DE19963004A1 - Kraftfahrzeug-Radarsystem - Google Patents
Kraftfahrzeug-RadarsystemInfo
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Abstract
Kraftfahrzeug-Radarsystem, mit wenigstens einem Gehäuse, mit wenigstens einem Sende-/Empfangselement zum Senden und/oder Empfangen elektromagnetischer Wellen, mit wenigstens einem ersten dielektrischen Körper im Strahlengang der elektromagnetischen Wellen, mit wenigstens einer Anordnung aus elektrischen Leiterbahnen, die in unmittelbarem Kontakt mit dem ersten dielektrischen Körper steht, wobei den elektrischen Leiterbahnen eine elektrische Leistunhg zuführbar ist, wobei die elektrischen Leiterbahnen vorzugsweise zum Heizen des ersten dielektrischen Körpers dienen und wobei die elektrischen Leiterbahnen aus einem Material mit einem ausgeprägten positiven Temperaturkoeffizienten (PTC-Verhalten) bestehen.
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Kraftfahrzeug-
Radarsystem nach dem Oberbegriff des Hauptanspruchs. Solche
Kraftfahrzeug-Radarsysteme werden beispielsweise im Rahmen
einer automatischen Geschwindigkeitsregelung eines Fahrzeugs
zur Detektion vorausfahrender Fahrzeuge eingesetzt. Ein
gattungsgemäßes System wird auch als Adaptive-Cruise-Control
(ACC) bezeichnet. Zur Beeinflussung der verwendeten
elektromagnetischen Wellen und mitunter auch zum Schutz des
Radarsystems vor Witterungseinflüssen befindet sich
üblicherweise ein Körper im Strahlengang der
elektromagnetischen Wellen. Häufig ist dieser Körper
Bestandteil eines Gehäuses, das ein solches Kraftfahrzeug-
Radarsystem umgibt.
Die DE 197 24 320 A1 offenbart ein Verfahren zur Herstellung
einer heizbaren Antennenlinse. Es wird eine heizbare
Antennenlinse aus einem dielektrischen Körper beschrieben,
der darin eine Anordnung aus elektrischen Leiterbahnen
besitzt. Die Anordnung aus elektrisch leitfähigen Bahnen
befindet sich hierbei möglichst nahe an der zu beheizenden
Außenfläche der Linse, wodurch sich eine Verringerung der
Heizleistung durch Einbringung der Energie dicht unterhalb
der zu beheizenden Fläche ergibt. Ferner folgt daraus ein
beschleunigtes Aufheizverhalten. Es wird weiterhin
beschrieben, daß eine leichte Anpaßbarkeit der Heizleistung
dadurch erreicht werden kann, daß Drähte mit einem
gewünschten Widerstandsverhalten verwendet werden. Dies kann
beispielsweise ein Widerstandsdraht sein.
Die DE 196 26 344 A1 beschreibt eine Linse zur Bündelung von
Millimeterwellen, insbesondere für Abstandssensoren für
Kraftfahrzeuge, die mindestens teilweise aus einem
keramischen Werkstoff oder aus einem mit keramischem
Werkstoff gefüllten Kunststoff besteht, beispielsweise
Polypropylen oder Polycarbonat. Als keramischer Werkstoff
ist beispielsweise Aluminiumoxid mit Magnesiumoxid- und
Kaliumoxidanteilen vorgesehen. Rein aus einem keramischen
Werkstoff bestehende Linsen können entsprechend der
DE 196 26 344 A1 durch Verpressen, Tempern oder Sintern und
Linsen aus mit keramischem Werkstoff gefüllten Kunststoffen
im Spritzgußverfahren hergestellt werden. Eine
Ausführungsform der DE 196 26 344 A1 sieht vor, daß auf der
Oberfläche der Linse eine Schutzschicht aufgebracht ist, die
die nach außen gerichtete Oberfläche der Linse zumindest vor
Witterungseinflüssen schützt. Insbesondere bei mit
keramischem Werkstoff gefüllten Kunststofflinsen kommt für
die Schutzschicht Hexamethyldisiloxan in Frage. Eine weitere
Ausgestaltung der DE 196 26 344 A1 sieht eine konvexplane
Linse vor, wobei wahlweise die konvexe oder die plane
Oberfläche im eingebauten Zustand den Witterungseinflüssen
ausgesetzt ist. Zur Verringerung von Reflexionsverlusten
sieht die DE 196 26 344 A1 vor, daß mindestens eine
Oberfläche der Linse mit Gräben versehen ist, die, um der
Linse eine plane Oberfläche zu verleihen, mit einem
Dielektrikum gefüllt werden können. Dabei kann das
Dielektrikum in Richtung der optischen Achse der Linse
und/oder quer dazu eine inhomogene Verteilung der
Dielektrizitätskonstanten aufweisen.
