektrische Leistungszufuhr auf der Grundlage des elektromagnetischen Kopplungsverfahrens zu realisieren. Die parallele Speiseleitung 26b, welche sich hierarchisch und symmetrisch in acht verzweigte Speiseleitungen verzweigt, führt die gleichphasige parallele Stromzufuhr bezüglich der jeweiligen acht Spalten von Antennenelementen 24 durch.
Ein Hochfrequenzschalter 28a ist auf dem äußerst linken verzweigten parallelen Pfad vorgesehen, welcher mit der seriellen Speiseleitung 26a der äußerst linken Spalte von Antennenelementen 24 verbunden ist. Ein Hochfrequenzschalter 28b ist auf dem äußerst rechten verzweigten parallelen Pfad vorgesehen, welcher mit der seriellen Speiseleitung 26a der äußerst rechten Spalte der Antennenelemente 24 verbunden ist.
Das zweite dielektrische Substrat 30 ist auf der gegenüberliegenden Seite des ersten dielektrischen Substrats 22 angeordnet, wobei die oben beschriebenen Speiseleitungen 26a, 26b und die Hochfrequenzschalter 28a, 28b zwischen dem ersten und zweiten dielektrischen Substrat 22 und 30 angeordnet sind. Ein Erdungsleiter 32 ist auf der gegenüberliegenden Oberfläche des zweiten dielektrischen Substrats 30 angeordnet und erstreckt sich gänzlich entlang der gegenüberliegenden Oberfläche des zweiten dielektrischen Substrats 30.
Der Hochfrequenzschalter 28a (oder 28b) enthält wie in 3 dargestellt eine erste serielle Schaltung, welche einen Kondensator C1, eine serielle Diode D1 und einen Kondensator C2 aufweist, die in Serie zwischen der verzweigten parallelen Speiseleitung 26b und der äußerst linken (oder äußerst rechten) seriellen Speiseleitung 26a angeordnet sind, eine zweite serielle Schaltung, welche einen Widerstand R1 und eine Drosselspule L1 aufweist und die Anode der seriellen Diode D1 sowie einen Schaltanschluß A (oder B) verbindet, und eine dritte serielle Schaltung, welche eine parallele Diode D2 und einen Widerstand R2 aufweist und die Anode der seriellen Diode D1 und den Erdungsleiter 22 verbindet. Eine Drosselspule L2 ist vorgesehen, um die Kathode der seriellen Diode D1 mit Masse zu verbinden.
Die Kondensatoren C1 und C2 werden verwendet, um Gleichstrom ausschließlich abzustrennen und Hochfrequenzsignale wie das Empfangssignal wirksam durchzulassen. Der Widerstand R2 ist ein Anschlußwiderstand mit einem Widerstandswert entsprechend der Schaltungsimpedanz (beispielsweise 50 Ω) der Empfangsantenne 10. Die Paralleldiode D2 besitzt eine Anode, die mit dem Erdungsleiter 32 über den Widerstand R2 verbunden ist, und eine Kathode, welche mit der Anode der seriellen Diode D1 verbunden ist. Sowohl die serielle Diode D1 als auch die parallele Diode D2 besitzen hohe Widerstandswerte in einem nichtaktivierten Zustand und besitzen niedrige Widerstandswerte, wenn durch sie Strom in Durchlaßrichtung fließt. Kurz dargestellt, die serielle Diode D1 und die parallele Diode D2 sind Dioden mit einem variablen Widerstandswert wie PIN-Dioden oder dergleichen.
Wenn entsprechend den Hochfrequenzschaltern 28a und 28b mit der oben beschriebenen Anordnung eine positive Spannung an den Schaltanschluß A (oder B) angelegt wird, fließt ein Strom entlang des Pfads, welcher den Widerstand R1, die Drosselspule L1, die serielle Diode D1 und die Drosselspule L2 mit Masse verbindet. Die serielle Diode D1 befindet sich in diesem Fall in dem Zustand des niedrigen Widerstandswerts. Demgegenüber fließt kein Strom durch die parallele Diode D2. Somit befindet sich die parallele Diode D2 in dem Zustand des hohen Widerstandswerts. Wenn die positive Spannung an den Schaltanschluß A (oder B) angelegt wird, errichtet als Ergebnis der Hochfrequenzschalter 28a (oder 28b) einen Hochfrequenzleitungspfad, welcher die parallele Speiseleitung 26b mit der äußerst linken (oder äußerst rechten) seriellen Speiseleitung 26a verbindet (hiernach wird dieser Leitungszustand als Zustand EIN bezeichnet).
Wenn demgegenüber eine negative Spannung an den Schaltanschluß A (oder B) angelegt wird, fließt ein Strom entlang dem Pfad, welcher den Widerstand R1, die Drosselspule L1, die parallele Diode D2 und den Widerstand R2 mit Masse verbindet. Die parallele Diode D2 befindet sich in diesem Fall im Zustand des niedrigen Widerstandswerts. Demgegenüber fließt kein Strom durch die serielle Diode D1. Somit befindet sich die serielle Diode D1 in dem Zustand des hohen Widerstandswerts. Wenn die negative Spannung an den Schaltanschluß A (oder B) angelegt wird, beendet oder schließt als Ergebnis der Hochfrequenzschalter 28a (oder 28b) den Speiseleitungspfad durch den Widerstand R2, um die parallele Speiseleitung 26b und die äußerst linke (oder äußerst rechte) serielle Speiseleitung 26a zu trennen (dieser Zustand wird im folgenden als Zustand AUS bezeichnet).
Danach wird wie oben beschrieben das Schaltsignal SC0 direkt dem Schaltanschluß A eingespeist, während das Schaltsignal SC0 vom Inverter 20a invertiert wird und dem Schaltanschluß B eingespeist wird. Wenn dementsprechend einer der Hochfrequenzschalter 28a und 28b sich in dem Zustand EIN befindet, befindet sich der andere der Hochfrequenzschalter 28a und 28b in dem Zustand AUS. Der Zustand EIN/AUS der Hochfrequenzschalter 28a und 28b wird abwech selnd oder zyklisch im Ansprechen auf den positiven oder negativen Wert des Schaltsignals SC0 geändert.
Wenn insbesondere entsprechend der Empfangsantenne 10 der ersten Ausführungsform das Schaltsignal SC0 einer positiven Spannung von der ECU 20 gebildet wird, wird der Hochfrequenzschalter 28a eingeschaltet und der andere Hochfrequenzschalter 28b ausgeschaltet, um eine Antennengruppe in dem Gebiet der linken Seite entsprechend den 8 Reihen und 7 Spalten von Antennenelementen 24 außer der äußerst rechten Spalte von Antennenelementen 24 zu bilden. Wenn das Schaltsignal SC0 einer negativen Spannung von der ECU 20 gebildet wird, wird der Hochfrequenzschalter 28a ausgeschaltet und der andere Hochfrequenzschalter 28b eingeschaltet, um eine Antennengruppe in dem Gebiet der rechten Seite entsprechend den 8 Reihen und 7 Spalten von Antennenelementen 24 außer der äußerst linken Spalte von Antennenelementen 24 zu bilden.
