DE19830811A1 - Auf einem Kraftfahrzeug angebrachtes, mit elektromagnetischen Wellen arbeitendes Radargerät - Google Patents

Auf einem Kraftfahrzeug angebrachtes, mit elektromagnetischen Wellen arbeitendes Radargerät

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Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein mit elektromagnetischen Wellen arbeitendes Radargerät (nachstehend einfach als Radargerät bezeichnet) das auf einem Kraftfahrzeug angebracht ist, und die äußere Erscheinung eines Kraftfahrzeugs verbessert, ohne die Radarfunktion zu beeinträchtigen, und unter Verwendung einer verringerten Anzahl an Teilen mit verringerten Kosten hergestellt werden kann.
Radargeräte wurden bislang als auf einem Kraftfahrzeug angebrachte Hindernissensoren verwendet.
Derartige Geräte wurden beispielsweise in folgenden Veröffentlichungen geschildert: "Antennen für Mikrowellen/Millimeterwellen und Peripheriegerätetechnik", 21. November 1993, herausgegeben von Mimatsu Data System, Seiten 474-477, "Symposium zur Verwendung elektromagnetischer Wellen, vorläufige Veröffentlichungen zur Förderung der Nutzung von Quasi-Mikrowellen/Millimeterwellen", Juni 1990, herausgegeben von der Foundation, Electromagnetic Wave Systerrt Development Center, Seite 111, und "Handbuch der Antennentechnik", 30. Oktober 1980, bearbeitet von der Akademie für elektronische Datenkommunikation, herausgegeben von Ohm Company, Seite 359-361.
Fig. 17 ist eine Perspektivansicht, die das Aussehen eines herkömmlichen Radargeräts zeigt, das auf einem Kraftfahrzeug angebracht ist, wie in der voranstehend geschilderten Veröffentlichung "Antennen für Mikrowellen/Millimeterwellen und Peripheriegeräte", Seite 477, beschrieben.
In Fig. 17 ist das Gehäuse 1 eines Radars, das auf einem Kraftfahrzeug angebracht ist, auf einem oberen Teil einer Stoßstange 3 eines Fahrzeugs 2 vorgesehen, und im zentralen Abschnitt eines vorderen Kühlergrills 4 angeordnet.
Das Radargehäuse 1 ist direkt auf dem vorderen Teil des Fahrzeugs 2 angeordnet, oder in einer Öffnung angeordnet, die in dem vorderen Kühlergrill 4 vorgesehen ist, sendet elektromagnetische Wellen mit vorbestimmter Frequenz als Sendestrahl W1 in Vorwärtsrichtung des Fahrzeugs 2 aus, und empfängt die elektromagnetischen Wellen, die von einem (nicht gezeigten) Hindernis reflektiert werden, als Empfangsstrahl W2.
Eine Sende/Empfangsantenne in dem Radargehäuse 1 ist auf der Seite des Fahrzeugs 2 angeordnet, und ist mit einer (nicht dargestellten) Radarkuppel abgedeckt, die aus einem Material besteht, durch welches die elektromagnetischen Wellen hindurchgehen können, um zu verhindern, daß die Antenne durch externe Einflüsse wie Regen, Staub und Dreck beschädigt wird, und um eine Beeinträchtigung ihrer Leistung zu verhindern.
Bei dem Gerät, das in der voranstehend geschilderten Veröffentlichung "Handbuch der Antennentechnik" beschrieben ist, ist eine (nicht dargestellte) Öffnung in der Stoßstange 3 vorgesehen, und ist das Radargehäuse 1 in der Öffnung angeordnet.
Bei den herkömmlichen Radargeräten, die wie voranstehend geschildert auf einem Kraftfahrzeug angebracht sind, ist eine Öffnung, die größer als die Fläche entsprechend der Sende/Empfangsantenne ist, in der Stoßstange 3 oder in dem vorderen Kühlergrill 4 vorgesehen, damit das Radargehäuse 1 am Fahrzeug 2 angebracht werden kann.
Die Ausbildung einer Öffnung in der Stoßstange 3 oder im Kühlergrill 4 führt allerdings zu Einschränkungen in bezug auf das Design des Fahrzeugs 2.
Obwohl das Radargehäuse hinter der Öffnung im vorderen Kühlergrill 4 angeordnet ist, und so das äußere Erscheinungsbild des Fahrzeugs 2 nicht beeinträchtigt, wird die Verteilung der elektromagnetischen Sende/Empfangswellen durch den vorderen Kühlergrill 4 beeinträchtigt, unabhängig von dem Material (Metall oder Dielektrikum) des vorderen Kühlergrills 4, was zu einer wesentlichen Beeinträchtigung der Leistung des Radargehäuses 1 führt.
Um sowohl die elektrischen Leistungen des Radargehäuses 1 und ein zufriedenstellendes Design des Kraftfahrzeugs 2 zu erhalten gibt es daher Einschränkungen für den Anbringungsort des Radargeräts 1.
Bei jedem der Geräte, die in den voranstehend geschilderten Veröffentlichungen beschrieben sind, ist darüber hinaus eine getrennte Radarkuppel zum Schutz des Radargehäuses 1 erforderlich.
Bei den voranstehend geschilderten herkömmlichen, auf Fahrzeugen angebrachten Radargeräten muß die Öffnung in der Stoßstange 3 oder in dem Kühlergrill 4 vorgesehen sein, um das Radargehäuse 1 anzubringen, was zu der Schwierigkeit führt, daß das Aussehen des Kraftfahrzeugs 2 beeinträchtigt wird.
Wenn das Radargehäuse 1 an einem Abschnitt des vorderen Kühlergrills 4 angebracht ist, wird darüber hinaus die Radarfunktion durch das Kühlergrillteil beeinträchtigt.
Weiterhin muß eine getrennte Radarkuppel zum Schutz des Radargehäuses 1 gegen Umgebungseinflüsse vorgesehen werden, was zu einer Erhöhung der Anzahl an Teilen und zu einer Erhöhung der Kosten führt.
