[发明专利]具有窄天线波瓣和宽的角探测范围的成像雷达传感器

说明书

技术领域

本发明涉及用于提高成像的雷达传感器的接收阵列的天线波束的旋转范围的设备和方法。

背景技术

毫米波雷达传感器，例如对于在短间距的情况下的汽车应用，应当除了高间距和角分辨率之外还具有尽可能宽的角探测范围，因此在汽车周围安装的传感器的数量可以减少到最小。

传感器通常用于应用“主动安全性”并且除了行人保护之外还用作协助在城市交通中以及在密集停止和行进交通中的驾驶员。

根据Dr.Winfried Mayer的论文（题目为“Abbildender Radarsensor mit sendeseitig geschalteter Gruppenantenne”， Cuvillier出版社，哥廷根 2008， ISBN 978-3-86727-565-1）已知方法以及设备，其用数字波束形成的技术（其中使用了具有多个发送器和多个接收器的天线阵列）监视区域。

通过在时间上相继地使用发送器，天线开口角可以变小，无需因此增加接收天线的物理大小。

在公开（/1/“N. Kees. E. Schmidhammer 和 J. Detlefsen“ Improvement of angular resolution of a millimeterwave imaging system by transmitter location multiplexing”in IEEE MTT-S Int. Microw. Symp. Dig.， Orlando， FL. May1995， vol.2， pp.969-972”）中描述用于产生组合天线孔径的方法，在其帮助下可以减少天线波束宽度并且因此可以改善角分辨率。

所描述的方法具有在组合阵列的帮助下通过加倍孔径，然而不是提高最大可能的旋转角来减少天线波束宽度的目的。

发明内容

本发明的任务在于，提供设备、方法以及雷达系统以供使用，其中避免了通过靠近天线行列的耦合，并且因此可以实现宽旋转角。

该任务用独立权利要求的特征得以解决。

线性天线阵列的最大可能的旋转角以相同行列距离根据下式计算

其中

：波长

d：单独行列的行列距离

N：天线行列的数量

典型的波长是3.9mm，其对应于大约77GHz的发送频率。典型的行列距离是在1.5或者1.8mm和3mm之间。

根据该公式得出，天线行列之间的距离越短，旋转角因此越大。

在毫米波范围中的所谓微条接线天线（Microstrip-Patch-Antenne）的情况下通常旋转角可达到直到+-40度。此外单独行列靠近到这个程度，使得行列之间形成可不再忽略的过耦合，并且波束形成不再可能。

提供用于检测旋转范围内的对象的雷达传感器，其具有至少两个可切换发送天线和多个接收天线。发送天线和接收天线各自微长地，相互平行地，在第一方向上延展。

接收天线布置成排列。该排列在第二方向上延展。因此相邻接收天线相互各自具有距离d2。

在第一实施形式中发送天线关于第一方向相互移位，并且关于第二方向彼此距离d布置。相邻接收天线的距离d2大小至少是发送天线的距离d的两倍，优选地大小是发送天线的距离d的两倍。

通过移位发送天线可能的是，发送天线之间的距离选择为如对于大旋转角必要的那样小，而发送天线的反射特性没有受相应其他发送天线的存在的严重干扰。

优选地适用下式：

其中接收天线的数量是N。因此大于40度的旋转角是可能的。对于旋转角理解为主波束方向的偏转。在70°的旋转角的情况下可以在-70°和+70°之间的范围中旋转。

在第一实施形式中发送天线中的第一个如此馈给，使得实现在第二方向上的馈送并且发送天线中的第二个如此馈给，使得实现与第二方向相反的馈送。

因此在这个实施形式的情况下可能的是，用于两个发送天线的驱动器相邻布置并且然后在两个方向上分叉到两个发送天线，由此在发送放大器和发送天线之间的线路可以尽可能短并且同时尽可能均匀地构造。

根据申请的另一方面用于旋转天线波瓣的设备包括至少2个发送天线，具有相同距离的许多多个布置成排列的接收天线（所谓“线性统一阵列”），其中发送天线在该第一实施形式中相互以距离d布置，其对应于两个接收行列之间的距离的一半。因此在此两个发送天线之间不形成过耦合，发送天线如在图2中所示彼此相对布置。