[发明专利]用于雷达传感器设备的天线装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于雷达传感器设备的天线装置，所述天线装置具有多个在平面内在垂直或水平方向上彼此平行地设置的天线单元排，这些天线单元排分别具有至少两个天线单元、尤其是贴片单元，以及附属的相位中心，并且这些天线单元排与形成射束的柱面透镜间隔开地设置。此外本发明还涉及一种雷达传感器设备和一种设备、尤其是机动车的驾驶员辅助系统。

背景技术

在机动车中，越来越多地使用雷达传感器以在驾驶员辅助系统的范畴内检测交通环境，例如进行雷达支持的距离调节(Adaptive Cruise Control-Systeme/ACC：自适应巡航控制系统)。例如在罗伯特·博世有限责任公司的“Adaptive Fahrgeschwindigkeitsregelung ACC”，黄色系列，2002版，技术课程中公开了一种这样的机动车速度调节系统。用在机动车领域中的雷达传感器的重要测量参数除物体的距离和速度外还有物体的角度。在此，水平角度和垂直角度都是重要的。水平角度用于估计横向偏移并且由此用于车道分配。垂直角度是重要的，以便区分可在上面驶过的物体、可在下面驶过的物体或者迎面行驶的物体。因此，物体可以归类为相关的障碍物或者不相关的障碍物。这尤其在安全应用中也非常重要，以便避免由于金属物体(例如，罐头、井盖等等)而造成的故障。

这类雷达传感器通常由于成本原因而不具有直接测量物体高度或者仰角的可能性。已知的具有仰角估计的雷达传感器例如通过机械转向或者间接地通过物体的反向散射特性的时间分析来实现这种可能性。

由于其平的结构并且易于制造——例如在蚀刻方法中，所谓的平面天线装置或者贴片天线(Patch-Antenne)特别适合用于以上所述的雷达传感器。这类天线涉及分别施加以已定义的振幅和相位的、进行辐射的谐振器(天线单元或者贴片单元/贴片)的平面装置。各个贴片单元的辐射图的叠加产生最终的天线辐射图，其中，行负责方位角的特性而列负责仰角的特性。天线单元可以在垂直方向上平行地、彼此重叠地设置在天线单元行中。

在天线装置中，水平的物体角度和垂直的物体角度的同步测量往往通过二维的天线阵列以大的硬件耗费和计算耗费实现。

在DE 102004039743A1中说明了一种具有贴片单元的天线结构。

由DE 10256524A1公开了一种用于在使用雷达脉冲和至少两个天线单元的叠加的辐射特性的情况下测量角度位置的装置。

DE 102007036262A1涉及一种用于机动车的雷达传感器，其具有用于微波的发射和接收装置，其中，设有彼此独立的用于方位角和仰角的射束形成装置并且用于仰角的射束形成装置具有柱面透镜。

此外，在JP 2008151583A中说明了一种二维的天线阵列。

发明内容

根据本发明，提出一种用于雷达传感器设备的天线装置，所述天线装置具有多个在一平面内在垂直或水平方向上彼此平行地设置的天线单元排(Antennenelementreihe)，这些天线单元排分别具有至少两个天线单元、尤其是贴片单元，以及附属的相位中心，并且这些天线单元排与形成射束(strahlformend)的柱面透镜间隔开地设置，其中，至少两个天线单元排连同其附属的相位中心在垂直或水平方向上彼此相对移位，其中，形成射束的柱面透镜被如此设置和构造，使得从所述至少两个天线单元排发出的天线辐射分别在不同的垂直或水平角度下聚焦，由此所述至少两个天线单元排具有在垂直或水平方向上彼此偏离的方向特性并且相应地在垂直或水平方向上具有相位差。

通过这些措施可以有利地借助雷达传感器设备同时直接地测量或估计物体的仰角和方位角。这以成本有利并且简单的方式通过多行贴片阵列或天线阵列结合柱面透镜来实现。多个天线单元排在方位角方向或仰角方向上彼此相对移位。由此得到分别在方位角和仰角方面同时移位的多个相位源点或相位中心。位于天线单元上的柱面透镜附加地在这两个方向中的一个方向上引起偏斜，而在另一方向上不导致天线波束的偏斜。通过这些措施实现了借助传统的、略微改进的平面天线来同时地、无反作用地测量或估计物体的水平角度和垂直角度，而无需附加的硬件耗费。天线单元行的相位中心或相位源点应理解为其电子参考点。以下将天线单元排或天线单元的接收波或发射波的强度的角度相关性称为天线单元行的方向特性。偏斜应理解为传输角度与天线装置的平面的法线的偏离或者方向特性的转向(Schwenkung)。