Die vorliegende Erfindung wurde zur Lösung der voranstehend geschilderten Schwierigkeiten entwickelt, und ihr Ziel besteht in der Bereitstellung eines mit elektromagnetischen Wellen arbeitenden Radargeräts, welches auf einem Kraftfahrzeug angebracht ist, mit verringertem Kostenaufwand, unter Verwendung der Stoßstange als Radarkuppelabschnitt, wodurch weder die Radarfunktion noch das Erscheinungsbild des Kraftfahrzeugs beeinträchtigt wird, und eine verringerte Anzahl an Teilen eingesetzt wird, wobei die Tatsache berücksichtigt wird, daß die Stoßstange eines Kraftfahrzeugs aus einem Dielektrikum besteht.
Ein auf einem Kraftfahrzeug angebrachtes Radargerät gemäß der vorliegenden Erfindung weist ein Radargehäuse auf, welches auf einem Kraftfahrzeug angebracht ist, zum Senden und Empfangen elektromagnetischer Wellen mit vorbestimmter Frequenz, und einen Radarkuppelabschnitt, der aus einem Material besteht, durch welches die elektromagnetischen Wellen hindurchgehen können, und der das Radargehäuse abdeckt, wobei das Radargehäuse auf der Seite der rückwärtigen Oberfläche der Stoßstange des Kraftfahrzeugs angebracht ist, und der Radarkuppelabschnitt durch einen Abschnitt der Stoßstange des Kraftfahrzeugs gebildet wird.
Bei dem auf einem Kraftfahrzeug angebrachten Radargerät gemäß der vorliegenden Erfindung wird, wenn die relative Dielektrizitätskonstante der Stoßstange durch εc bezeichnet wird, der Einfallswinkel elektromagnetischer Wellen in bezug auf die Stoßstange durch θi, eine natürliche Zahl durch n, und die Wellenlänge der elektromagnetischen Wellen im freien Raum durch λo, die Dicke tc des Radarkuppelabschnitts in der Stoßstange auf einen Wert eingestellt, folgende Beziehung erfüllt:
tc = n.λo/{2√(εc-sin2Θi)}
Bei dem auf einem Kraftfahrzeug angebrachten Radargerät gemäß der vorliegenden Erfindung weist darüber hinaus der Radarkuppelabschnitt in der Stoßstange einen Abschnitt mit einer dielektrischen Linse zum Fokussieren der elektromagnetischen Wellen auf.
Bei dem auf einem Kraftfahrzeug angebrachten Radargerät gemäß der vorliegenden Erfindung wird der Abschnitt mit der dielektrischen Linse durch einen Dickenabschnitt gebildet, der einstückig mit der Stoßstange bei dieser vorgesehen ist.
Bei dem auf einem Kraftfahrzeug angebrachten Radargerät gemäß der vorliegenden Erfindung ist der Abschnitt mit der dielektrischen Linse an einem Abschnitt der rückwärtigen Oberfläche der Stoßstange befestigt, und ist einstückig mit der Stoßstange ausgebildet.
Bei dem an einem Kraftfahrzeug angebrachten Radargerät gemäß der vorliegenden Erfindung wird der Abschnitt der dielektrischen Linse in die Öffnung der Stoßstange eingeführt, und ist einstückig mit der Stoßstange ausgebildet.
Bei dem auf einem Kraftfahrzeug angebrachtem Radargerät gemäß der vorliegenden Erfindung weist der Radarkuppelabschnitt in der Stoßstange eine Polarisatoreinheit zur Umwandlung der linearen Polarisation und der Zirkularpolarisation in bezug aufeinander auf, und ist der Polarisator mit wellenförmigen Nuten versehen.
Wenn bei dem auf einem Kraftfahrzeug angebrachten Radargerät gemäß der vorliegenden Erfindung die Phasenkonstante der elektromagnetischen Wellen in einem Medium, die durch die Polarisatoreinheit hindurchgehen, durch βm bezeichnet wird, die Phasenkonstante der elektromagnetischen Wellen im freien Raum durch βo, und mit n eine natürliche Zahl bezeichnet ist, dann ist die Tiefe d der wellenförmigen Nuten so gewählt, daß die folgende Beziehung erfüllt ist:
|βm-βo|d = (2n-1)π/2
Bei dem an einem Kraftfahrzeug angebrachten Radargerät gemäß der vorliegenden Erfindung ist die Polarisatoreinheit einstückig mit der Stoßstange ausgebildet.
Bei dem an einem Kraftfahrzeug angebrachtem Radargerät gemäß der vorliegenden Erfindung ist die Polarisatoreinheit an einem Abschnitt an der rückwärtigen Oberfläche der Stoßstange angebracht, und einstückig mit der Stoßstange ausgebildet.
Bei dem an einem Kraftfahrzeug angebrachtem Radargerät gemäß der vorliegenden Erfindung ist die Polarisatoreinheit in die Öffnung in der Stoßstange eingeführt, und einstückig mit der Stoßstange ausgebildet.
Bei dem an einem Kraftfahrzeug angebrachtem Radargerät gemäß der vorliegenden Erfindung ist der Radarkuppelabschnitt in der Stoßstange mit einem Beschichtungsmaterial mit vorbestimmter Dicke beschichtet, wobei das Beschichtungsmaterial ein Material ist, das von den elektromagnetischen Wellen durchdrungen werden kann.
Weiterhin ist bei dem an einem Kraftfahrzeug angebrachtem Radargerät gemäß der vorliegenden Erfindung das Beschichtungsmaterial entweder zumindest auf die vordere Oberfläche oder auf die rückwärtige Oberfläche des Radarkuppelabschnitts der Stoßstange aufgebracht, und wenn die relative Dielektrizitätskonstante der Stoßstange durch εc bezeichnet wird, so wird die relative Dielektrizitätskonstante εs des Beschichtungsmaterials auf einen Wert eingestellt, der folgende Beziehung erfüllt:
εc = εs2
und wenn mit n eine natürliche Zahl bezeichnet wird, und die Wellenlänge der elektromagnetischen Wellen im freien Raum durch λo, so wird die Dicke ts des Beschichtungsmaterials auf einen Wert eingestellt, der folgende Beziehung erfüllt:
ts = {(2n -1)/4}.λo/√εs
Bei dem an einem Kraftfahrzeug angebrachtem Radargerät gemäß der vorliegenden Erfindung weist darüber hinaus der Radarkuppelabschnitt in der Stoßstange einen Zentrumsabschnitt auf, welcher die elektromagnetischen Wellen beim Senden und Empfangen direkt durchläßt, sowie einen den Zentrumsabschnitt umgebenden Umfangsabschnitt, der mit einem Absorber für elektromagnetische Wellen beschichtet ist, und zwar auf der rückwärtigen Oberfläche, welche dem Radargehäuse gegenüber liegt.
