DE2853205C2 - Mikrowellenschaltung für den Sende- und Empfangsteil eines Doppler-Radargerätes - Google Patents
Mikrowellenschaltung für den Sende- und Empfangsteil eines Doppler-RadargerätesInfo
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf eine Mikrowellenschaltung der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1
angegebenen, aus der deutschen Auslegeschrift 21 840 bekannten Gattung.
Mit derartigen Mikrowellenschaltungen arbeitende Doppler-Radargeräte werden beispielsweise in Kraftfahrzeugen
zur Messung der Geschwindigkeit oder zur so Feststellung von Hindernissen eingesetzt. Das offene
Ende des rechteckigen Wellenleiters ist dabei etwa als Hornantenne zum Aussenden und Empfang von
Mikrowellen ausgebildet. Um Störungen anderer mit elektromagnetischen Wellen arbeitender Einrichtungen «
zu vermeiden, soll bei solchen Radargeräten die abgestrahlte Mikrowellenleistung sehr gering (unter
μW) sein, während die Empfangsempfindlichkeit natürlich möglichst groß sein soll. Darüber hinaus
erfordern diese Geräte beim praktischen Einsatz eine «>
Steuerung der elektrischen Verlustleistung bzw. die Verringerung des in dem Überlagerungsoszillator
erzeugten und im Ausgangssignal auftretenden Rauschens.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eineb5
Mikrowellenschaltung der eingangs erwähnten Gattung derart weiterzubilden, daß trotz kleiner Sendeleistung
eine möglichst hohe Empfangsempfindlichkeit erreicht wird.
Die erfindungsgemäße Lösung dieser Aufgabe ist im Kennzeichnungsteil des Patentanspruchs I angegeben.
Die danach vorgesehene gegenseitige Ausrichtung der Mischerdioden, der diese mit dem Oszillator verbindenden
Leitung und des elektrischen Feldes in dem Hohlleiter ergibt besonders geringe Verluste und eine
besonders wirksame Kopplung der empfangenen Signale auf die Dioden.
Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet
Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachstehend anhand der Zeichnung näher
erläutert In den Zeichnungen zeigen
Fig. IA und IB eine Aufsicht bzw. einen Querschnitt
durch eine Mikrowellenschaltung in einer ersten Ausführungsform; und
Fig.2A und 2B eine Seitenansicht bz'v. einen
Querschnitt durch eine weitere Ausführungsform einer Mikrowellenschaltung.
Bei der in F i g. 1A und 1B dargestellten Ausführungsform der Mikrowellenschaltung für den Sende- und
Empfangsteil eines Doppler-Radarsystems besteht ein Oberlagerungsoszillatorteil 2 des Doppler-Radarmoduls
1 aus einer Gunn-Diode 3, einem Verbindungsdraht 4, einem Viertel-Wellenlängen-Mikrostreifenleiter 6,
der auf einer Leiterplatte 5 ausgebildet ist, einem Hertz'schen Resonator 7, einer Eingangsstufe mit einem
Tiefpaßfilter 8, einem Gleichspannungsanschluß 9 für die Eingangsspannung sowie einem Widerstand 10, der
unerwünschte Schwingungsmoden unterdrückt.
Fig. IA zeigt den in Fig. IB dargestellten Aufbau
von der linken Seite, wobei die Teile 27, 27', 26 und 28 weggelassen sind. F i g. 1B zeigt einen Querschnitt
entlang der in Fig. IA eingezeichneten Schnittlinie A-A'.
Die Oszillator-Signalleistung vom Hertz'schen Resonator 7 gelangt über eine coplanare Leitung 12 für die
Eingabe der Überlagerungsschwrigungen in einen Mischerteil U an Mischerdioden 13 und 14. Die Leitung
12 dient auch als Abstrahlungsanteniie.
