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Stand der
Technik
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Die Erfindung betrifft eine Pulsradaranordnung,
insbesondere zum Einsatz als Nahbereichssensorik in Verbindung mit
Kraftfahrzeugen.
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Für
Radareinrichtungen gibt es zahlreiche Anwendungen auf den verschiedensten
Gebieten der Technik. Beispielsweise ist der Einsatz von Radarsensoren
für die
Nahbereichssensorik in Kraftfahrzeugen möglich. Grundsätzlich werden
bei Radareinrichtungen elektromagnetische Wellen von einer Sendeantenne
abgestrahlt. Treffen diese elektromagnetischen Wellen auf ein Hindernis,
so werden sie reflektiert und nach der Reflexion von einer anderen oder
derselben Antenne wieder empfangen. Die empfangenen Signale werden
dann einer Signalverarbeitung und Signalauswertung zugeführt. Beispielsweise
werden in Kraftfahrzeugen Radarsensoren für die Messung des Abstandes
zu Zielen und/oder der Relativgeschwindigkeit bezüglich solcher
Ziele außerhalb
des Kraftfahrzeugs eingesetzt. Als Ziele kommen z.B. vorausfahrende
oder parkende Fahrzeuge, Fußgänger, Radfahrer
oder Einrichtungen im Umfeld des Fahrzeugs in Frage. In einer für den Einsatz
im Kraftfahrzeug besonders geeigneten Radareinrichtung, wie sie
beispielsweise in der
DE
101 08 582 A1 beschrieben ist, ist ein Sensor vorgesehen,
der durch eine Pulserzeugung veranlasst wird, über eine Antenne ein Sendesignal
abzustrahlen. Das vom Zielobjekt reflektierte Signal wird von derselben
oder einer anderen Antenne empfangen. Nach dem Empfang dieses Signals
wird dieses einem Empfänger übermittelt
und einer Signalauswertung zugeführt.
Der Empfänger
enthält
neben dem Empfangssignal von der Pulserzeugung ein Referenzsignal.
Das Empfangssignal und das Referenzsignal werden im Empfänger gemischt.
Durch Korrelation von Empfangs- und Referenzsignal kann auf der Grundlage
der zeitlichen Verzögerung
vom Aussenden bis zum Empfangen der Pulse beispielsweise auf die
Entfernung eines Zielobjekts geschlossen werden. Um verschiedene
Entfernungsbereiche abzudecken ist eine Verzögerungsschaltung vorgesehen, mit
deren Hilfe das dem Empfänger
zugesendete Referenzsignal variabel verzögert werden kann (scannen).
Durch kontinuierliche Veränderung
der Verzögerung
ist somit eine Entfernungsmessung in verschiedenen Entfernungsbereichen
möglich.
Ziel bei einer derartigen Radaranordnung ist es, über einen großen Entfernungsbereich
eindeutige Entfernungsbestimmungen zu ermöglichen. Besondere Anforderungen
sind dabei an die Genauigkeit der Verzögerungsschaltung zu stellen.
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Vorteile der
Endung
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Dadurch, dass die Zeitverzögerung aus
einem Signal mit zumindest teilweise linearem Verlauf abgeleitet
wird, ergibt sich eine feinere Auflösung der Zeitverzögerung.
Dies ermöglicht
insbesondere einen größeren Entfernungsmessbereich,
da durch die Linearität
eine Erhöhung
der Anzahl der Zeitschritte bzw. gleichbleibend große Spannungsstufen
zur Ermittlung der Zeitverzögerung
auch bei großen
Zeitverzögerungswerten
ermöglicht
sind.
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In vorteilhafter Weise wird eine
lineare Ansteuerrampe der Verzögerungsschaltung
erzeugt und somit die Radaranordnung zur Entfernungsmessung mit
Blick auf Auflösung
und Messbereich insgesamt verbessert.
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In besonders vorteilhafter Weise
werden Änderungen
der Schaltspannungen von Auswertungsgattern, die z.B. bei der Zeitverzögerungsbestimmung
eingesetzt werden, beispielsweise durch Temperaturschwankungen während des
Betriebs sowie Betriebsspannungsschwankungen über einen Regelmechanismus
der Verzögerungsschaltung
ausgeglichen. Dadurch verringert sich die Auswirkung von Parameterschwankungen
durch Umwelteinflüsse.
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Weitere Vorteile ergeben sich aus
der nachfolgenden Beschreibung bzw. aus den abhängigen Patentansprüchen.