Die Erfindung wird nachstehend anhand zeichnerisch dargestellter Ausführungsbeispiele näher erläutert, aus welchen weitere Vorteile und Merkmale hervorgehen. Es zeigt:
Fig. 1 eine Seitenansicht einer Einrichtung gemäß einer Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung;
Fig. 2 eine Perspektivansicht, die in vergrößertem Maßstab einen Hauptabschnitt der Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung zeigt;
Fig. 3 eine Perspektivansicht eines Hauptabschnitts gemäß einer Ausführungsform 3 der vorliegenden Erfindung;
Fig. 4 eine seitliche Schnittansicht entlang der Linie A-A in Fig. 7;
Fig. 5 eine Perspektivansicht eines Hauptabschnitts gemäß einer Ausführungsform 4 der vorliegenden Erfindung;
Fig. 6 eine seitliche Schnittansicht entlang der Linie B-B in Fig. 7;
Fig. 7 eine Perspektivansicht eins Hauptabschnitts einer Ausführungsform 5 der vorliegenden Erfindung;
Fig. 8 eine seitliche Schnittansicht entlang der Linie C-C in Fig. 7;
Fig. 9 eine Perspektivansicht eines Hauptabschnitts einer Ausführungsform 6 der vorliegenden Erfindung;
Fig. 10 eine seitliche Schnittansicht entlang der Linie D-D in Fig. 9;
Fig. 11 eine Perspektivansicht mit einer Darstellung einer Polarisatoreinheit in Fig. 10 in vergrößertem Maßstab;
Fig. 12 eine seitliche Schnittansicht eines Hauptabschnitts einer Ausführungsform 7 der vorliegenden Erfindung;
Fig. 13 eine seitliche Schnittansicht eines Hauptabschnitts einer Ausführungsform 8 der vorliegenden Erfindung;
Fig. 14 eine seitliche Schnittansicht eines Hauptabschnitts einer Ausführungsform 9 der vorliegenden Erfindung;
Fig. 15 eine Perspektivansicht eines Hauptabschnitts einer Ausführungsform 10 der vorliegenden Erfindung;
Fig. 16 eine seitliche Schnittansicht entlang der Linie E-E in Fig. 15; und
Fig. 17 eine Perspektivansicht zur Erläuterung des Aussehens eines herkömmlichen, auf einem Kraftfahrzeug angebrachten Radargeräts.
Ausführungsform 1
Als nächstes wird unter Bezugnahme auf die Zeichnungen eine Ausführungsform 1 der Erfindung beschrieben. Fig. 1 ist eine Seitenansicht, die das äußere Erscheinungsbild der Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung zeigt, und Fig. 2 zeigt in Perspektivansicht in vergrößertem Maßstab einen Hauptabschnitt von Fig. 1.
In den Zeichnungen sind dieselben oder entsprechende Abschnitte wie jene, die voranstehend (vergleiche Fig. 17) beschrieben wurden, mit gleichen oder entsprechenden Bezugszeichen bezeichnet, und werden nicht unbedingt erneut beschrieben.
Im vorliegenden Fall ist ein Radargehäuse 1 an der Seite der rückwärtigen Oberfläche 30A einer Stoßstange 30 angeordnet, wobei ein Teil der Stoßstange 30 als Radarkuppelabschnitt des Radargehäuses 1 dient.
Das Radargehäuse 1 weist eine Antenne 11 für das Senden und eine Antenne 12 für den Empfang auf, jedoch kann auch eine einzige Antenne sowohl für das Senden als auch den Empfang vorgesehen sein.
In der Stoßstange 30 ist der Radarkuppelabschnitt, der zumindest als Radarkuppel dient, aus einem Dielektrikum hergestellt, welches die elektromagnetischen Wellen hindurchgehen läßt.
Wenn die relative Dielektrizitätskonstante der Stoßstange 30 mit εc bezeichnet wird, der Einfallswinkel der elektromagnetischen Wellen (Strahl W1 oder W2) in bezug auf die Stoßstange 30 durch θi, mit n (= 1, 2, 3 . . . ) eine natürliche Zahl, und mit λo die Wellenlänge der elektromagnetischen Wellen im freien Raum, dann ist die Dicke tc des Radarkuppelabschnitts in der Stoßstange auf einen solchen Wert eingestellt, daß die nachstehende Formel (1) erfüllt ist.
tc = n.λo/{2√εc-sin2Θi)} (1)
Die Formel (1) läßt sich beispielsweise aus Seite 2 von "Radarkuppel" (Technischer Bericht von Mitsubishi Denki Company, Vol 29, Nr. 7 (Juli), von Takashi Kitsuregawa) ableiten.
Wird die Lichtgeschwindigkeit mit C bezeichnet, und eine vorbestimmte Frequenz elektromagnetischer Wellen durch f, dann wird die Wellenlänge λo im freien Raum in der Formel (1) durch die folgende Formel (2) ausgedrückt.
λO = C/f (2)
Da die elektromagnetischen Wellen nahezu senkrecht zur Oberfläche der Stoßstange 30 ausgesandt werden, kann der Einfallswinkel θi als annähernd 0° angesehen werden. Die Formel (1) kann daher durch folgende Formel (3) approximiert werden.
tc = n.λo/{2√εc} (3)
Durch geeignete Auswahl der Dicke tc der Stoßstange 30 gemäß Formel (1) oder (3) arbeitet der Radarkuppelabschnitt der Stoßstange 30 als Radarkuppel der halben Wellenlänge, welche Durchlaßeigenschaften mit sehr niedrigen Verlusten für die verwendeten elektromagnetischen Wellen zeigt.