Auf der üblicherweise aus einem dielektrischen Material bestehenden rückwärtigen Fläche der integrierten
Mikroplatte wird eine Metallplatte als Masseelektrode aufgesetzt. Wie durch den strichliniert umrandeten
Teil im Mischerteil 11 angedeutet, ist der auf der rückwärtigen Fläche aufgebrachte Leiter teilweise
ausgeschnitten bzw. entfernt, wodurch ein dielektrisches Fenster 15 gebildet wird, durch das die ausgestrahlten
und empfangenen Mikrowellen hindurchgehen. Die Ausgangssignale der Mischerdioden 13 und 14 werden
den Signalausgangsklemmen 18 und 19 über Bügel zugeleitet, die als Tiefpaßfilter 16 und 17 wirken. Eine
den Mischerdioden 13 und 14 gemeinsame Verbindungsleitung 20 ist mit einer Klemme 22 über einen Bügel 21
verbunden. Bei der vorliegenden Ausführungsform sind die coplanare Leitung 12, über die die Überlagerungsschwingungen eingeführt werden und die als Abstrahlungsteil
dient, sowie die Leitungen, die die Leitung 12 und die Mischerdioden 13 und 14 verbinden, auf der
Leiterplatte 5 derart angeordnet, daß sie einander senkrecht schneiden. Die rückwärtige Fläche der
Leiterplatte im entsprechenden Teil 15 besteht lediglich aus dielektrischem Material, wobei die metallische
Platte in diesem Bereich entfernt ist, und die Vorderfläche der Leiterplatte 5 (das ist die Seite, auf der
die integrierte Mikroschaltung mit den Streifenleitern usw. ausgebildet ist) ist so angeordnet, daß sie von der
ff leitenden bzw. Kurzschluß-Plattenseite einen festen H Abstand hat. Da die coplanare Leitung 12 im rechten
M Winke! zur Richtung 25 des elektrischen Feldes im
Ϊ& Wellenleiter-Teil 24 einer Hornantenne 23 angeordnet
£1 ist. ist der Verlust der Mikrowellen auf der Antennensei-
i% te äußerst gering. Die Mischerdioden 13 und 14 sind
parallel zur Richtung 25 des elektrischen Feldes ?; angeordnet und stehen in guter Kopplung mit den vom
■\ Wellenleiter 24 kommenden, empfangenen Wellen. Das
.: elektrische Feld eines rechteckigen Wellenleiters liegt f] parallel zu dessen kurzer Achse. Die Obertragungslei-
\; stung des Radar-Moduls 1 wird durch die Ungleichheit
■"·'; der Mischerdioden 13 und 14 auf Grund ihrer
ν- unterschiedlichen Kennlinien bzw. Eigenschaften sowie
·.] von dem Winkel, unter dem die coplanare Leitung 12
;;; oder die Verbindungsleitung 20 zum Mikrowellenfeld 25
ί liegt, bestimmt bei einer experimentellen Untersuchung -h wurde festgestellt, daß die Verlustenergie kleiner als
'?'. 1 μW gehalten werden konnte, wenn der Winkel, unter
4 dem der Modul 1 auf dem Wellenleiterteil 24 befestigt
U wurde, richtig eingestellt wurde. Dieses Meßbeispiel i bezog sich auf eine Eingangsieisiung der Cberlage-'?
rungsschwingungen von 1 mW. Es sind also alle ■ i wesentlichen Verlustwellen in Phase oder in Gegenpha-
<i se, und die elektrische Leitung kann durch Einstellen der
5 Verlustgröße von der Eingabeleitung Oberlagerungs-ί
* schwingungen gesteuert werden.
% Als eine weitere Möglichkeit, die Einstellung bzw.
I Steuerung der Leistung zu erleichtern, weist der ji Radar-Modul 1 eine Halterungsplatte 26 (die die
fi Kurzschlußplatte des Wellenleiters bildet) und eine
■'. asymmetrische Schraube 27 auf. Durch Drehen der ; Schraube 27 wird der Abgleich der coplanaren Leitung
12 oder der Verbindungsleitung 20 hinsichtlich der Eingangsleitung der Überlagerungsschwingungen geändert,
so daß dadurch die Einstellung des Verlustwertes leicht durchgeführt werden kann. Die Asymmetrie wird
dadurch erreicht, daß ein Vorsprung 27' außerhalb der Mitte einer Endfläche der Schraube 27 ausgebildet ist.
Nach dem Ein- oder Verstellen der Schraube 27 wird der Radar-Modul 1 durch die rückwärtige Platte 28
hermetisch abgeschlossen.
Die an den Mischerdioden 13, 14 auftretenden Rauschamplituden des Überlagerungsoszillators sind
ausgeglichen und werden in entgegengesetzter Phase durch eine geeignete Stellung addiert, wobei eine
Dämpfung von 20 bis 3OdB erreicht werden kann, und zwar unabhängig davon, wie unterschiedlich die Dioden
in ihren Kennlinien oder Eigenschaften sind. Besteht diese Schaltung aus Widerständen, so hängt dip
Verlustleistung der Mischerdioden von Unterschieden der Widerstände ab. Mit der hier beschriebenen
Schaltungsanordnung kann eine Rauschunterdrückung und Leistungssteuerung bzw. -einstellung durch im
wesentlichen unabhängige Mittel erreicht werden, und daher kann trotz kleiner Senderleistung eine äußerst
H) hohe Empfangsempfindlichkeit erhalten werden.