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Zeichnung
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Die Erfindung wird nachstehend anhand
der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsformen näher erläutert. Die
einzige Figur zeigt anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels
eine Ansteuerschaltung mit Verzögerungsschaltung
in Verbindung mit einer Pulsradaranordnung.
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Beschreibung
von Ausführungsbeispielen
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1 zeigt
in Form eines Blockschaltbildes eine Ansteuerungsschaltung insbesondere
für eine Pulsradaranordnung.
Die gezeigte Ansteuerschaltung ist dabei im bevorzugten Ausführungsbeispiel Teil
einer Steuereinheit der Radaranordnung und ist in bevorzugter Ausführung mittels
analoger und/oder digitaler Schaltungselemente realisiert.
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In 1 ist
eine Hochfrequenzquelle 10 vorgesehen, welche über ein
Schaltelement 12 ein entsprechendes Signal an eine Sendeantenne 14 abgibt.
Ferner ist eine Empfangsantenne 16 vorgesehen, die mit
der Sendeantenne 14 identisch sein kann, und über die
der gegebenenfalls an einem Objekt reflektierte Sendeimpuls als
Empfangssignal empfangen wird. Der empfangene Puls wird einem Mischer 18 zugeführt, dem
ferner über
ein entsprechend angesteuertes Schaltelement 20 das Hochfrequenzsignal
der Signalquelle 10 als Referenzsignal zugeführt wird.
Das aus den beiden Signalen gemischte Signal wird einer Auswerteschaltung 22 zugeführt, die
aus der zeitlichen Korrelation der beiden Signale beispielsweise
die Entfernung eines Objektes und/oder dessen Relativgeschwindigkeit
berechnet.
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Zur Bildung des Schaltsignals, welches
das Schaltelement 12 schaltet und für eine bestimmte Zeitdauer
das von der Signalquelle 10 erzeugte Mikrowellensignal
auf die Sendeantenne 14 schaltet, ist ein Taktgenerator 22 vorgesehen,
welcher ein stabilisiertes Taktsignal beispielsweise in Form eines Rechtecksignals
erzeugt und auf einen Pulsformer 24 gibt. Dieser nimmt
im bevorzugten Ausführungsbeispiel
eine der Darstellung in 1 entsprechende Signalformung
vor. Im bevorzugten Ausführungsbeispiel
wird ein Rechteckpulssignal erzeugt mit kleiner Pulspause. Dieses
Signal wird einem Sägezahngenerator 26 zugeführt, welcher
beispielsweise mittels einer Konstantstromquelle und einer Referenzkapazität aus dem
zugeführten
Pulssignal ein Sägezahnsignal
erzeugt, allgemein ein Signal mit zumindest teilweise zeitlich linearem
Verlauf. Das Sägezahnsignal
wird dann im Sendezweig auf ein Logikgatter 28 geführt, welches
bei Überschreiten
einer vorgegebenen Spannungsschwelle durch eine ausgewählte Flanke
des Sägezahnsignals
mit einem nachgeschalteten entsprechenden Netzwerk einen Puls vorbestimmter
Länge am
Ausgang abgibt, welcher für eine
bestimmte Zeit das Schaltelement 12 ansteuert, d.h. schließt. Auf
diese Weise wird ein Sendepuls über
die Sendeantenne 14 abgegeben.
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Das im Sägezahngenerator 26 erzeugte
Sägezahnsignal
weist die Besonderheit auf, dass eine zeitlich lineare Änderung
der Amplitude des Signals über
einen großen
Spannungsbereich realisiert ist. Dieses Signal wird neben dem Logikgatter 28 für den Sendezweig
auch einer Verzögerungsschaltung 30 (zu
der auch das Logikgatter 28 gezählt werden kann) im Empfangszweig
zugeführt.
Diese Verzögerungsschaltung
besteht aus einer Verknüpfungsstelle 32 und
einer Signalquelle 34, welche ein Steuersignal VST erzeugt
und der Verknüpfungsstelle 32 zuführt. Im
bevorzugten Ausführungsbeispiel
handelt es sich bei der Verknüpfungsstelle 32 um
eine Additionsstelle, in der zum Sägezahnsignal das Steuersignal
VST addiert wird. Dies bewirkt eine Anhebung des Sägezahnsignals,
insbesondere der linearen Rampe des Sägezahnsignals. Das auf diese
Weise behandelte Signal wird einem Logikgatter 35 mit nachgeschaltetem
Netzwerk zugeführt,
welches mit der gleichen Funktion wie das Logikgatter 28 ausgestattet
ist und durch einen Vergleich mit einer Spannungsschwelle bei Unterschreiten
des Schwellenwertes ein Signal an das Schaltelement 20 abgibt und
dieses für
eine bestimmte Zeit, vorzugsweise dieselbe Zeit wie im Sendezweig,
schließt.