Daher kann das Radargehäuse 1 auf der Seite der rückwärtigen Oberfläche 30A der Stoßstange 30 angeordnet werden, was zu vergrößerten Freiheiten beim Design des äußeren Erscheinungsbildes des Kraftfahrzeugs 2 führt.
Da nämlich keine Öffnung im vorderen Abschnitt des Kraftfahrzeugs 2 vorgesehen werden muß, beeinträchtigt die Anbringung des Radargehäuses 1 das äußere Erscheinungsbild überhaupt nicht.
Da es möglich ist, einen relativ großen Raum in der Seite der rückwärtigen Oberfläche der Stoßstange 30 zu nutzen, kann die Art der Antennen 11 und 12 frei gewählt werden, ohne irgendwelche Einschränkungen in bezug auf das Design.
Weiterhin kann, da keine getrennte Radarkuppel vorgesehen werden muß, die Anzahl an Teilen verringert werden, ist die dielektrische Schicht nur jene der Stoßstange 30, und können die Durchlaßeigenschaften für die elektromagnetischen Wellen verbessert werden.
Ausführungsform 2
Bei der voranstehend geschilderten Ausführungsform 1 ist die Dicke tc des Radarkuppelabschnitts der Stoßstange 30 auf einen optimalen Wert in Abhängigkeit von einer vorbestimmten Frequenz f eingestellt. Wenn keine so strengen Anforderungen an die Durchlaßeigenschaften für elektromagnetische Wellen vorhanden sind, kann jedoch die Dicke tc der Stoßstange 30 frei gewählt werden.
Ausführungsform 3
Bei der voranstehend geschilderten Ausführungsform 1 wird der Radarkuppelabschnitt der Stoßstange 30 so ausgebildet, daß eine vorbestimmte Dicke tc vorgesehen ist, um zufriedenstellende Durchlaßeigenschaften für elektromagnetische Wellen zu erzielen. Allerdings ist es auch möglich, andere wirksame Funktionen zusätzlich bei dem Radarkuppelabschnitt der Stoßstange 30 vorzusehen.
Fig. 3 ist eine Perspektivansicht, welche einen Hauptabschnitt einer Ausführungsform 3 der vorliegenden Erfindung darstellt, bei welcher eine Fokussierungslinsenfunktion zusätzlich beim Radarkuppelabschnitt der Stoßstange 30 vorgesehen ist, und Fig. 4 ist eine seitliche Schnittansicht entlang der Linie A- A in Fig. 3.
In diesen Zeichnungen sind gleiche oder entsprechende Abschnitte wie jene, die voranstehend beschrieben wurden (vergleiche Fig. 2), mit gleichen oder entsprechenden Bezugszeichen bezeichnet, jedoch werden sie nicht unbedingt erneut beschrieben.
Im vorliegenden Fall ist ein Abschnitt 31 einer dielektrischen Linse zum Fokussieren der elektromagnetischen Wellen in dem Radarkuppelabschnitt der Stoßstange 30 vorgesehen.
Gemäß Fig. 4 ist der Abschnitt 31 mit der dielektrischen Linse als dicker Abschnitt ausgebildet, der einstückig mit der Stoßstange 30 ausgebildet ist.
Wenn der Abschnitt 31 mit der dielektrischen Linse auf der Stoßstange 30 wie voranstehend geschildert vorgesehen wird, wird der Sendestrahl W1, der von der Sendeantenne 11 ausgesandt wird, so fokussiert, daß er stark gerichtet wird. Das Radargerät 1 zeigt daher dann wesentlich verbesserte Zielerfassungsleistungen.
Weiterhin lassen sich durch Änderung der Linseneigenschaften die Abstrahlungseigenschaften des Sendestrahls W1 frei steuern.
Der Abschnitt 31 mit der dielektrischen Linse ist einstückig mit der Stoßstange 30 ausgebildet, nämlich durch entsprechende Kunstharzausformung bei der Herstellung der Stoßstange 30. Die Linsenfunktion wird daher einfach zusätzlich beim Radarkuppelabschnitt der Stoßstange 30 hinzugefügt, ohne die Anzahl an Herstellungsschritten zu erhöhen, oder die Kosten.
In Fig. 3 ist der Abschnitt 31 mit der dielektrischen Linse nur für die Seite der Sendeantenne 11 vorgesehen. Allerdings ist es ebenfalls möglich, einen Abschnitt (nicht gezeigt) einer dielektrischen Linse auch für die Seite der Empfangsantenne 12 vorzusehen, um auch den Empfangsstrahl W2 zu fokussieren.
Selbstverständlich kann derselbe Abschnitt mit einer dielektrischen Linse auch in jenem Fall vorgesehen werden, bei welchem die Sende/Empfangsantenne vereinigt ausgebildet ist, also die Sendeantenne 11 darüber hinaus als Empfangsantenne 12 arbeitet.
Die Dicke tc des Radarkuppelabschnitts der Stoßstange 30, durch welchen die elektromagnetischen Wellen hindurchgelassen werden, wird wie in Fig. 4 gezeigt geändert, und der Abschnitt 31 mit der dielektrischen Linse, der im Querschnitt die Form einer konvexen Linse aufweist, wird so ausgebildet, daß die Linsenfunktion erzielt wird. Allerdings ist es ebenfalls möglich, die Linsenfunktion im wesentlichen dadurch zu erzielen, daß die relative Dielektrizitätskonstante des Abschnitts 31 der dielektrischen Linse teilweise geändert wird, anstatt die Querschnittsform zu ändern.
Ausführungsform 4
Bei der voranstehend geschilderten Ausführungsform 4 wird der Abschnitt 31 mit der dielektrischen Linse dadurch hergestellt, daß das Kunstharz einstückig mit der Stoßstange 30 ausgeformt wird. Allerdings kann auch ein getrennt ausgeformter Abschnitt mit einer dielektrischen Linse am Radarkuppelabschnitt der Stoßstange 30 angebracht werden.