Aus der DE 197 41 081 C1 ist ein Verfahren zum Herstellen
einer Antennenlinse bekannt. Das Verfahren sieht vor, daß
eine die Vergütungsschicht bildende, die Form der Linse
vorgebende, steife Schale hergestellt wird und daß der
Hohlraum der Schale mit einem den Linsenkern bildenden
flüssigen, pulverförmigen oder pastösen Material ausgefüllt
wird. Hierbei kann die Schale aus einem Kunststoff bestehen
(zum Beispiel Plexiglas, Polycarbonat oder ähnliche
Materialien), während als Material für den Linsenkern zum
Beispiel Kunststoffe sowie Mischungen aus Kunststoff mit
keramischen Materialien vorgesehen sind (zum Beispiel
Polyethylen, Polypropylen, Al2O3, TiO2 oder CaZOX). Die
Oberfläche der Schale kann entsprechend der DE 197 41 081 C1
sowohl glatt ausgeführt sein, als auch jede beliebige
Struktur, zum Beispiel eine Fresnel-Struktur, aufweisen.
Damit die Schale für die Linse eine ideale Vergütungsschicht
bildet, wird in der DE 197 41 081 C1 vorgeschlagen, daß die
Schale aus einem Kunststoff gefertigt wird, dessen
Dielektrizitätskonstante der Quadratwurzel der
Dielektrizitätskonstanten des eigentlichen Linsenmaterials
(der Füllung) entspricht. Weiterhin ist der DE 197 41 081 C1
entnehmbar, daß durch sehr hohe Dielektrizitätskonstanten
(ε < 9) des dielektrischen Linsenmaterials kompakte
Bauformen mit kurzen Brennweiten realisierbar sind.
Aus der DE 196 44 164 C2 ist ein Kraftfahrzeug-Radarsystem
mit mindestens einem Sende-/Empfangselement zum Senden
und/oder Empfangen elektromagnetischer Wellen, wobei sich
zur Fokussierung oder Streuung der elektromagnetischen
Wellen ein linsenförmiger dielektrischer Körper im
Strahlengang des mindestens einen Sende-/Empfangselements
befindet, bekannt. Der linsenförmige dielektrische Körper,
der zudem das Sende-/Empfangselement vor
Witterungseinflüssen schützt, besitzt eine Anordnung aus
elektrisch leitfähigen Bahnen, deren Breite maximal Lambda-
Zehntel beträgt und deren Abstände voneinander mindestens
Lambda-Viertel betragen, wobei Lambda die
Freiraumwellenlänge der elektromagnetischen Wellen
bezeichnet. Die elektrisch leitfähigen Bahnen sind dabei
überwiegend senkrecht zur Polarisationsrichtung der
elektromagnetischen Wellen angeordnet. Die Anordnung aus
elektrisch leitfähigen Bahnen kann je nach gewünschter
Anwendung auf der Innenseite des dielektrischen Körpers,
d. h. der Seite, die den Sende-/Empfangselementen zugewandt
ist, der Außenseite oder auch innerhalb des dielektrischen
Körpers angeordnet sein. Wenn die elektrisch leitfähige
Anordnung von einem Heizstrom durchflossen wird, kann auf
diese Weise der dielektrische Körper von Belägen wie Eis,
Schnee oder Schneematsch befreit werden. Ebenso kann mit
Hilfe eines Heizstroms der dielektrische Körper getrocknet
oder trocken gehalten werden. Es wird weiterhin offenbart,
daß die Möglichkeit besteht, die elektrisch leitfähige
Anordnung in mindestens zwei voneinander getrennte Anteile
zu unterteilen. Wenn sich bei dieser Konstellation die
Anordnung aus elektrisch leitfähigen Bahnen auf der
Außenseite des dielektrischen Körpers befindet, kann über
die Messung der Kapazität zwischen den beiden getrennten
Anteilen der Anordnung auf einen sogenannten Verlustwinkel
tan δ des Belagsmaterials geschlossen werden. Mit anderen
Worten, es kann eine Verschmutzung des dielektrischen
Körpers festgestellt werden. In Abhängigkeit von dieser
festgestellten Verschmutzung bzw. eines festgestellten
Schmutzbelags, kann ein Heizstrom, der die elektrisch
leitfähige Anordnung durchfließt, eingeschaltet werden.