Entsprechend der Empfangsantenne 10 der ersten Ausführungsform werden durch zyklisches Umkehren des Schaltsignals SC0 zwischen positiven und negativen Spannungen die zwei Antennengruppen abwechselnd in Übereinstimmung mit der Invertierungszeitperiode an den Positionen gebildet, welche in Rechtslinks-Richtung (d. h. in horizontaler Richtung) um einen Abstand äquivalent zu der Breite einer Spalte von Antennenelementen 24 versetzt sind.
Im folgenden werden bezüglich eines Arbeitens als Phasenvergleichs-Monopulsradar und FM-CW-Radar die Details der von der ECU 20 ausgeführten Steueroperation des Radarsystems dieser Ausführungsform beschrieben.
Zuerst erzeugt die ECU 20 unter Verwendung einer (nicht dargestellten) Schaltung zum Erzeugen einer vorbestimmten Spannung eine sich erhöhende und verringernde Steuerspannung entlang einer ansteigenden Flanke und einer abfallen den Flanke der Dreieckswellenform. Die Steuerspannung wird einem spannungsgesteuerten Oszillator 2 eingespeist. Der spannungsgesteuerte Oszillator 2 erzeugt ein FM-Modulationssignal, dessen Größe sich entsprechend der Dreieckswelle graduell erhöht und verringert. Danach überträgt oder sendet die Sendeantenne 6 die Sendefunkwelle entsprechend diesem FM-Modulationsssignal (Sendesignal). Wenn diese Sendefunkwelle von einem Hindernis reflektiert wird, wird die reflektierte Funkwelle von der Empfangsantenne 10 empfangen.
Des weiteren erzeugt die ECU 20 wie in 4 dargestellt unter Verwendung einer (nicht dargestellten) Schaltung zum Erzeugen eines Schaltsignals das Schaltsignal SC0, welches zwischen einer positiven Spannung und einer negativen Spannung in einer vorbestimmten Zeitperiode entsprechend einer vorbestimmten Invertierungsfrequenz wechselt, die nicht kleiner als das Doppelte der Frequenz des Sendesignals ist. Bei dieser Ausführungsform ist die Invertierungsfrequenz im wesentlichen 15mal so groß wie die Frequenz des Sendesignals. Dementsprechend wird die Empfangsantenne zwischen den zwei versetzten Antennengruppen synchron zu der Invertierungszeitperiode des Schaltsignals SC0 selektiv geschaltet. Somit erzeugt die Empfangsantenne 10 im Zeitmultiplexverfahren ein Empfangssignal äquivalent zu dem Empfangssignal, welches empfangen wird, wenn die von dem Ziel reflektierte Funkwelle abwechselnd von den zwei unabhängigen Empfangsantennen (keines Zeitmultiplextyps) empfangen wird.
Das Empfangssignal wird in ein IF-Signal in der Mischerschaltung 12 umgewandelt. Danach wird das IF-Signal einer Analogschaltung 14 eingegeben. Die Analogschaltung 14 wird entsprechend dem Schaltsignal SC0 synchron mit dem Schaltbetrieb der Empfangsantenne 10 geschaltet. Wie in 4 dargestellt wird das IF-Signal (d. h. das Ausgangssignal des Mischers), welches dem Analogschalter 14 eingege ben wird, selektiv einer IF-Schaltung 16a oder einer IF-Schaltung 16b eingespeist. Insbesondere wird die Antennengruppe am linken Ende gebildet, wenn der Hochfrequenzschalter 28a eingeschaltet wird. Wenn die Funkwelle von dieser Antennengruppe am linken Ende empfangen wird, wird das IF-Signal der IF-Schaltung 16a über den Analogschalter 14 eingespeist. Die Antennengruppe am rechten Ende wird gebildet, wenn der Hochfrequenzschalter 28a eingeschaltet wird. Wenn die Funkwelle von dieser Antennengruppe am rechten Ende empfangen wird, wird dessen IF-Signal der IF-Schaltung 16b über den Analogschalter 14 eingespeist.
Auf diese Weise empfangen die IF-Schaltungen 16a und 16b die IF-Signale entsprechend den zwei versetzten Antennengruppen, die innerhalb des Gebiets der Empfangsantenne 10 im Zeitmultiplexverfahren gebildet werden. Die Eingangswellenform der IF-Schaltung 16a (oder 16b) ändert sich zwischenzeitlich synchron mit der Schaltzeitperiode des Analogschalters 14. Die IF-Schaltung 16a (oder 16b) arbeitet nicht nur als Verstärker zum Verstärken des IF-Signals, sondern sie arbeitet ebenfalls als Integrationseinrichtung zum Integrieren des verstärkten IF-Signals. Somit erzeugt die IF-Schaltung 16a (oder 16b) ein Ausgangssignal entsprechend der Umhüllenden der Spitzenwerte des intermittierend eingegebenen IF-Signals. Somit empfängt die ECU 20 die Ausgangssignale beider IF-Schaltungen 16a und 26b. Diese Ausgangssignale entsprechen im wesentlichen den IF-Ausgangssignalen, die erlangt werden, wenn die Reflektionsfunkwelle von den zwei unabhängigen Empfangsantennen (keines Zeitmultiplextyps) empfangen wird.
Die ECU 20 wendet gegenüber einem der von den IF-Schaltungen 16a und 16b eingegebenen IF-Signale eine Frequenzanalyse entsprechend dem Hochgeschwindigkeitsfouriertransformationsverfahren an. Durch diese Frequenzanalyse berechnet die ECU 20 als FM-CW-Radar oder mißt die Entfernung des Ziels, welches die Sendewelle re flektiert hat, ebenso wie die relative Geschwindigkeit des Ziels. Des weiteren vergleicht die ECU 20 die Phasen eines Paars von Empfangssignalen, welche von der Empfangsantenne 10 erlangt werden, auf der Grundlage von jeweiligen IF-Signalen. Durch diesen Phasenvergleich berechnet oder mißt die ECU 20 als Phasenvergleichs-Monopulsradar die Richtung (d. h. den Azimut) des Ziels.
Auf der Grundlage des Berechnungs- oder Messungsergebnisses (d. h. Entfernung, relative Geschwindigkeit und Richtung des Ziels) beurteilt die ECU 20, ob eine Möglichkeit besteht, daß das Fahrzeug mit dem Ziel kollidieren könnte. Falls die Möglichkeit einer Kollision besteht, aktiviert die ECU 20 die Alarmvorrichtung 18, um den Fahrer auf eine Gefahr aufmerksam zu machen.