Fig. 5 zeigt als Perspektivansicht einen Hauptabschnitt einer Ausführungsform 4 der vorliegenden Erfindung, bei welcher ein getrennter Abschnitt mit einer dielektrischen Linse an der Stoßstange 30 angebracht ist, und Fig. 6 ist eine seitliche Schnittansicht entlang der Linie B-B in Fig. 5.
In diesen Zeichnungen werden gleiche oder entsprechende Abschnitte wie jene, die voranstehend beschrieben wurden (vergleiche die Fig. 3 und 4), mit gleichen oder entsprechenden Bezugszeichen bezeichnet, und werden nicht unbedingt erneut beschrieben.
Im vorliegenden Fall ist der Abschnitt 31A mit der dielektrischen Linse an dem Radarkuppelabschnitt der Stoßstange 30 angebracht, um dieselbe Linsenfunktion wie jene zu erzielen, die voranstehend beschrieben wurde.
Bei dem Aufbau gemäß Fig. 6 kann der Ort zur Anbringung des Abschnitts 31A mit der dielektrischen Linse in Abhängigkeit von der Position der Antenne 11 oder 12 zum Zeitpunkt des Zusammenbaus des Abschnitts 31A mit der dielektrischen Linse eingestellt werden, und kann das Material des Abschnitts 31A mit der dielektrischen Linse frei gewählt werden, unabhängig von dem Material für die Stoßstange 30.
Ausführungsform 5
Bei der voranstehend geschilderten Ausführungsform 4 ist der Abschnitt 31A mit der dielektrischen Linse an der Stoßstange 30 angebracht, um die Linsenfunktion zu erzielen. Allerdings ist es ebenfalls möglich, eine Öffnung in dem Radarkuppelabschnitt der Stoßstange 30 vorzusehen, und einen getrennten Abschnitt mit einer dielektrischen Linse in die Öffnung einzuführen, und dort anzubringen.
Fig. 7 ist eine Perspektivansicht, die einen Hauptabschnitt einer Ausführungsform 5 der vorliegenden Erfindung zeigt, bei welcher ein getrennter Abschnitt mit einer dielektrischen Linse in einen Abschnitt der Stoßstange 30 eingeführt ist, und Fig. 8 ist eine seitliche Schnittansicht entlang der Linie C-C in Fig. 7.
In diesen Zeichnungen sind dieselben oder entsprechende Abschnitte wie jene, die voranstehend geschildert wurden (vergleiche die Fig. 5 und 6), mit gleichen oder entsprechenden Bezugszeichen, und werden nicht unbedingt erneut erläutert.
Im vorliegenden Fall ist eine Öffnung 30B in dem Radarkuppelabschnitt der Stoßstange 30 vorgesehen, und ist ein getrennter Abschnitt 31B mit einer dielektrischen Linse in die Öffnung 30B eingeführt.
Der Abschnitt 31B mit der dielektrischen Linse ist an der Stoßstange 30 angebracht, um dieselbe Linsenfunktion wie jene zu erzielen, die voranstehend geschildert wurde.
Bei dem Aufbau gemäß Fig. 8 kann das Material für den Abschnitt 31B mit der dielektrischen Linse frei gewählt werden, unabhängig vom Material der Stoßstange 30.
Darüber hinaus wird die Linsenfunktion allein durch den Abschnitt 31B mit der dielektrischen Linse erzielt, ohne in irgendeiner Weise durch das Material der Stoßstange 30 beeinflußt zu werden, was es ermöglicht, die Eigenschaften bezüglich der Fokussierung der elektromagnetischen Wellen (des Sendestrahls W1 oder des Empfangsstrahls W2), die durchgelassen werden, äußerst genau einzustellen.
Der Abschnitt 31B der dielektrischen Linse fluchtet mit der Außenoberfläche der Stoßstange 30. Durch Aufbringen eines Beschichtungsmaterials auf die Außenseite der Stoßstange 30 wird daher der Abschnitt 31B der dielektrischen Linse von der Außenseite aus nicht wahrgenommen, und beeinträchtigt nicht die äußere Erscheinung.
Ausführungsform 6
Bei den voranstehend geschilderten Ausführungsformen 3-5 ist die Linsenfunktion dem Radarkuppelabschnitt der Stoßstange 30 hinzugefügt. Es ist allerdings ebenfalls möglich, zusätzlich eine weitere Funktion vorzusehen, beispielsweise eine Polarisationstransformationsfunktion.
Fig. 9 zeigt als Perspektivansicht einen Hauptabschnitt einer Ausführungsform 6 der vorliegenden Erfindung, bei welcher die Polarisationstransformationsfunktion zusätzlich bei einem Abschnitt der Stoßstange 30 vorgesehen ist, und Fig. 10 ist eine seitliche Schnittansicht entlang der Linie D-D in Fig. 9.
In diesen Zeichnungen werden dieselben oder entsprechende Abschnitte wie voranstehend beschrieben (vergleiche die Fig. 7 und 8) durch gleiche oder entsprechende Bezugszeichen bezeichnet, und werden nicht unbedingt erneut beschrieben.
Im vorliegenden Fall ist eine Polarisatoreinheit 32 in dem Radarkuppelabschnitt der Stoßstange 30 zu dem Zweck vorgesehen, die lineare Polarisation und die zirkuläre Polarisation relativ zueinander umzuwandeln, wobei die Polarisatoreinheit 32 mehrerer wellenförmige Nuten 33 aufweist, die parallel zueinander verlaufen.
Fig. 11 zeigt als Perspektivansicht in vergrößertem Maßstab die Polarisatoreinheit 32 und die wellenförmigen Nuten 33 in Fig. 10.
In Fig. 11 ist die Tiefe d der wellenförmigen Nuten 33 in der Polarisatoreinheit 32 auf einen Wert eingestellt, der beispielsweise folgende Formel (4) erfüllt:
|βm-βo|d=(2n-1)π/2 (4)
wobei βm eine Phasenkonstante in einem Medium bezeichnet, βo eine Phasenkonstante im freien Raum, und βo durch die nachstehende Formel (5) ausgedrückt wird, unter Verwendung der voranstehend geschilderten Wellenlänge λo im freien Raum
βo = 2π/λo (5).