Andererseits kann durch die Aufteilung in mindestens zwei
Bereiche die Heizleistung variiert werden, beispielsweise
für ein schnelles Aufheizen einer eisbedeckten Linse mit
einer hohen Heizleistung und ein anschließendes Freihalten
der Linse mit einer reduzierten Heizleistung. Aus der
DE 196 44 164 C2 ist es weiterhin bekannt, daß die
elektrischen Leiterbahnen bei einem Linsenkörper aus Keramik
in bekannter Dickschichttechnologie aufgebracht werden,
während bei Körpern aus Kunststoff ebenfalls bekannte,
kostengünstige Verfahren zum Aufdruck der elektrischen
Leiterbahnen verwendet werden können. Einem
Ausführungsbeispiel der DE 196 44 164 C2 ist entnehmbar, daß
eine aus zwei Teillinsen zusammengesetzte Linse vorgesehen
werden kann, die aus zwei plankonvexen Teillinsen
unterschiedlicher Materialien besteht. Hierbei können die
elektrischen Leiterbahnen in einer Ebene zwischen den planen
Flächen der beiden Teillinsen angeordnet sein.
Die DE 197 24 320 A1, die DE 196 26 344 A1, die
DE 197 41 081 C1 und die DE 196 44 164 C2 beschreiben
verschiedene Ausgestaltungen von Antennenlinsen, die in
einem Kraftfahrzeug-Radarsystem eingesetzt werden können.
Hierbei enthalten die DE 197 24 320 A1 und die
DE 196 44 164 C2 jeweils eine Anordnung aus elektrischen
Leiterbahnen, die unter anderem genutzt werden kann, um die
den Witterungseinflüssen ausgesetzte Seite der Antennenlinse
von Belägen wie Schnee, Eis oder Schneematsch zu befreien.
Beide Schriften offenbaren die Möglichkeit der Regelung der
Heizleistung entweder dadurch, daß die Heizleistung durch
Drähte mit einem gewünschten Widerstandsverhalten angepaßt
werden kann oder dadurch, daß die elektrisch leitfähige
Anordnung in mindestens zwei voneinander getrennte Anteile
unterteilt wird.
Ein erfindungsgemäßes Kraftfahrzeug-Radarsystem wird
gegenüber dem Stand der Technik dadurch weitergebildet, daß
bei einem Kraftfahrzeug-Radarsystem mit wenigstens einem
Gehäuse, mit wenigstens einem Sende-/Empfangselement zum
Senden und/oder Empfangen elektromagnetischer Wellen, mit
wenigstens einem ersten dielektrischen Körper im
Strahlengang der elektromagnetischen Wellen, mit wenigstens
einer Anordnung aus elektrischen Leiterbahnen, die in
unmittelbarem Kontakt mit dem ersten dielektrischen Körper
steht, wobei den elektrischen Leiterbahnen eine elektrischen
Leistung zuführbar ist und wobei die elektrischen
Leiterbahnen vorzugsweise zum Heizen des ersten
dielektrischen Körpers dienen, die elektrischen Leiterbahnen
aus einem Material mit einem ausgeprägten positiven
Temperaturkoeffizienten (PTC-Verhalten) bestehen. Dieser
erfindungsgemäße Einsatz eines Materials mit ausgeprägtem
positivem Temperaturkoeffizienten hat zur Folge, daß der
elektrische Widerstand der elektrischen Leiterbahnen mit
steigender Temperatur sehr stark ansteigt. Hierdurch stellt
sich eine Art Selbstregelverhalten ein, indem bei steigender
Temperatur infolge des steigenden Widerstands die
Heizleistung reduziert wird. Unter der Annahme einer
konstanten KFZ-Bordnetzspannung bedeutet dies, daß die
Heizleistung umgekehrt proportional zur Heizleistung ist.