Die Alarmvorrichtung 18 erzeugt im Ansprechen auf die Alarminformation einen Alarmton durch eine Vibrationsklingel. Ein Tonsythesizer wird zum Erzeugen einer akustischen Nachricht verwendet, um die Richtung, den Abstand, die relative Geschwindigkeit oder dergleichen des Ziels entsprechend dem Erfassungsergebnis darzulegen.
Wie in der vorhergehenden Beschreibung erläutert weist das Radarsystem zur Realisierung der Funktion eines Phasenvergleichs-Monopulsradars eine ebene Antennengruppe auf, welche geeignet ist zum abwechselnden Bilden zweier Antennengruppen, die um die Entfernung äquivalent zu der Breite einer Spalte von Antennenelementen 24 zueinander versetzt sind, in einem Zeitmultiplexverfahren (oder in einem Timesharingverfahren) durch abwechselndes Schalten des Zustands EIN-und-AUS der Hochfrequenzschalter 28a und 28b. Unter Verwendung dieser ebenen Antennengruppe wird es ermöglicht, Empfangssignale äquivalent zu zwei Arten von Empfangssignalen zu erlangen, welche von zwei unabhängigen Empfangsantennen (keines Zeitmultiplextyps) erlangt werden.
Entsprechend der ersten Ausführungsform besteht dann, wenn ein Phasenvergleichs-Monopulsradarsystem auf dem Fahrzeugkörper installiert ist, keine Notwendigkeit des Verwendens eines Paars unabhängiger Empfangsantenneneinheiten wie Parabolantennen oder Wellenleitertrichter. Auf dem Fahrzeugkörper ist lediglich eine kompakte Empfangsantenne 10 vorgesehen, welche wie die oben beschrieben als ebene Antennengruppe ausgebildet ist. Daher ist das Radarsystem kompakt. Die Antenne 10 wird leicht auf dem Fahrzeugkörper installiert. Die ebene Antennengruppe erfordert keinen Reflektionsspiegel oder Wellenleiter. Eine Massenherstellung und eine Gewichtsreduzierung des Radarsystems können leicht realisiert werden. Das Radarsystem ist kostengünstig und kann an irgendeinem Teil des Fahrzeugkörpers installiert werden.
Des weiteren kann entsprechend der Empfangsantenne 10 ein Paar von Antennengruppen für ein Phasenvergleichs-Monopulsradarsystem durch Schalten des Zustands EIN-und-AUS der Hochfrequenzschalter 28a und 28b angeordnet werden. Die zwei Antennengruppen sind in Horizontalrichtung durch die Entfernung äquivalent zu der Breite einer Spalte von Antennenelementen 24 zueinander versetzt. Dieser Versetzungswert kann kleiner als der Durchmesser der Öffnung der Antenne sein. Daher kann die Richtung des Ziels (d. h. des Hindernisses) eindeutig erfaßt werden, ohne daß der Antennengewinn und der maximale Bereich verringert werden.
Des weiteren erfaßt das Radarsystem der ersten Ausführungsform zur Funktion als FM-CW-Radar die Entfernung und die relative Geschwindigkeit des Ziels zusätzlich zu der Richtung des Ziels. Dies ist vorteilhaft, um die Genauigkeit der Kollisionsabschätzung zu erhöhen und die Fahrsicherheit des Kraftfahrzeugs zu verbessern.
Bei der ersten Ausführungsform erhöht oder verringert die ECU 20 die Oszillationsfrequenz des spannungsgesteuer ten Oszillators 2 durch Verwendung der (nicht dargestellten) Spannungserzeugungsschaltung. Diesbezüglich arbeiten die ECU 20 und der spannungsgesteuerte Oszillator 2 zusammenwirkend als Sendesignalerzeugungseinrichtung der vorliegenden Erfindung. In der Zwischenzeit erzeugt die ECU 20 das Schaltsignal SC0 durch die (nicht dargestellte) Schaltsignalerzeugungsschaltung. Somit arbeitet die ECU 20 als Schaltsignalerzeugungseinrichtung der vorliegenden Erfindung. Der Analogschalter 14 teilt das IF-Signal auf IF-Schaltungen 16a und 16b entsprechend dem Schaltsignal SC0 auf. Daher arbeitet der Analogschalter 14 als Aufteilungseinrichtung der vorliegenden Erfindung.
Die Mischerschaltung 12 führt die Frequenzumwandlung (Homodynerfassung) des Empfangssignals unter Verwendung des Sendesignals durch. Die ECU 20 berechnet die Richtung, die Entfernung und die relative Geschwindigkeit des Ziels auf der Grundlage der von den zwei IF-Schaltungen 16a und 16b erzeugten zwei IF-Signale. Dementsprechend arbeiten die Mischerschaltung 12 und ECU 20 zusammenwirkend als Zielerfassungseinrichtung der vorliegenden Erfindung.
Zweite Ausführungsform
5A und 5B zeigen eine Anordnung einer anderen Empfangsantenne, die für das Autoradarsystem verwendet wird, entsprechend der vorliegenden Erfindung.
5A zeigt die Vorderseite einer Empfangsantenne 40, welche davon Funkwellen emittiert. 5B zeigt eine Querschnittsansicht, welche ein Antennenelementegebiet 49 darstellt, welche ein Antennenelement 44 und einen Hochfrequenzschalter 48a enthält, die in 5A dargestellt sind.
Wie in 5A und 5B dargestellt enthält die Empfangsantenne 40 der zweiten Ausführungsform ein erstes die lektrisches Substrat 42, welches an der Vorderseite davon zum Emittieren der Funkwelle angeordnet ist, und ein zweites dielektrisches Substrat 50, welches an der gegenüberliegenden Seite davon angeordnet ist. In einer Mehrzahl vorhandene Antennenelemente 44 sind auf dem ersten dielektrischen Substrat 42 in einer vorbestimmten Matrixstruktur angeordnet. Beispielsweise sind acht Antennenelemente 44 entlang der Vertikalrichtung (d. h. in Richtung einer Spalte) und acht Antennenelemente 44 entlang der Horizontalrichtung (d. h. der Richtung einer Reihe) angeordnet, wodurch eine Matrixstruktur von 8 Reihen mal 8 Spalten gebildet wird.
Jedes Antennenelement 44 ist durch einen scheibenförmigen ebenen Flecken bzw. Streifen gebildet. Diese Antennenelemente 44 sind sowohl in Richtung der Reihe als auch in Richtung der Spalte gleich voneinander entfernt. Das Intervall von benachbarten Antennenelementen 44 ist entsprechend der Frequenz des Empfangssignals zur Erlangung einer optimalen Empfangscharakeristik bestimmt.