Ergebnis ist die Übermittlung
eines Referenzsignals (Puls) im Empfangszweig an den Mischer 18.
Durch die Anhebung des Sägezahnsignals
in der Verknüpfungsstelle 32 wird
somit ein gegenüber
der Bildung des Sendepulses zeitlich verzögertes Pulssignal am Ausgang des
Logikteils 35 erzeugt, da bei angehobenem linearen Teil
des Signals die Unterschreitung des Schwellenwerts zeitlich später erfolgt
als im Gatter 28. Das vom Signalgenerator 34 erzeugte
Steuersignal VST wird dabei in vorgegebenen Schritten verändert, so
dass in vorbestimmten Stufen eine Erhöhung des Signalwertes des Steuersignals
erfolgt. Entsprechend erfolgt eine stufenweise Erhöhung des
Sägezahnsignals
durch Addition in der Verknüpfungsstelle 32 und
somit bei gleichbleibendem Spannungsschwellenwert im Logikgatter 35 eine
in Stufen zunehmende Zeitverzögerung
des Pulses im Empfangszweig gegenüber dem Puls im Sendezweig.
Ein Scannen über
einen großen
Entfernungsbereich ist somit realisiert. Auf diese Weise wird also
das nachgeschaltete Logikgatter 35 mit ausreichenden, gleich großen Spannungsstufen über den
gesamten Messbereich beaufschlagt, wodurch sich eine im Wesentlichen
lineare Zeitverzögerung über den
gesamten Bereich ergibt.
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Der Signalgenerator 34 zur
Bildung des Steuersignals VST besteht im bevorzugten Ausführungsbeispiel
aus einem Regelkreis für
den zeitlichen Versatz des Sende- zum Empfangszweig, welcher Betriebsspannungsschwankungen
und somit Schaltspannungsschwankungen der Gatter berücksichtigt. Bei
einem Absinken der Betriebsspannung der Anordnung, was zu einer
Absenkung der Schaltspannung führt,
erfolgt eine entsprechende Korrektur des Steuersignals. Dabei wird
das Steuersignal um das Ausmaß der
Absenkung der Betriebsspannung bzw. um das Ausmaß der Erhöhung der Betriebsspannung abgesenkt
bzw. erhöht.
Auf diese Weise spielen Umwelteinflüsse und die daraus resultierenden
Parameterschwankungen keine bzw. eine nur sehr geringe Rolle, so
dass die Messung nicht wesentlich beeinträchtigt wird.
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Die Darstellung des Ausführungsbeispiels gemäß 1 ist exemplarisch. Die Generierung
des Sägezahnsignals
im Sägezahngenerator 26 kann
dabei auch auf andere Weise erfolgen, beispielsweise direkt aus
einem geeigneten Rechtecksignal oder digital. Ferner kann die Form
der Signale von der konkreten Form der Signale, die im bevorzugten
Ausführungsbeispiel,
welches in 1 dargestellt
ist, gezeigt ist, in anderen Ausführungsbeispielen abweichen.
Beispielsweise kann das Sägezahnsignal
invertiert sein. Darüber
hinaus wird in anderen Ausführungen
kein Sägezahnsignal,
sondern beispielsweise eine Art Dreieckssignal verwendet. Wesentlich
ist, dass das Signal zumindest teilweise einen zeitlich linearen
Verlauf über
dem Signalwert aufweist.
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Ebenso wird in einem Ausführungsbeispiel bei
anderer Wahl der Signal ein Überschreiten
der Schwellenwerte zur Pulsauslösung
verwendet.
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Zusammenfassend ist festzustellen,
dass der wesentlichste Aspekt der dargestellten Vorgehensweise darin
besteht, dass bei einer Radaranordnung eine gegenüber der
Generierung eines Sendepulses zeitverzögerte Generierung eines Referenzpulses
für den
Empfangszweig erfolgt, wobei die Zeitverzögerung über den gesamten Bereich im
wesentlichen linear ist. Dies wird durch eine lineare Signalrampe
erreicht, aus welcher der Bildung des zeitverzögerten Referenzpulses abgeleitet
wird.