Bei entsprechender Dimensionierung der elektrischen
Leiterbahnen und der Auswahl des entsprechenden Materials
mit ausgeprägtem PTC-Verhalten kann eine aufwendige und
kostenverursachende Steuerung bzw. Regelung der elektrischen
Heizleistung entfallen, da diese Funktion durch den
Selbstregeleffekt der elektrischen Leiterbahnen
sichergestellt ist.
Vorteilhafterweise entspricht der Abstand der elektrischen
Leiterbahnen zueinander im wesentlichen einem ungeraden
Vielfachen von einem Viertel der Freiraumwellenlänge der
verwendeten elektromagnetischen Wellen. Durch diese
Auslegung ergibt sich eine minimale Beeinflussung der
elektromagnetischen Wellen.
Die bevorzugte Weiterbildung des erfindungsgemäßen
Kraftfahrzeug-Radarsystems sieht vor, daß der erste
dielektrische Körper eine Linse zur Fokussierung oder
Streuung der elektromagnetischen Wellen ist.
Eine vorteilhafte Weiterbildung besteht darin, daß der erste
dielektrische Körper aus einem keramischen Material besteht
und daß die elektrischen Leiterbahnen aus einer elektrisch
leitenden Druckpaste hergestellt sind, die auf der
Oberfläche des dielektrischen Körpers aufgebracht wird, die
den Sende-/Empfangselementen zugewandt ist. Durch diesen
konstruktiven erfindungsgemäßen Aufbau wird eine Art
"keramischer Heizstein" mit Selbstregeleffekt geschaffen.
Hierbei ist es vorteilhaft, wenn die elektrischen
Leiterbahnen eine ebene Anordnung bilden, da dies in Bezug
auf die Herstellung der elektrischen Leiterbahnen mit den
geringsten Kosten verbunden ist.
Eine andere Weiterbildung sieht vor, daß auf dem ersten
dielektrischen Körper wenigstens auf der den Sende-/Empfangs
elementen abgewandten Seite eine Deckschicht
aufgebracht ist, die aus einem thermoplastischen Material
besteht, wobei die Deckschicht den ersten dielektrischen
Körper derart umschließt, daß die Deckschicht eine Dichtung
zum Gehäuse darstellt. Hierbei wird die Deckschicht derart
dimensioniert, daß die Dielektrizitätskonstante der
Deckschicht ungefähr der Quadratwurzel der
Dielektrizitätskonstanten des ersten dielektrischen Körpers
entspricht und daß die Schichtdicke der Deckschicht einem
ungeraden Vielfachen eines Viertels der Freiraumwellenlänge
der verwendeten elektromagnetischen Wellen entspricht. Durch
diese erfindungsgemäße Anordnung und Auslegung der
Deckschicht kann die Deckschicht als eine
reflexionsdämpfende Anpassungsschicht eingesetzt werden, die
das Kraftfahrzeug-Radarsystem vor Witterungseinflüssen
schützt.
Eine weitere Ausgestaltung des erfindungsgemäßen
Kraftfahrzeug-Radarsystems sieht vor, daß wenigstes ein
zweiter dielektrischer Körper im Strahlengang der
elektromagnetischen Wellen angeordnet ist, wobei der zweite
dielektrische Körper eine Linse zur Fokussierung oder
Streuung der elektromagnetischen Wellen ist, und wobei der
zweite dielektrische Körper zwischen den Sende-/Empfangs
elementen und dem ersten dielektrischen Körper
angeordnet ist. Diese Lösung bietet den Vorteil, daß die
dielektrische Linse zur Fokussierung der elektromagnetischen
Wellen unabhängig von dem ersten dielektrischen Körper
hergestellt werden kann. Die bevorzugte Auslegung ist
hierbei derart, daß der zweite dielektrische Körper in
keinem direkten Kontakt mit dem ersten dielektrischen Körper
steht.
Im folgenden werden Ausführungsbeispiele des
erfindungsgemäßen Kraftfahrzeug-Radarsystems anhand von
Zeichnungen erläutert.
Es zeigen:
Fig. 1 einen Querschnitt durch ein erfindungsgemäßes
Kraftfahrzeug-Radarsystem,
Fig. 2 ein erstes Ausführungsbeispiel des
erfindungsgemäßen Kraftfahrzeug-Radarsystems,
Fig. 3 ein zweites Ausführungsbeispiel des
erfindungsgemäßen Kraftfahrzeug-Radarsystems,
Fig. 4 ein drittes Ausführungsbeispiel des
erfindungsgemäßen Kraftfahrzeug-Radarsystems und
Fig. 5 ein viertes Ausführungsbeispiel des
erfindungsgemäßen Kraftfahrzeug-Radarsystems.