Eine parallele Speiseleitung 46 ist auf der gegenüberliegenden Oberfläche des zweiten dielektrischen Substrats 50 vorgesehen. Die parallele Speiseleitung 46 erstreckt sich von dem Speiseanschluß, welcher an dem Boden der Empfangsantenne 40 vorgesehen ist, bis zur Mitte der gegenüberliegenden Oberfläche des zweiten dielektrischen Substrats 50 und verzweigt sich darauf in eine linke und rechte Richtung, bis jede verzweigte parallele Speiseleitung 46 die Mitte der rechten Gebietshälfte oder die Mitte der linken Gebietshälfte der gegenüberliegenden Oberfläche des zweiten dielektrischen Substrats 50 erreicht. Danach verzweigt sich in jeder Gebietshälfte der gegenüberliegenden Oberfläche die parallele Speiseleitung 46 in die obere und untere Richtung, bis jede abgezweigte parallele Speiseleitung 46 die Mitte des oberen Gebietsviertels oder die Mitte des unteren Gebietsviertels der gegenüberliegenden Oberfläche des zweiten dielektrischen Substrats 50 erreicht. Auf diese Weise verzweigt sich die parallele Speiseleitung 46 aufeinanderfolgend (hierarchisch) und symetrisch in 64 (= 8 × 8) verzweigte Speiseleitungen, so daß die Länge der parallelen Speiseleitung 46 von dem Speiseanschluß zu jedem Antennenelement 44 für jedes Antennenelement 44 gleich ist.
Eine Gesamtheit von vier Hochfrequenzschaltern 48a ist auf den verzweigten Speiseleitungen 46 vorgesehen, welche zu einer Gesamtheit von acht äußerst linken Antennenelementen 44 verbunden sind (d. h. äußerst linke Spalte der Matrix von Antennenelementen 44). Eine Gesamtheit von vier Hochfrequenzschaltern 48b ist auf den verzweigten Speiseleitungen 46 vorgesehen, welche zu einer Gesamtheit von acht äußerst rechten Antennenelementen 44 (d. h. äußerst rechte Spalte der Matrix von Antennenelementen 44) verbunden sind. Jeder der Hochfrequenzschalter 48a und 48b besitzt im wesentlichen dieselbe Struktur und arbeitet wie die Hochfrequenzschalter 28a und 28b, welche bezüglich der ersten Ausführungsform (siehe 3) offenbart sind. Ein Hochfrequenzschalter 48a (oder 48b) ist mit zwei benachbarten Antennenelementen 44 verbunden, welche in der Aufab-Richtung (entsprechend den zwei Reihen der Matrix von Antennenelementen 44) angeordnet sind. Alle linken Hochfrequenzschalter 48a öffnen oder schließen ihre zugeordneten parallelen Pfade 46 gleichzeitig im Ansprechen auf das Schaltsignal SC0, welches an einem gemeinsamen Anschluß A eingegeben wird. Alle rechten Hochfrequenzschalter 48b öffnen oder schließen gleichzeitig ihre zugeordneten parallelen Pfade 46 im Ansprechen auf das invertierte Eingangssignal des Schaltsignals SC0, welches an einem gemeinsamen Anschluß B eingegeben wird.
Jedes Antennenelement 44 besitzt einen Speisepunkt 45 an demselben Teil. Unter dem ebenen Boden jedes Antennenelements 44 erstreckt sich ein Durchgangsloch 45h von der gegenüberliegenden Oberfläche des zweiten dielektrischen Substrats zu der Vorderseitenoberfläche des ersten dielektrischen Substrats 42. Mit diesem Durchgangsloch 45h ist die parallele Speiseleitung 46 mit dem Speisepunkt 45 jedes Antennenelements 44 verbunden.
Ein Erdungsleiter 52 ist zwischen der gegenüberliegenden Oberfläche des ersten dielektrischen Substrats 42 und der Vorderseitenoberfläche des zweiten dielektrischen Substrats 50 angeordnet oder zusammengefaßt. Der Erdungsleiter 52 bildet einen Mikrostreifenpfad zwischen dem Antennenelement 44 auf der Vorderseitenoberfläche des ersten dielektrischen Substrats 42 und der parallelen Speiseleitung 46 auf der gegenüberliegenden Oberfläche des zweiten dielektrischen Substrats 50. Der Erdungsleiter 52 besitzt eine Öffnung an dem Gebiet, an welchem sich jedes Durchgangsloch 45h senkrecht erstreckt, so daß das Durchgangsloch 45h, welches als Speiseleitung bezüglich jedes Antennenelements 44 dient, von dem Erdungsleiter 52 elektrisch isoliert ist.
Entsprechend der Empfangsantenne 40 der zweiten Ausführungsform werden durch abwechselndes Ein- und Ausschalten der Hochfrequenzschalter 48a und 48b die zwei Antennengruppen abwechselnd in einem Zeitmultiplexverfahren an den versetzten Positionen in der Rechtslinks-Richtung (Horizontalrichtung) um eine Entfernung, die äquivalent zu der Breite einer Spalte der Antennenelemente 44 ist, auf dieselbe Weise wie die Empfangsantenne 10 der ersten Ausführungsform gebildet. Dementsprechend kann bei dem in 2 dargestellten Radarsystem die Empfangsantenne 10 durch eine Empfangsantenne 40 ersetzt werden, um die Richtung, die Entfernung und die relative Geschwindigkeit des Ziels zu erfassen und einen Alarm zu erzeugen, um einen Fahrer auf die Gefahr aufmerksam zu machen, wenn die Möglichkeit einer Kollision besteht.
Entsprechend der Empfangsantenne 40 der zweiten Ausführungsform ist die parallele Speiseleitung 46 symetrisch derart angeordnet, daß die Länge der parallelen Speiseleitung 46 im wesentlichen identisch für jedes Antennenelement 44 ist. Somit wird es möglich, eine gleichförmige und phasengleiche elektrische Leistungseinspeisung für alle Antennenelemente zu realisieren. Somit können sogar dann die Phasen aller Antennenelemente 44 gleich gebildet werden, wenn die Frequenz der Sendefunkwelle sich in Abhängigkeit der Temperatur ändert. Die Empfangsleistung kann stets stabilisiert sein. Daher kann die Genauigkeit bei der Erfassung des Ziels weiter verbessert werden.
Dritte Ausführungsform
Ein Autoradarsystem entsprechend einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird im folgenden erläutert. Das Radarsystem der dritten Ausführungsform ist dahingehend bestimmt, daß eine einzige Antenne 60 zum Senden und Empfangen von Funkwellen verwendet wird.