Die voranstehende Formel (5) kann beispielsweise aus "Electromagnetic Wave Engineering", 10. Mai 1995, Corona Company, von Nozomu Hasebe, Seiten 98-101 abgeleitet werden, oder aus "Antennas Second Edition", 1988, McGraw-Hill Book Company, von John D. Kraus, Seiten 732-734.
Im Falle von Fig. 10 wird die Polarisatoreinheit 32 durch einstückige Ausformung eines Harzes oder Kunstharzes mit der Stoßstange 30 hergestellt.
Durch Bereitstellung der Polarisatoreinheit 32, die durch wellenförmige Nuten 33 gebildet wird, in einem Abschnitt der Stoßstange 30, durch welchen wie voranstehend geschildert die elektromagnetischen Wellen (der Sendestrahl W1 oder der Empfangsstrahl W2) durchgelassen werden, wird es ermöglicht, einfach zusätzlich die Polarisationstransformationsfunktion bei dem Radarkuppelabschnitt der Stoßstange 30 vorzusehen, um die lineare Polarisation und die zirkuläre Polarisation relativ zueinander umzuwandeln.
Im allgemeinen ist es relativ einfach, die elektromagnetischen Wellen linear zu polarisieren, jedoch ist es nicht einfach, eine zirkuläre Polarisation zu erzeugen. Durch Ausbildung der Polarisatoreinheit 32 mit den wellenförmigen Nuten 33 kann jedoch einfach eine zirkuläre Polarisation erzielt werden, und kann der Bereich der Funktionen und der Einsatzzwecke des Radargeräts vergrößert werden.
Ausführungsform 7
Bei der voranstehend geschilderten Ausführungsform 6 wird die Polarisatoreinheit 32 dadurch hergestellt, daß das Harz oder Kunstharz einstückig mit der Stoßstange 30 ausgeformt wird. Allerdings ist es ebenfalls möglich, eine getrennte Polarisatoreinheit an dem Radarkuppelabschnitt der Stoßstange 30 anzubringen.
Fig. 12 ist eine Seitenschnittansicht, die einen Hauptabschnitt der Ausführungsform 7 der Erfindung zeigt, bei welcher eine getrennte Polarisatoreinheit an der Stoßstange 30 angebracht ist, und wobei gleiche oder entsprechende Abschnitte wie jene, die voranstehend geschildert wurden (vergleiche Fig. 10), mit gleichen oder entsprechenden Bezugszeichen bezeichnet sind, und nachstehend nicht unbedingt erneut erläutert werden.
Im vorliegenden Fall ist die Polarisatoreinheit 32A an dem Radarkuppelabschnitt der Stoßstange 30 angebracht, um so zusätzlich dieselbe Polarisationstransformationsfunktion hinzuzufügen, wie dies voranstehend geschildert wurde.
Bei dem Aufbau gemäß Fig. 12 kann der Ort zum Anbringen der Polarisatoreinheit 32A in Abhängigkeit von der Position der Antenne 11 zum Zeitpunkt des Zusammenbaus der Polarisatoreinheit 32A eingestellt werden, und kann das Material für die Polarisatoreinheit 32A frei gewählt werden, unabhängig von dem Material der Stoßstange 30.
Ausführungsform 8
Bei der voranstehend geschilderten Ausführungsform 7 ist die Polarisatoreinheit 32A an der Stoßstange 30 angebracht. Allerdings ist es ebenfalls möglich, eine Öffnung 30B in dem Radarkuppelabschnitt der Stoßstange 30 vorzusehen, eine getrennte Polarisatoreinheit in die Öffnung 30B einzusetzen, und diese beiden Teile dann aneinander zu befestigen.
Fig. 13 ist eine Seitenschnittansicht, welche einen Hauptabschnitt einer Ausführungsform 8 der Erfindung zeigt, bei welcher die getrennte Polarisatoreinheit in einen Abschnitt der Stoßstange 30 eingeführt ist, und bei welcher gleiche oder entsprechende Abschnitte wie jene, die voranstehend beschrieben wurden (vergleiche Fig. 12), mit gleichen oder entsprechenden Bezugszeichen bezeichnet sind, und nachstehend nicht unbedingt erneut beschrieben werden.
Im vorliegenden Fall ist eine Öffnung 30B in dem Radarkuppelabschnitt der Stoßstange 30 vorgesehen, und ist eine getrennte Polarisatoreinheit 32B in die Öffnung 30B eingefügt. Die Polarisatoreinheit 32B ist durch die Öffnung 30B eingeführt, und einstückig mit der Stoßstange 30 verbunden, um so dieselbe Polarisationstransformationsfunktion wie jene zu erzielen, die voranstehend beschrieben wurde.
Bei dem Aufbau gemäß Fig. 13 kann das Material der Polarisatoreinheit 32B frei gewählt werden, unabhängig vom Material der Stoßstange 30.
Da die Polarisatoreinheit 32B unabhängig vom Material der Stoßstange 30 hergestellt wird, können darüber hinaus die Polarisationseigenschaften für die ausgesandten elektromagnetischen Wellen sehr genau eingestellt werden.
Die Polarisatoreinheit 32B ist so ausgebildet, daß sie fluchtend in einer Ebene mit der Außenoberfläche der Stoßstange 30 verläuft. Durch Aufbringen irgendeines Beschichtungsmaterials auf die Außenseite der Stoßstange 30 wird daher ermöglicht, daß die Polarisatoreinheit 32B von der Außenseite aus nicht wahrgenommen werden kann, und das Erscheinungsbild nicht beeinträchtigt wird.
Ausführungsform 9
Bei der voranstehend geschilderten Ausführungsform 1 ist die Dicke tc der Stoßstange 30 geeignet gewählt, um die Durchlaßeigenschaften für elektromagnetische Wellen zu verbessern. Allerdings ist es ebenfalls möglich, eine nicht reflektierende Beschichtung auf die Stoßstange 30 aufzubringen, um die Durchlaßeigenschaften für elektromagnetische Wellen zu verbessern.