Fig. 1 zeigt einen Querschnitt durch ein erfindungsgemäßes
Kraftfahrzeug-Radarsystem, das in dieser Darstellung nicht
in allen Einzelheiten gezeigt ist. Die Darstellung nach
Fig. 1 wurde auf die für die Erfindung wesentlichen
Komponenten reduziert. Somit besteht ein erfindungsgemäßes
Kraftfahrzeug-Radarsystem im wesentlichen aus einem Gehäuse
10, das in diesem Ausführungsbeispiel mit einem
linsenförmigen dielektrischen Körper 11 abgeschlossen ist.
In unmittelbarem Kontakt mit dem linsenförmigen
dielektrischen Körper 11 sind die erfindungsgemäßen
elektrisch leitfähigen Bahnen 12 angeordnet, die aus einem
Material mit einem ausgeprägten positiven
Temperaturkoeffizienten (PTC-Verhalten) bestehen. Innerhalb
des Gehäuses befindet sich eine auf Sockeln 13 angeordnete
Basisplatte 14, auf der wiederum Sende-/Empfangselemente 15
und weitere Bauelemente 16 angeordnet sind. In diesem
Ausführungsbeispiel sind beispielhaft drei
Sende-/Empfangselemente 15 dargestellt. Die Erfindung ist
jedoch nicht auf eine bestimmte Anzahl von Sende- und
Empfangselementen beschränkt. In der Darstellung nach Fig. 1
nicht dargestellt sind die Anschlußkontakte für das System
zum Kraftfahrzeug, die elektrischen Anschlüsse der
elektrisch leitfähigen Bahnen 12, diverse weitere
elektrische Schaltgruppen sowie notwendige mechanische
Halterungen für den Einbau in ein Kraftfahrzeug. Weiterhin
ist in diesem Ausführungsbeispiel lediglich eine Basisplatte
14 dargestellt, auf der die Sende-/Empfangselemente 15 und
die Bauelemente 16 angeordnet sind. In einer realen
Ausführungsform würde sich auf der Basisplatte 14 eine
Platine befinden, auf der die weiteren Elemente angeordnet
sind. Der in diesem Ausführungsbeispiel dargestellte
linsenförmige dielektrische Körper 11 dient zur Fokussierung
der elektromagnetischen Wellen, die von den
Sende-/Empfangselementen 15 ausgesendet bzw. empfangen
werden. Im allgemeinen kann eine solcher dielektrischer
Körper auch zur Streuung der elektromagnetischen Wellen
dienen.
Fig. 2 zeigt ein erstes Ausführungsbeispiel des
erfindungsgemäßen Kraftfahrzeug-Radarsystems. Die Fig. 2
zeigt eine Draufsicht auf einen dielektrischen Körper 20, in
den elektrisch leitfähige Bahnen 21 mäanderförmig eingelegt
sind. Weiterhin dargestellt sind zwei Anschlußkontakte 22,
die dazu dienen, den elektrischen Kontakt zu den elektrisch
leitfähigen Bahnen herzustellen. Hierbei ist der Abstand der
elektrischen Leiterbahnen zueinander so ausgelegt, daß er im
wesentlichen einem ungeraden Vielfachen von einem Viertel
der Freiraumwellenlänge der verwendeten elektromagnetischen
Wellen entspricht. Durch dies Auslegung ist sichergestellt,
daß die elektromagnetischen Wellen durch die elektrischen
Leiterbahnen nur unwesentlich beeinflußt werden.
Erfindungsgemäß bestehen die elektrischen Leiterbahnen aus
einem Material mit einem ausgeprägten positiven
Temperaturkoeffizienten, das heißt, daß ein Material
verwendet wird, dessen Ohm'scher Widerstand mit steigender
Materialtemperatur stark ansteigt.