Eine Anordnung der Vorrichtung entsprechend der dritten Ausführungsform wird unter Bezugnahme auf 6A und 6B erklärt. 6A zeigt eine Vorderseitenoberfläche der Sende/Empfangsantenne 60, welche Funkwellen davon emittiert. 6B zeigt eine Querschnittsansicht, welche ein in 6A dargestelltes Überschneidungsgebiet 29 darstellt, in welchem sich parallele Speiseleitungen 26x und 26y gegenseitig überschneiden bzw. kreuzen. 6A zeigt eine teilweise aufgebrochene Ansicht, welche die Details der inneren Speiseleitungsanordnung der Sende/Empfangsantenne 60 darstellt.
Wie in 6A und 6B dargestellt ist die Sende/Empfangsantenne 60 im wesentlichen indentisch mit der Empfangsantenne 10 der (in 1A und 1B dargestellten) ersten Ausführungsform mit der Ausnahme der Anordnung von parallelen Speiseleitungen 26x und 26y, welche elektrische Leistung den jeweiligen Spalten von Antennenelementen 24 einspeisen, die in einer Matrixstruktur angeordnet sind. Dieselben Komponenten wie die bezüglich der ersten Ausführungsform offenbarten Komponenten sind mit denselben Bezugszeichen bezeichnet und werden im folgenden nicht erklärt. Eine detaillierte Anordnung der parallelen Speiseleitungen 26x und 26y wird im folgenden erklärt.
Entsprechend der Sende/Empfangsantenne 60 der dritten Ausführungsform ist die parallele Speiseleitung in zwei parallele Speiseleitungen 26x und 26y geteilt. Eine parallele Speiseleitung 26y (entsprechend einer ersten Speiseleitung der vorliegenden Erfindung) speist elektrische Leistung einer Gesamtheit von vier Spalten von Antennenelementen 24 ein, welche an Gebieten an dem rechten und dem linken Ende der 8×8-Matrix angeordnet sind, d. h. die ersten und zweiten äußerst rechten Spalten von Antennenelementen 24 und die ersten und zweiten äußerst linken Spalten von Antennenelementen 24. Die andere parallele Speiseleitung 26x (entsprechend einer zweiten Speiseleitung der vorliegenden Erfindung) speist elektrische Leistung den anderen vier Spalten von Antennenelementen 24 ein, welche an dem mittleren Gebiet der 8×8-Matrix angeordnet sind.
Die parallele Speiseleitung 26x, welche sich hierarchisch und symetrisch in vier verzweigte Speiseleitungen verzweigt, macht die Länge von dem Speiseanschluß X zu jeder der mittleren vier Spalten von Antennenelementen 24 gleich, wodurch eine gleichförmige und phasengleiche Verteilung von elektrischer Leistung auf die mittleren vier Spalten von Antennenelementen 24 realisiert wird. In jeder Spalte von Antennenelementen 24 wird elektrische Leistung fortlaufend von einem Antennenelement 24 zu einem anderen über serielle Speiseleitungen 26a durch das elektromagnetische Kopplungsverfahren übertragen.
Die parallele Speiseleitung 26y speist elektrische Leistung aus derselben Richtung (d. h. von dem Boden entsprechend 6A) wie die parallele Speiseleitung 26x ein. Der Speiseanschluß Y für die parallele Speiseleitung 26y ist zu dem Speiseanschluß X nach links versetzt, welcher in der horizontalen Mitte der Sende/Empfangsantenne 60 angeordnet ist. Die parallele Speiseleitung 26y erstreckt sich von dem Speiseanschluß Y und verzweigt sich in die rechte und linke Richtung. Jede verzweigte Speiseleitung 26y verzweigt sich weiter in Speiseleitungen, welche mit zwei Spalten von Antennenpfaden verbunden sind, die an den Gebieten am rechten oder linken Ende der Matrix angeordnet sind.
Parallele Speiseleitungen 26x und 26y sind zwischen der gegenüberliegenden Oberfläche des ersten dielektrischen Substrats 22 und der Vorderseitenoberfläche des zweiten dielektrischen Substrats 30 außerhalb des Gebiets lokalisiert, an welchem sich die parallelen Speiseleitungen 26x und 26y gegenseitig überschneiden. An dem Überschneidungsgebiet ist ein Teil der parallelen Speiseleitung 26y nach oben verschoben und auf der Vorderseitenoberfläche des ersten dielektrischen Substrats 22 lokalisiert. Beide Enden dieser teilweise erhöhten parallelen Speiseleitung 26y sind mit dem Hauptteil der parallelen Speiseleitung 26y über Durchgangslöcher 26h verbunden.
Bei der parallelen Speiseleitung 26y besitzen die verzweigten Speiseleitungen, welche sich in die Rechtslinks-Richtung erstrecken, eine unterschiedliche Länge. Wenn L_Y1 und L_Y2 die Längen der linken und rechten verzweigten Speiseleitungen darstellen, wird die Differenz zwischen ihnen ausgedrückt durch L_Y2 – L_Y1. In diesem Fall enthält L_Y2 die Länge der Durchgangslöcher 26h. Um den Einfluß der Pfaddifferenz L_Y2 – L_Y1 aufzuheben, wird in jeder verzweigten Speiseleitung der elektrische Winkel entsprechend der Pfaddif ferenz L_Y2 – L_Y1 mit dem Vielfachen von Wellenlängen der Sende/Empfangsfunkwelle ausgeglichen bzw. gleichgemacht.
Entsprechend der Sende/Empfangsantenne 60 der dritten Ausführungsform führen die parallele Speiseleitung 26x und ihre zugeordnete serielle Speiseleitung 26a ausschließlich elektrische Leistung den in der Mitte angeordneten Antennenelementen 24 entsprechend den mittleren vier Spalten der 8×8-Matrix ein. Die andere parallele Speiseleitung 26y und ihre zugeordnete serielle Speiseleitung 26a speisen ausschließlich elektrische Leistung den außen angeordneten verbleibenden Antennenelementen 24 ein, welche den rechten und linken vier Spalten der 8×8-Matrix entsprechen.
Die Leistungseinspeisung in die äußerst linke Spalte von Antennenelementen 24 wird von dem Hochfrequenzschalter 28a gesteuert, während die Leistungseinspeisung in die äußerst rechte Spalte von Antennenelementen 24 von dem Hochfrequenzschalter 28b auf dieselbe Weise wie bei der ersten Ausführungsform gesteuert wird.
Entsprechend der oben beschriebenen Sende/Empfangsantenne 60 der dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung werden die in der Mitte angeordneten Antennenelemente 24 entsprechend den mittleren vier Spalten der 8×8-Matrix sowohl zum Senden als auch Empfangen von Funkwellen verwendet. Demgegenüber werden die außen angeordneten verbleibenden Antennenelemente 24 ausschließlich zum Empfang von Funkwellen verwendet.