Fig. 14 ist eine Seitenschnittansicht, die einen Hauptabschnitt einer Ausführungsform 9 der vorliegenden Erfindung zeigt, bei welcher die nicht reflektierende Beschichtung auf die Stoßstange 30 aufgebracht ist, und bei welcher gleiche oder entsprechende Abschnitte wie jene, die voranstehend beschrieben wurden (vergleiche Fig. 2), mit gleichen oder entsprechenden Bezugszeichen bezeichnet sind, und nachstehend nicht unbedingt erläutert werden.
In diesem Fall wird ein Beschichtungsmaterial 34, welches den Durchgang elektromagnetischer Wellen gestattet, zumindest auf den Radarkuppelabschnitt der Stoßstange 30 aufgebracht, unter Aufrechterhaltung einer vorbestimmten Dicke ts, um die Auswirkungen der nicht reflektierenden Beschichtung für die elektromagnetischen Wellen zu erzielen, die durch die Stoßstange 30 hindurchgehen.
Obwohl das Beschichtungsmaterial 34 sowohl auf die vordere Oberfläche als auch auf die rückwärtige Oberfläche der Stoßstange 30 aufgebracht wird, kann es auch auf zumindest entweder die vordere Oberfläche oder die rückwärtige Oberfläche der Stoßstange 30 aufgebracht werden.
Die relative Dielektrizitätskonstante εs des Beschichtungsmaterials 34 wird auf einen Wert eingestellt, der folgende Formel (6) erfüllt:
εc = εs2 (6)
in bezug auf die relative Dielektrizitätskonstante εc der Stoßstange 30.
Weiterhin ist die Dicke ts des Beschichtungsmaterials 34 auf einen Wert eingestellt, der beispielsweise folgende Formel (7) erfüllt
ts = {(2n-1)/4}.λo/√εs (7)
wobei n eine natürliche Zahl ist, λo (= C/f) die Wellenlänge im freien Raum, und εc die relative Dielektrizitätskonstante der Stoßstange 30.
Die Formel (7) ergibt sich beispielsweise aus "Radome", Technical Report of Mitsubishi Denki Company, Vol. 29, Nr. 7 (Juli) von Takashi Kitsuregawa, Seite 5.
Wie aus den Formeln (6) und (7) hervorgeht, sind die relative Dielektrizitätskonstante εs des Beschichtungsmaterials 34 auf der Stoßstange 30 und die Dicke ts geeignet ausgewählt, abhängig von der relativen Dielektrizitätskonstanten εc der Stoßstange 30, von deren Dicke ts, und von der vorbestimmten Frequenz der elektromagnetischen Wellen, die verwendet werden, so daß das Beschichtungsmaterial 34 als nicht reflektierende Beschichtung für die elektromagnetischen Wellen dient.
Durch Aufbringen des Beschichtungsmaterials 34 auf den Radarkuppelabschnitt der Stoßstange 30 wie voranstehend geschildert, wird eine Radarkuppel mit Sandwichaufbau entsprechend einem Viertel der Wellenlänge ausgebildet, um die Durchlaßeigenschaften für die elektromagnetischen Wellen zu verbessern, die senkrecht auf den Radarkuppelabschnitt einfallen.
Ausführungsform 10
Bei den voranstehend geschilderten Ausführungsformen 1-9 wurde dem Rauschen des Sendestrahls W1, der von der Antenne 1 ausgestrahlt und durch die rückwärtige Oberfläche 30A der Stoßstange 30 reflektiert wird, oder verschiedenen Arten externen Rauschens infolge elektromagnetischer Störungen keine Beachtung geschenkt. Allerdings ist es möglich, einen Funkwellenabsorber auf die rückwärtige Oberfläche 30A der Stoßstange 30 aufzubringen, um negative Einwirkungen infolge von Rauschen zu unterdrücken.
Fig. 15 ist eine Perspektivansicht, die einen Hauptabschnitt einer Ausführungsform 10 der Erfindung erläutert, bei welcher der Funkwellenabsorber auf die rückwärtige Oberfläche 30A der Stoßstange 30 aufgebracht ist, und Fig. 16 ist eine Seitenschnittansicht entlang der Linie E-E in Fig. 9.
In diesen Zeichnungen sind dieselben oder entsprechende Abschnitte wie jene, die voranstehend geschildert wurden, durch dieselben oder entsprechende Bezugszeichen bezeichnet, werden jedoch nachstehend nicht unbedingt erneut erläutert.
Im vorliegenden Fall weist die Stoßstange 30 einen zentralen Abschnitt 30C des Radarkuppelabschnitts auf, der in direkter Beziehung zum Aussenden und Empfangen elektromagnetischer Wellen steht, sowie einen Umfangsabschnitt 30D, der den Zentrumsabschnitt 30C umgibt.
Weiterhin ist der Funkwellenabsorber 35 auf die Seite der rückwärtigen Oberfläche 30A des Umfangsabschnitts 30D aufgebracht, also auf die Seite, welche der Antenne 11 (oder der Antenne 12) des Radargehäuses 1 gegenüber liegt. Hierbei wird ein Beschichtungsmaterial, welches ein Funkwellen absorbierendes Material enthält, als der Funkwellenabsorber 35 verwendet.
Wie geschildert wird der Funkwellenabsorber 35 auf die rückwärtige Oberfläche 30A des Umfangsabschnitts 30D aufgebracht, um unerwünschte Störwellen zu verringern, beispielsweise Rauschen infolge des Sendestrahls W1, der von der rückwärtigen Oberfläche 30A der Stoßstange 30 reflektiert wird, und Rauschen von außen.
Das Radargehäuse 1 empfängt daher den Strahl W2 unter Aufrechterhaltung eines hohen Signal-Rauschverhältnisses, um das Ziel zu erfassen.
Der Umfangsabschnitt 30D der Stoßstange 30 nimmt nicht direkt am Senden und Empfangen der elektromagnetischen Wellenteil. Die Funktion des Sendens und Empfangens der elektromagnetischen Wellen wird daher überhaupt nicht beeinträchtigt, trotz der Tatsache, daß der Funkwellenabsorber 35 auf die rückwärtige Oberfläche 30A des Umfangsabschnitts 30D aufgebracht ist.