Fig. 3 zeigt ein zweites Ausführungsbeispiel des
erfindungsgemäßen Kraftfahrzeug-Radarsystems, das in dieser
Ausgestaltung die bevorzugte Ausführung der Erfindung
darstellt. Fig. 3 zeigt ein Gehäuse 30, das in dieser
Darstellung nur schematisch gezeigt ist. Das Gehäuse 30 ist
in Strahlrichtung der elektromagnetischen Wellen mit einem
dielektrischen Körper 31 abgeschlossen, der von einer
Deckschicht 32 überzogen ist, die zugleich die Dichtung zum
Gehäuse 30 darstellt. An der, den hier nicht dargestellten
Sende-/Empfangselementen zugewandten Seite des
dielektrischen Körpers 31 sind erfindungsgemäß die
elektrisch leitfähigen Bahnen 33 aus einem Material mit
einem ausgeprägten positiven Temperaturkoeffizienten
aufgebracht.
Diese bevorzugte Ausführungsform sieht vor, daß der
dielektrische Körper 31 aus einem keramischen Material,
beispielsweise Al2O3, besteht und daß die elektrischen
Leiterbahnen 33 aus einer elektrisch leitenden Druckpaste
hergestellt sind. Diese erfindungsgemäße Ausführungsform hat
den Vorteil, daß die Anordnung aus elektrisch leitfähigen
Bahnen in einem kostengünstigen Verfahren, beispielsweise
der Dickschichttechnik oder dem Siebdruckverfahren,
hergestellt werden kann. Die erfindungsgemäße Kombination
von elektrisch leitfähigen Bahnen 33 aus einem Material mit
ausgeprägtem PTC-Verhalten und einer dielektrischen Linse 31
aus einem keramischen Material bietet außergewöhnliche
Vorteile, die bei einem Einsatz in einem Kraftfahrzeug
besonders bei tiefen Außentemperaturen in Gefrierpunktnähe
oder darunter zum Einsatz kommen: Dadurch, daß als Material
für die dielektrische Linse 31 eine Keramik ausgewählt
worden ist, die in der Regel sehr gut wärmeleitend (guter
Wärmeleitwert im Vergleich zu beispielsweise Kunststoff)
ist, wird in jedem Fall eine gleichmäßige Erwärmung des
dielektrischen Körpers sichergestellt. Nach Inbetriebnahme
des Kraftfahrzeug-Radarsystems bzw. der entsprechenden
Heizeinrichtung fließt zunächst ein hoher Strom (hohe
elektrische Heizleistung: PHeiz = UKFZ.UKFZ/RPTC) durch die
elektrisch leitfähigen Bahnen, der, konstante Kfz-
Bordnetzspannung (UKFZ) vorausgesetzt, nur durch den sehr
geringen Widerstand (RPTC) der noch kühlen, elektrisch
leitfähigen Bahnen 33 begrenzt wird. Dies führt zu einem
beschleunigten Aufheizverhalten des dielektrischen Körpers
31. Mit steigender Temperatur der elektrisch leitfähigen
Bahnen 33 und somit auch des dielektrischen Körpers 31,
steigt der Widerstand der elektrischen Leiterbahnen 33 stark
an, wodurch die elektrisch zugeführte Leistung durch diesen
Selbstregeleffekt auf eine zulässige Dauerleistung begrenzt
wird. Die Ausführung der dielektrischen Linse 31 aus Keramik
bietet weiterhin den Vorteil, daß ein besonders dünner
dielektrischer Körper hergestellt werden kann, der die
Bautiefe des Gesamtsystems verringert. Diese dünne
keramische Linse bietet weiterhin den Vorteil, daß die
Durchgangsdämpfung gering ist, da die Wegstrecke, die die
elektromagnetischen Wellen im Material zurücklegen müssen,
kurz ist. Zudem weisen keramische Werkstoffe einen erheblich
geringeren Verlustbeiwert als zum Beispiel Kunststoffe auf.
Erfindungsgemäß besteht die in Fig. 3 dargestellte
Deckschicht 32 aus einem thermoplastischen Material,
beispielsweise Polycarbonat. Wie aus Fig. 3 ersichtlich,
umschließt die Deckschicht 32 den dielektrischen Körper 31
derart, daß die Deckschicht 32 eine Dichtung zum Gehäuse 30
darstellt. Die Deckschicht 32 ist so ausgelegt, daß die
Dielektrizitätskonstante der Deckschicht ungefähr der
Quadratwurzel der Dielektrizitätskonstanten des
dielektrischen Körpers 31 entspricht und daß die
Schichtdicke der Deckschicht 32 einem ungeraden Vielfachen
eines Viertels der Freiraumwellenlänge der verwendeten
elektromagnetischen Wellen entspricht. Durch diese Auslegung
der Deckschicht 32 kann die Deckschicht 32 als eine
reflexionsdämpfende Anpassungsschicht eingesetzt werden
(bekannt ist dieser Effekt zum Beispiel von
Entspiegelungsschichten von Brillengläsern), die das
Kraftfahrzeug-Radarsystem zudem vor Witterungseinflüssen
schützt. Bei Verwendung von Polycarbonat als Material für
die Deckschicht ergibt sich zudem eine hohe Schlagzähigkeit
der Deckschicht, was den darunterliegenden (keramischen)
Linsenkörper vor bei Kraftfahrzeugen typischen
Steinschlagbeanspruchungen schützt.