Insbesondere enthält wie in 7 dargestellt das Radarsystem der dritten Ausführungsform einen Zirkulator 62, welcher mit dem Speiseanschluß X der Sende/Empfangsantenne 60 verbunden ist. Das Sendesignal wird in den Speiseanschluß X über diesen Zirkulator 62 eingegeben, und das Empfangssignal wird aus dem Speiseanschluß X durch diesen Zirkulator 62 entnommen. Des weiteren enthält das Radarsystem der dritten Ausführungsform eine Leistungsvereinigungsvorrichtung 64, welche die elektrische Leistung des aus dem Zirkulator 62 entnommenen Empfangssignals und die elektrische Leistung des an dem Speiseanschluß Y erlangten Empfangssignals kombiniert, wodurch die Summe von Empfangssignalen erzielt wird, die durch alle Antennenelemente 24 der Sende/Empfangsantenne 60 empfangen werden. Die Leistungsvereinigungsvorrichtung 64 ist derart angeordnet, daß eine phasengleiche Vereinigung des an dem Speiseanschluß X erlangten Empfangssignals und des an dem Speiseanschluß Y erlangten Empfangssignals erzielt wird.
Rechte und linke Hochfrequenzschalter 28a und 28b der Sende/Empfangsantenne 60 werden wechselweise ein- und ausgeschaltet im Ansprechen auf das Schaltsignal SC0, welches von der ECU 20 eingespeist wird, auf dieselbe Weise wie die rechten und linken Hochfrequenzschalter 28a und 28b der in 1A dargestellten Empfangsantenne 10. Durch wechselseitiges Schalten der rechten und linken Hochfrequenzschalter 28a und 28b wird das zusammengesetzte Empfangssignal von der Leistungsvereinigungsvorrichtung 64 erlangt. Das somit durch die Sende/Empfangsantenne 60 erlangte Empfangssignal ist den Empfangssignalen äquivalent, welche abwechselnd von den zwei unabhängigen Empfangsantennen (keines Zeitmultiplextyps) erlangt werden, die in Horizontalrichtung um eine Entfernung entsprechend einer Spalte der Empfangselemente 24 versetzt sind.
Das Empfangssignal wird danach der Mischerschaltung 12 eingegeben und in ein IF-Signal umgewandelt. Das IF-Signal wird danach einer Analogschaltung 14 eingegeben, welche im Ansprechen auf das Schaltsignal SC0 geschaltet wird, und wird in zwei IF-Signale entsprechend der zwei im Zeitmultiplexverfahren betriebenen Empfangsantennen getrennt. Die getrennten IF-Signale werden in den IF-Schaltungen 16a und 16b, welche parallel angeordnet sind, verstärkt und inte griert. Die an den jeweiligen IF-Schaltungen 16a und 16b erzeugten Ausgangssignale werden der ECU 20 eingegeben. Die ECU 20 berechnet die Richtung, die Entfernung und die relative Geschwindigkeit des Ziels auf der Grundlage der von den IF-Schaltungen 16a und 16b erlangten Signale. Wenn eine Möglichkeit einer Kollision vorliegt, veranlaßt die ECU 20 die Alarmvorrichtung 18 dazu, dem Fahrer eine Warnung zu erzeugen.
Das Radarsystem entsprechend der dritten Ausführungsform unterscheidet sich von dem Radarsystem der in 2 dargestellten ersten Ausführungsform bezüglich der Sende/Empfangsantenne 60, des Zirkulators 62 und der Leistungsvereinigungsvorrichtung 64. Die übrige Anordnung der dritten Ausführungsform ist identisch zu derjenigen der ersten Ausführungsform. Daher werden dieselben Komponenten mit denselben Bezugszeichen entsprechend 7 bezeichnet und werden wiederum nicht erklärt.
Wie oben beschrieben teilt das Radarsystem der dritten Ausführung die parallele Speiseleitung 26b der ersten Ausführungsform in zwei unabhängige parallele Speiseleitungen 26x und 26y, um die Sende/Empfangsantenne 60 zu bilden, welche sowohl zum Senden als auch zum Empfangen von Funkwellen verwendet wird. Somit wird die Entfernung und die relative Geschwindigkeit des Ziels unter Verwendung dieser einzigen Sende/Empfangsantenne 60 erfaßt.
Entsprechend der dritten Ausführungsform wird lediglich eine ebene Antennengruppe zum Senden und Empfangen von Funkwellen vorgesehen, und daher besteht keine Notwendigkeit des unabhängigen Vorsehens einer Sendeantenne und einer Empfangsantenne. Somit kann die Größe und das Gewicht des Radarsystems wirksam reduziert werden.
Vierte Ausführungsform
Im folgenden wird eine andere Anordnung einer für das Radarsystem der dritten Ausführungsform verwendbaren Sende/Empfangsantenne unter Bezugnahme auf 8 erklärt. 8 stellt eine Vorderseitenoberfläche einer Sende/Empfangsantenne 70 dar, welche Funkwellen davon aussendet, entsprechend der vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
Wie aus 8 ersichtlich ist die Sende/Empfangsantenne 70 der vierten Ausführungsform grundsätzlich identisch zu der Empfangsantenne 40 der in 5 dargestellten zweiten Ausführungsform mit der Ausnahme der Anordnung der parallelen Speiseleitung, welche elektrische Leistung den Antennenelementen 44 einspeist.
Entsprechend der Sende/Empfangsantenne 70 der vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist die parallele Speiseleitung, welche zur gleichphasigen Leistungszufuhr bezüglich der Antennenelemente 44 verwendet wird, in zwei parallele Speiseleitungen 46x und 46y geteilt. Eine parallele Speiseleitung 46y (entsprechend der ersten Speiseleitung der vorliegenden Erfindung) speist elektrische Leistung einer Gesamtheit von vier Spalten von Antennenelementen 44 ein, welche an Gebieten am rechten und linken Ende der 8×8-Matrix angeordnet sind, d. h. den ersten und zweiten äußerst rechten Spalten von Antennenelementen 44 und den ersten und zweiten äußerst linken Spalten von Antennenelementen 44. Die andere parallele Speiseleitung 46x (entsprechend der zweiten Speiseleitung der vorliegenden Erfindung) speist elektrische Leistung den anderen vier Spalten von Antennenelementen 44 ein, welche an dem mittleren Gebiet der 8×8-Matrix angeordnet sind.
Die parallele Speiseleitung 46x, welche sich von dem Speiseanschluß X, der an dem Boden der Sende/Empfangsantenne 70 positioniert ist, zur Mitte der Antennenoberfläche erstreckt und darauffolgend (hierarchisch) und symetrisch in 32 (= 4 × 8) verzweigte Speiseleitungen verzweigt, macht die Länge von dem Speiseanschluß X zu jedem Antennenelement 44 gleich, welches in dem mittleren Gebiet entsprechend den mittleren vier Spalten der 8×8-Matrix angeordnet sind, wodurch eine phasengleiche Verteilung von elektrischer Leistung auf die Antennenelemente 44 realisiert wird. Die andere parallele Speiseleitung 46y verzweigt sich von dem Speiseanschluß Y zu den Gebieten am rechten und linken Ende der Antennenoberfläche. In jedem der Gebiete am rechten und linken Ende verzweigt sich die parallele Speiseleitung 46y aufeinanderfolgend (hierarisch) und symetrisch in 16 (= 2 × 8) verzweigte Speiseleitungen bezüglich der Länge von dem Speiseanschluß Y zu jedem Antennenelement 44, welches in dem Endgebiet angeordnet ist, entsprechend den vier Spalten am rechten und linken Ende der 8×8-Matrix, wodurch eine gleichphasige Verteilung der elektrischen Leistung an die Antennenelemente 44 realisiert wird.