Der Funkwellenabsorber 35 kann einfach dadurch auf die Stoßstange 30 aufgebracht werden, daß ein Beschichtungsschritt vorgesehen wird, wodurch einfach die Funktion der Unterdrückung der Strahlung ungewünschter elektromagnetischer Wellen erzielt wird, sowie die Funktion der Unterdrückung elektromagnetischer Störungen.

Claims (14)

1. Mit elektromagnetischen Wellen arbeitendes Radargerät, welches auf einem Kraftfahrzeug angebracht ist, und aufweist:
ein Radargehäuse (1), welches auf einem Kraftfahrzeug (2) angebracht ist, zum Aussenden und Empfangen elektromagnetischer Wellen mit vorbestimmter Frequenz; und
einen Radarkuppelabschnitt, der aus einem Material besteht, durch welches die elektromagnetischen Wellen hindurchgehen können, und welches das Radargehäuse abdeckt;
wobei das Radargehäuse auf der Seite der rückwärtigen Oberfläche (30A) der Stoßstange (30) des Kraftfahrzeugs angeordnet ist, und der Radarkuppelabschnitt durch einen Abschnitt der Stoßstange des Kraftfahrzeugs gebildet wird.
2. Auf einem Kraftfahrzeug angebrachtes Radargerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß dann, wenn die relative Dielektrizitätskonstante der Stoßstange durch εc bezeichnet wird, der Einfallswinkel der elektromagnetischen Wellen in Bezug auf die Stoßstange durch θi, eine natürliche Zahl durch n und die Wellenlänge der elektromagnetischen Wellen im freien Raum durch λo, die Dicke tc des Radarkuppelabschnitts in der Stoßstange auf einen Wert eingestellt ist, welcher folgende Formel erfüll
tc = n.λo/{2√(εc-sin²Θi)}
3. Auf einem Kraftfahrzeug angebrachtes Radargerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Radarkuppelabschnitt in der Stoßstange einen Abschnitt (31, 31A, 31B) einer dielektrischen Linse aufweist, um die elektromagnetischen Wellen zu fokussieren.
4. Auf einem Kraftfahrzeug angebrachtes Radargerät nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Abschnitt (31) der dielektrischen Linse durch einen dicken Abschnitt gebildet wird, der einstückig mit der Stoßstange ausgebildet ist.
5. Auf einem Kraftfahrzeug angebrachtes Radargerät nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Abschnitt (31A) der dielektrischen Linse an einem Abschnitt auf der rückwärtigen Oberfläche der Stoßstange befestigt ist, und einstückig mit der Stoßstange ausgebildet ist.
6. Auf einem Kraftfahrzeug angebrachtes Radargerät nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Abschnitt (31B) der dielektrischen Linse in die Öffnung (31B) der Stoßstange eingeführt ist, und einstückig mit der Stoßstange ausgebildet ist.
7. Auf einem Kraftfahrzeug angebrachtes Radargerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Radarkuppelabschnitt in der Stoßstange eine Polarisationstransformationseinheit (32, 32A, 32B) zur Umwandlung der linearen Polarisation und der zirkulären Polarisation relativ zueinander aufweist, und daß die Polarisationstransformationseinheit wellenförmige Nuten (33) aufweist.
8. Auf einem Kraftfahrzeug angebrachtes Radargerät nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß dann, wenn eine Phasenkonstante in einem Medium der elektromagnetischen Wellen, die durch die Polarisationstransformationseinheiten durchgelassen werden, durch βm bezeichnet wird, eine Phasenkonstante der elektromagnetischen Wellen im freien Raum durch βo, und eine natürliche Zahl durch n, die Tiefe d der wellenförmigen Nuten auf einen Wert eingestellt ist, der folgende Beziehung erfüllt
|βm-βo|d = (2n-1)π/2
9. Auf einem Kraftfahrzeug angebrachtes Radargerät nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Polarisationstransformationseinheit (32) in der Stoßstange und einstückig mit dieser vorgesehen ist.
10. Auf einem Kraftfahrzeug angebrachtes Radargerät nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Polarisationstransformationseinheit (32A) an einem Abschnitt auf der rückwärtigen Oberfläche der Stoßstange befestigt ist, und einstückig mit der Stoßstange ausgebildet ist.
11. Auf einem Kraftfahrzeug angebrachtes Radargerät nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Polarisationstransformationseinheit (32B) in die Öffnung in der Stoßstange eingeführt ist, und einstückig mit der Stoßstange ausgebildet ist.
12. Auf einem Kraftfahrzeug angebrachtes Radargerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Radarkuppelabschnitt in der Stoßstange mit einem Beschichtungsmaterial (34) mit vorbestimmter Dicke (ts) beschichtet ist, wobei das Beschichtungsmaterial aus einem Material besteht, welches den Durchgang elektromagnetischer Wellen gestattet.
13. Auf einem Kraftfahrzeug angebrachtes Radargerät nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß das Beschichtungsmaterial zumindest auf entweder die vordere Oberfläche oder die rückwärtige Oberfläche des Radarkuppelabschnitts der Stoßstange aufgebracht ist, und dann, wenn die relative Dielektrizitätskonstante der Stoßstange mit εc bezeichnet wird, die relative Dielektrizitätskonstante εs des Beschichtungsmaterials auf einen Wert eingestellt ist, der folgende Formel erfüllt
εc = εs2
und dann, wenn mit n eine natürliche Zahl bezeichnet wird, und mit λo die Wellenlänge der elektromagnetischen Wellen im freien Raum, die Dicke ts des Beschichtungsmaterials auf einen Wert eingestellt ist, der folgende Formel erfüllt
ts = {(2n-1)/4}.λo/√εs
14. Auf einem Kraftfahrzeug angebrachtes Radargerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Radarkuppelabschnitt in der Stoßstange einen Zentrumsabschnitt (30C) aufweist, der direkt mit dem Aus senden und Empfangen der elektromagnetischen Wellen zusammenhängt, sowie einen den Zentrumsabschnitt umgebenden Umfangsabschnitt (30D), der mit einem elektromagnetische Wellen absorbierenden Teil (35) auf der Seite seiner rückwärtigen Oberfläche beschichtet ist, welche dem Radargehäuse gegenüber liegt.
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