Erfindungsgemäß erfolgt die Dimensionierung der elektrischen
Leiterbahnen derart, daß die zulässige Grenztemperatur des
dielektrischen Körpers, ab der Beschädigungen eintreten
könnten, nicht überschritten wird. Die konkrete Auslegung
hängt von der genauen Materialwahl des dielektrischen
Körpers und der elektrisch leitfähigen Bahnen sowie weiterer
Randbedingungen (beispielsweise die Dicke des dielektrischen
Körpers oder die Konstanz der KFZ-Bordnetzspannung) ab und
bleibt dem Fachmann überlassen. Ein entscheidender Vorteil
des erfindungsgemäßen Kraftfahrzeug-Radarsystems ist, daß
bei richtiger Auslegung der elektrisch leitfähigen Bahnen
eine zusätzliche, kostenverursachende Steuerung/Regelung
eingespart werden kann und daß das Kraftfahrzeug-Radarsystem
trotzdem schnell und zuverlässig von Schnee- und Eisbelägen
befreit wird.
Fig. 4 zeigt ein drittes Ausführungsbeispiel des
erfindungsgemäßen Kraftfahrzeug-Radarsystems. Hier ist ein
Gehäuse 40 dargestellt, das analog zu Fig. 3 nur
schematisch angedeutet ist. In Strahlrichtung befindet sich
in dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 4 zunächst ein
dielektrischer Körper 41 und zusätzlich eine Abdeckplatte
42. Hierbei ist der dielektrische Körper 41 als
dielektrische Linse ausgeführt. An der Unterseite der
Abdeckplatte 42 sind erfindungsgemäß elektrisch leitfähige
Bahnen 43 aus einem Material mit ausgeprägtem positivem
Temperaturkoeffizienten aufgebracht. Die Abdeckplatte 42 ist
als Radom ohne fokussierende Wirkung ausgelegt, kann jedoch
auch mit einem entsprechenden Einfluß auf den Strahlengang
der elektromagnetischen Wellen ausgelegt werden.
Fig. 5 zeigt ein viertes Ausführungsbeispiel des
erfindungsgemäßen Kraftfahrzeug-Radarsystems. Die gezeigte
Ausführungsform ähnelt der Ausführungsform nach Fig. 4.
Dargestellt ist ein schematisch angedeutetes Gehäuse 50, ein
dielektrischer Körper 51 und eine Abdeckplatte 52. Im
Gegensatz zu der Ausführungsform nach Fig. 4 sind in der
Ausführungsform nach Fig. 5 die elektrisch leitfähigen
Bahnen 53 in die Abdeckplatte 52 integriert. Auch in diesem
Ausführungsbeispiel bestehen die elektrisch leitfähigen
Bahnen aus einem Material mit ausgeprägtem positivem
Temperaturkoeffizienten.
Im allgemeinen ist es möglich, die Anordnung aus einem
ersten und einem zweiten dielektrischen Körper sowie die
Anordnung der elektrischen Leiterbahnen beliebig zu
kombinieren. Solange ein Material mit einem ausgeprägten
positiven Temperaturkoeffizienten verwendet wird, liegen
diese Ausführungsformen im Rahmen des erfindungsgemäßen
Kraftfahrzeug-Radarsystems. Ebenso möglich sind Anordnungen
mit einer höheren Anzahl dielektrischer Körper oder auch
Anordnungen entsprechend Fig. 4 oder Fig. 5, bei denen
sich der erste und der zweite dielektrische Körper
unmittelbar berühren.