Entsprechend der parallelen Speiseleitungsanordnung der Sende/Empfangsantenne 70 der vierten Ausführungsform speist die parallele Speiseleitung 46x ausschließlich elektrische Leistung den in der Mitte angeordneten Antennenelementen 44 entsprechend den mittleren vier Spalten der 8×8-Matrix ein. Die andere parallele Speiseleitung 46y speist elektrische Leistung ausschließlich den außen angeordneten verbleibenden Antennenelementen 44 ein, welche den rechten und linken vier Spalten der 8×8-Matrix entsprechen.
Die Leistungseinspeisung in die Antennenelemente 44 der äußerst linken Spalte wird von den Hochfrequenzschaltern 48a gesteuert, während die Leistungseinspeisung in die Antennenelemente 44 der äußerst rechten Spalte von den Hochfrequenzschaltern 48b gesteuert wird. Die Hochfrequenzschalter 48a und 48b werden abwechselnd ein- und ausgeschaltet im Ansprechen auf die (positive oder negative) Eingangsspannung, welche an die Schaltanschlüsse A und B angelegt wird, auf dieselbe Weise wie bei der zweiten Ausführungsform.
Entsprechend der Sende/Empfangsantenne 70 der vierten Ausführungsform werden durch abwechselndes Ein- und Ausschalten der Hochfrequenzschalter 48a und 48b im wesentlichen zwei Antennengruppen abwechselnd im Zeitmultiplexfahren an Positionen gebildet, welche in Rechtslinks-Richtung um eine Entfernung versetzt sind, die der Breite einer Spalte von Antennenelementen 44 äquivalent ist, auf dieselbe Weise wie bei der Empfangsantenne 40 der zweiten Ausführungsform. Dementsprechend kann bei dem in 7 dargestellten Radarsystem die Sende/Empfangsantenne 60 durch die Empfangsantenne 70 ersetzt werden, um die Richtung, die Entfernung und die relative Geschwindigkeit des Ziels zu erfassen und einen Alarm zu erzeugen, um den Fahrer auf eine Gefahr aufmerksam zu machen, wenn die Möglichkeit einer Kollision vorliegt.
Entsprechend der Sende/Empfangsantenne 70 der vierten Ausführungsform sind die parallelen Speiseleitungen 46x und 46y symetrisch bezüglich der Leistungsanschlüsse X und Y angeordnet. Somit wird es möglich, eine gleichförmige und gleichphasige Einspeisung von elektrischer Leistung in alle Antennenelemente 44 zu realisieren. Somit kann die Richtung eines Strahls während des Sendens oder Empfangens von Funkwellen unabhängig von einer Änderung der Temperatur stabilisiert werden. Das Empfangsleistungsvermögen kann stets stabilisiert werden. Daher kann die Genauigkeit der Erfassung des Ziels weiter verbessert werden.
Entsprechend der Anordnung der parallelen Speiseleitung der vierten Ausführungsform sind die Speiseanschlüsse X und Y an dem Boden bzw. der Spitze der Antennenoberfläche (d. h. des dielektrischen Substrats) angeordnet. Mit anderen Worten, die zwei Speiseanschlüsse X und Y sind an gegenüberliegenden Enden der Antennenoberfläche angeordnet. Diese Anordnung ist vorteilhaft, um eine Störung zwischen zwei parallelen Speiseleitungen im Vergleich mit der Anordnung der parallelen Speiseleitung der dritten Ausführungsform (6) zu verhindern, bei welcher zwei Speiseanschlüsse X und Y an demselben Ende der Antennenoberfläche angeordnet sind.
Andere Modifizierungen
Die ebenen Antennengruppen, welche die Empfangsantennen 10 und 40 und die Sende/Empfangsantennen 60 und 70 bilden, besitzen Antennenelemente, welche in der 8×8-Matrixstruktur angeordnet sind. Jedoch kann die Anzahl von Reihen oder Spalten der Matrix willkürlich entsprechend der Antennencharakteristik (Frequenz der Sende/Empfangsfunkwellen, Breite des Strahls, Antennengewinn, usw.) geändert werden. Wenn die Antennenelemente in zwei Gruppen (d. h. die in der Mitte angeordnete und die außen angeordnete Gruppe) getrennt sind, kann die Anzahl von Spalten, welche zu jeder Gruppe gehören, entsprechend der Antennencharakteristik willkürlich geändert werden.
Des weiteren kann die Anzahl von offenen und geschlossenen Spalten, welche von den Hochfrequenzschaltern gesteuert werden, bei den oben beschriebenen ebenen Antennengruppen geändert werden, so daß die Versetzungsentfernung von zwei im Zeitmultiplex betriebenen Antennengruppen flexibel geändert werden kann.

Claims

Ebene Gruppenantenne, welche als Empfangsantenne (10; 40) ausgebildet ist, mit: einer Mehrzahl von Antennenelementen (24; 44), welche in einer Matrixstruktur angeordnet sind, die sich aus Spalten und Reihen zusammensetzt; einer Einspeiseeinrichtung, welche Speiseleitungen (26a, 26b; 46) aufweist, zum Einspeisen von elektrischer Leistung von den Antennenelementen; einer Schalteinrichtung (28a, 28b; 48a, 48b) zum Öffnen oder Schließen der Speiseleitungen der Einspeiseeinrichtung, welche mit den rechten und linken Spalten von Antennenelementen verbunden sind, die in einem Gebiet am rechten Ende oder in einem Gebiet am linken Ende der Matrixstruktur lokalisiert sind; und einem Anschluß (A, B) für die Schalteinrichtung (28a, 28b; 48a, 48b) zum Einspeisen von Schaltsignalen, um die Schalteinrichtung zum abwechselnden Öffnen oder Schließen der Speiseleitungen derart zu veranlassen, daß die rechten und linken Spalten von Antennenelementen, die in dem Gebiet am rechten Ende oder in dem Gebiet am linken Ende der Matrixstruktur lokalisiert sind, abwechselnd aktiviert werden, wodurch abwechselnd das aktivierte Gebiet der Antennenelemente der Gruppenantenne zwischen zwei Gebieten umgeschaltet wird, die in Richtung der Reihen von Antennenelementen um die Breite derjenigen Spalten von Antennenelementen versetzt sind, welche durch die Schalteinrichtung gesteuert und im Zeitmultiplexverfahren aktiviert werden.