Die Fig.2A und 2B zeigen von der Seite bzw. im
Querschnitt den Aufbau einer weiteren Ausführungsform der Mikrowellenschaltung.
Fig.2A zeigt die Seitenfläche am Ende eines
r> rechteckigen Wellenleiters, d.h. die in Fig.2B dargestellte
Anordnung von der linken Seite, wobei das Seitenteil 31 abgenommen ist. Fig.2b zeigt einen
Querschnitt A-A' senkrecht zur Achse des Wellenleiters. Das vorliegende Ausführungsbeispiel ist ein bei
·?<> Kraftfahrzeugen verwendbarer Modul mit Sende- und
Empfangsteil bei einem Doppler-Rarirsystem.
in den F i g. 2A und 2B sind die Teile, die denen in den
Fig. IA und IB entsprechen, mit denselben Bezugszeichen
versehen und sollen auch nicht nochmals im
2) einzelnen beschrieben werden.
Bei atm vorliegenden Ausführungsbeispiel ist die
integrierte Mikroleiterplatte 5 auf der leitenden bzw. Kurzschlußplatte des Wellenleiters 24 parallel zur
Axialrichtung des Wellenleiters angeordnet. Der Oszil-
3« latorteil 2 befindet sich außerhalb des Wellenleiters. In
diesem Falle wird die Einsteilung der Veriustgröße der Leistung des Überlagerungsoszillators mit zwei Einstellschrauben
29 und 30 durchgeführt, die in der Nähe und parallel zur coplanaren Leitung 12 angeordnet sind.
π Wenn die Polaritäten der Mischerdioden 13 und 14
bezüglich der coplanaren Leitung 12 symmetrisch liegen, besteht die Schaltung zur Rauschunterdrückung
aus den Widerständen R\ und /?2. wie dies in Fig. 2A
dargestellt ist. Wenn die Widerstands wert·;1 der
■κι Widerstände R\ und /?2 geändert werden, können die
Detektorströme der jeweiligen Dioden klein gemacht werden. Unter diesen Voraussetzungen kann das
Rauschen des Überlagerungsoziilators ausgeschaltet werden. Dabei werden die detektierteii Signale addiert,
4> und es ergibt sich eine Ausgangsspannung, die doppelt
so groß wie die Ausgangsspannung einer Diode ist.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen
Claims (6)
1. Mikrowellenschaltung für den Sende- und Empfangsteil eines Doppler-Radargerätes mit einem
rechteckigen Wellenleiter (24), der an seinem einen Ende offen ist und an dessen anderem Ende
zwei mit einem Oszillator (2) verbundene Mischerdioden (13,14) parallel zur Richtung (25) des in dem
Wellenleiter (24) erzeugten elektrischen Feldes angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet,
daß die beiden Mischerdioden (13, 14) auf einer integrierten Leiterplatte (5) angeordnel sind, die
auch eine die Mischerdioden (13, 14) mit dem Oszillator (2) verbindende, zur Ausrichtung der
Dioden (13, 14) senkrecht verlaufende Leitung (12) is
trägt und derart in dem Wellenleiter (24) angeordnet ist, daß die Leitung (12) senkrecht zur Richtung (25)
des elektrischen Feldes verläuft
2. Schaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, 058 die Mischerdioden (13, 14) an die
Leitung (ßXdurch senkrecht zu dieser verlaufende Verbindungsleitungen angeschlossen sind.
3. Schaltung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch
gekennzeichnet, daß die die Leitung (12) tragende Fläche der Leiterplatte (5) einer Kurzschlußplatte >5
(26) des Wellenleiters (24) zugewandt ist.
4. Schaltung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet,
daß an der Kurzschlußplatte (26) eine Schraube (27) zum Abgleich der an den Mischerdioden
(13,14) liegenden elektrischen Felder angeordnet ist.
5. Schaltung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß ure Leiterplatte (5) mit
einer Ebene parailel zu oiner Achse des Wellenleiters
(24) angeordnet ist.
6. Schaltung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnel, daß nahe der Leitung (12) wenigstens eine
eine Seitenwand (31) des Wellenleiters (24) durchsetzende Einstellschraube (29,30) angeordnet ist.
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