Claims (15)
1. Kraftfahrzeug-Radarsystem,
- - mit wenigstens einem Gehäuse,
- - mit wenigstens einem Sende-/Empfangselement zum Senden und/oder Empfangen elektromagnetischer Wellen,
- - mit wenigstens einem ersten dielektrischen Körper im Strahlengang der elektromagnetischen Wellen,
- - mit wenigstens einer Anordnung aus elektrischen Leiterbahnen, die in unmittelbarem Kontakt mit dem ersten dielektrischen Körper steht,
- - wobei den elektrischen Leiterbahnen eine elektrischen Leistung zuführbar ist und
- - wobei die elektrischen Leiterbahnen vorzugsweise zum Heizen des ersten dielektrischen Körpers dienen,
2. Kraftfahrzeug-Radarsystem nach Anspruch 1, dadurch
gekennzeichnet, daß der Abstand der elektrischen
Leiterbahnen zueinander im wesentlichen einem
ungeraden Vielfachen von einem Viertel der
Freiraumwellenlänge der verwendeten
elektromagnetischen Wellen entspricht.
3. Kraftfahrzeug-Radarsystem nach Anspruch 1, dadurch
gekennzeichnet, daß der erste dielektrische Körper
eine Linse zur Fokussierung oder Streuung der
elektromagnetischen Wellen ist.
4. Kraftfahrzeug-Radarsystem nach Anspruch 1 oder 3,
dadurch gekennzeichnet, daß der erste dielektrische
Körper aus einem keramischen Material besteht.
5. Kraftfahrzeug-Radarsystem nach Anspruch 1, dadurch
gekennzeichnet, daß die elektrischen Leiterbahnen aus
einer elektrisch leitenden Druckpaste hergestellt
sind.
6. Kraftfahrzeug-Radarsystem nach Anspruch 1, dadurch
gekennzeichnet, daß auf dem ersten dielektrischen
Körper wenigstens auf der den Sende-/Empfangselementen
abgewandten Seite eine Deckschicht aufgebracht ist.
7. Kraftfahrzeug-Radarsystem nach Anspruch 6, dadurch
gekennzeichnet, daß die Deckschicht aus einem
thermoplastischen Material besteht.
8. Kraftfahrzeug-Radarsystem nach Anspruch 7, dadurch
gekennzeichnet, daß die Deckschicht den ersten
dielektrischen Körper derart umschließt, daß die
Deckschicht eine Dichtung zum Gehäuse darstellt.
9. Kraftfahrzeug-Radarsystem nach Anspruch 6, dadurch
gekennzeichnet, daß die Dielektrizitätskonstante der
Deckschicht ungefähr der Quadratwurzel der
Dielektrizitätskonstanten des ersten dielektrischen
Körpers entspricht.
10. Kraftfahrzeug-Radarsystem nach Anspruch 6, dadurch
gekennzeichnet, daß die Schichtdicke der Deckschicht
einem ungeraden Vielfachen eines Viertels der
Freiraumwellenlänge der verwendeten
elektromagnetischen Wellen entspricht.
11. Kraftfahrzeug-Radarsystem nach Anspruch 6, dadurch
gekennzeichnet, daß die Deckschicht als eine
reflexionsdämpfende Anpassungsschicht eingesetzt wird,
die das Kraftfahrzeug-Radarsystem vor
Witterungseinflüssen schützt.
12. Kraftfahrzeug-Radarsystem nach Anspruch 1, dadurch
gekennzeichnet, daß die elektrischen Leiterbahnen auf
der den Sende-/Empfangselementen zugewandten Seite des
ersten dielektrischen Körpers angeordnet sind.
13. Kraftfahrzeug-Radarsystem nach Anspruch 1, dadurch
gekennzeichnet, daß die elektrischen Leiterbahnen eine
ebene Anordnung bilden.
14. Kraftfahrzeug-Radarsystem nach Anspruch 1, dadurch
gekennzeichnet,
- - daß wenigstes ein zweiter dielektrischer Körper im Strahlengang der elektromagnetischen Wellen angeordnet ist,
- - wobei der zweite dielektrische Körper eine Linse zur Fokussierung oder Streuung der elektromagnetischen Wellen ist, und
- - wobei der zweite dielektrische Körper zwischen den Sende-/Empfangselementen und dem ersten dielektrischen Körper angeordnet ist.
15. Kraftfahrzeug-Radarsystem nach Anspruch 14, dadurch
gekennzeichnet, daß der zweite dielektrische Körper in
keinem direkten Kontakt mit dem ersten dielektrischen
Körper steht.
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