Ebene Gruppenantenne, welche als Sende-/Empfangsantenne (60, 70) ausgebildet ist, mit: einer Mehrzahl von Antennenelementen (24; 44), welche in einer Matrixstruktur angeordnet sind, die sich aus Spalten und Reihen zusammensetzt; einer Einspeiseeinrichtung, welche Speiseleitungen (26x, 26y; 46x, 46y) aufweist, zum Einspeisen von elektrischer Leistung den oder von den Antennenelementen; einer Schalteinrichtung (28a, 28b; 48a, 48b) zum Öffnen oder Schließen der Speiseleitungen der Einspeiseeinrichtung, welche mit den rechten und linken Spalten von Antennenelementen verbunden sind, die in einem Gebiet am rechten Ende oder in einem Gebiet am linken Ende der Matrixstruktur lokalisiert sind; und einem Anschluß (A, B) für die Schalteinrichtung (28a, 28b; 48a, 48b) zum Einspeisen von Schaltsignalen, um die Schalteinrichtung zum abwechselnden Öffnen oder Schließen der Speiseleitungen derart zu veranlassen, daß die rechten und linken Spalten von Antennenelementen, die in dem Gebiet am rechten Ende oder in dem Gebiet am linken Ende der Matrixstruktur lokalisiert sind, abwechselnd aktiviert werden, wodurch abwechselnd das aktivierte Gebiet der Antennenelemente der Gruppenantenne zwischen zwei Gebieten umgeschaltet wird, die in Richtung der Reihen von Antennenelementen um die Breite derjenigen Spalten von Antennenelementen versetzt sind, welche durch die Schalteinrichtung gesteuert und im Zeitmultiplexverfahren aktiviert werden.
Ebene Gruppenantenne nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß jedes Antennenelement (24; 44) als ebener Streifen ausgebildet ist.
Ebene Gruppenantenne nach Anspruch 1 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Einspeiseeinrichtung erste Speiseleitungen (26a), welche entlang jeder Spalte der Matrixstruktur zum seriellen Einspeisen von elektrischer Leistung von den in der Mehrzahl vorkommenden Antennenelementen (24) angeordnet sind, und zweite Speiseleitungen (26b) aufweist, welche elektrische Leistung von den ersten Speiseleitungen parallel einspeisen.
Ebene Gruppenantenne nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Einspeiseeinrichtung erste Speiseleitungen (26a), welche entlang jeder Spalte der Matrixstruktur zum seriellen Einspeisen von elektrischer Leistung den oder von den in der Mehrzahl vorkommenden Antennenelementen (24) angeordnet sind, und zweite Speiseleitungen (26x, 26y) aufweist, welche elektrische Leistung den oder von den ersten Speiseleitungen parallel einspeisen.
Verwendung der ebenen Gruppenantenne nach einem der Ansprüche 1, 3 oder 4 bei einem Phasenvergleichs-Monopulsradarsystem, wobei die ebene Gruppenantenne ausschließlich als Empfangsantenne zum Empfangen von Funkwellen verwendet wird und das Phasenvergleichs-Monopulsradarsystem des weiteren: eine Schaltsignalerzeugungseinrichtung (20, 20a) zum Erzeugen der Schaltsignale; eine Sendesignalerzeugungseinrichtung (20, 2) zum Erzeugen eines Sendessignals und Senden einer Sendefunkwelle über eine Sendeantenne (6); eine Aufteilungseinrichtung (14) zum Empfangen einer Reflektionsfunkwelle durch die ebene Gruppenantenne, wenn die Sendefunkwelle von einem Ziel reflektiert worden ist, und Aufteilen eines von der ebenen Gruppenantenne erlangten Empfangssignals in zwei Arten von Empfangssignalen im Ansprechen auf jedes Schaltsignal, welches von der Schaltsignalerzeugungseinrichtung erzeugt wird; und eine Zielerfassungseinrichtung (12, 16a, 16b, 20) zum Erfassen einer Richtung des Ziels auf der Grundlage einer Phasendifferenz zwischen den zwei Arten von Empfangssignalen aufweist, die von der Aufteilungseinrichtung aufgeteilt werden.
Verwendung der ebenen Gruppenantenne nach einem der Ansprüche 2, 3 oder 5 bei einem Phasenvergleichs-Monopulsradarsystem, wobei die ebene Gruppenantenne als Sende-/Empfangsantenne sowohl zum Senden als auch zum Empfangen von Funkwellen verwendet wird und das Phasenvergleichs-Monopulsradarsystem des weiteren: eine Schaltsignalerzeugungseinrichtung (20, 20a) zum Erzeugen der Schaltsignale; einem Zirkulator (62), welcher mit einem Speiseanschluß (X) der ebenen Gruppenantenne verbunden ist; einer Sendesignalerzeugungseinrichtung (20, 2) zum Erzeugen eines Sendessignals, zum Senden des Sendesignals dem Speiseanschluß (X) durch den Zirkulator und zum Senden einer Sendefunkwelle von Antennenelementen, welche entlang den Spalten in dem mittleren Gebiet der Matrixstruktur angeordnet sind; einer Vereinigungseinrichtung (64) zum Empfangen einer Reflektionsfunkwelle durch die ebene Gruppenantenne, wenn die Sendefunkwelle von einem Ziel reflektiert wird, zum Empfangen eines ersten Empfangssignals, welches von dem Speiseanschluß (X) durch den Zirkulator erlangt wird, und zum Kombinieren des ersten Empfangssignals mit einem zweiten Empfangssignal, das von einem Speiseanschluß (Y) erlangt wird; einer Aufteilungseinrichtung (14) zum Empfang eines kombinierten Empfangssignals, welches von der Vereinigungseinrichtung erzeugt wird, in zwei Arten von Empfangssignalen im Ansprechen auf jedes Schaltsignal, welches von der Schaltsignalerzeugungseinrichtung erzeugt wird; und einer Zielerfassungseinrichtung (12, 16a, 16b, 20) zum Erfassen einer Richtung des Ziels auf der Grundlage einer Phasendifferenz zwischen den zwei Arten von Empfangssignalen, die von der Aufteilungseinrichtung aufgeteilt werden.
Verwendung der ebenen Gruppenantenne bei einem Phasenvergleichs-Monopulsradar nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Sendesignalerzeugungseinrichtung eine vorbestimmte ungedämpfte Funkwelle erzeugt, welche das Sendesignal trägt, und die Zielerfassungseinrichtung die Empfangssignale durch einen Homodynempfang erfaßt und die Richtung, die Entfernung und die relative Geschwindigkeit des Ziels auf der Grundlage des Erfassungssignals berechnet.