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DE10322373A1 - Radar system for automobile operations, such as parking, provides pulsed radiation in first- and second-operating modes at first- and second-frequency bandwidths - Google Patents

Radar system for automobile operations, such as parking, provides pulsed radiation in first- and second-operating modes at first- and second-frequency bandwidths Download PDF

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DE10322373A1
DE10322373A1 DE2003122373 DE10322373A DE10322373A1 DE 10322373 A1 DE10322373 A1 DE 10322373A1 DE 2003122373 DE2003122373 DE 2003122373 DE 10322373 A DE10322373 A DE 10322373A DE 10322373 A1 DE10322373 A1 DE 10322373A1
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DE
Germany
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radar system
operating mode
frequency bandwidth
frequency
radiation
Prior art date
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Application number
DE2003122373
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German (de)
Inventor
Heinrich Dr. Gotzig
Dirk Walz
Bernd Biehlmann
Uwe Papziner
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Valeo Schalter und Sensoren GmbH
Original Assignee
Valeo Schalter und Sensoren GmbH
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Publication date
Application filed by Valeo Schalter und Sensoren GmbH filed Critical Valeo Schalter und Sensoren GmbH
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Abstract

A radar system for automobiles and in a first operational mode radiates pulsed radiation with a first pulse length and a first frequency bandwidth (72). The radar system in a further operation mode radiates pulsed radiation with a second pulse length and a second frequency bandwidth (78). An independent claim is also included for a method for controlling a radar system for automobile operations.

Description

Die Erfindung betrifft ein Radarsystem für Automobilanwendungen, das in einem ersten Betriebsmodus eine gepulste Strahlung mit einer ersten Pulslänge und einer ersten Frequenzbandbreite abstrahlt. Darüber hinaus betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Steuerung eines solchen Radarsystems.The Invention relates to a radar system for automotive applications, the in a first operating mode a pulsed radiation with a first pulse length and emits a first frequency bandwidth. Furthermore The invention relates to a method for controlling such Radar system.

Solche Radarsysteme und Verfahren sind per se bekannt. Als Automobilanwendungen von Radarsystemen werden im Allgemeinen Anwendungen wie Einparkhilfe, Totwinkelüberwachung, Unfall- Antizipierung (Pre-Crash Sensing), Start/Stopp-Betrieb oder Fahrbetrieb mit Abstandsüberwachung und/oder Abstandsregelung (Cruise Control-Unterstützung) in Frage kommen.Such Radar systems and methods are known per se. As automotive applications radar systems are generally used for applications such as parking assistance, blind spot monitoring, Accident anticipation (Pre-crash sensing), start / stop operation or driving operation with distance monitoring and / or Distance control (cruise control support) come into question.

Dabei werden für die Fahrzeugumfeldüberwachung auf der einen Seite und die Detektion weiter entfernter Objekte auf der anderen Seite in der Regel verschiedene Sensoren eingesetzt, die mit verschiedenen Radarfrequenzen arbeiten. Für die Nahfeldüberwachung wird der Frequenzbereich um etwa 24 Gigahertz benutzt, in dem breitbandig ausgestrahlt werden darf. Ein breitbandiges Signal ist wünschenswert, da sich die örtliche Auflösung reflektierender Objekte, also der kleinstmögliche Abstand, bei dem zwei getrennte Objekte als getrennt erkannt werden, mit zunehmender Bandbreite verbessert. Zur weiteren Bandbreitenerhöhung werden die per se bekannten Radarsensoren in der Regel gepulst betrieben, da sich die Signalbandbreite mit kürzer werdender Pulsbreite vergrößert. Bei der Nahfeldüberwachung kommt es auf eine hohe Ortsauflösung (Abstand und Winkel) an, während die Winkelinformation bei größeren Entfernungen weniger wichtig ist.there be for the vehicle environment monitoring on the one hand and the detection of more distant objects on the other hand, different sensors are usually used, that work with different radar frequencies. For near field monitoring the frequency range around 24 gigahertz is used in the broadband may be broadcast. A broadband signal is desirable since the local resolution reflective objects, i.e. the smallest possible distance at which two separate objects are recognized as separate, with increasing bandwidth improved. To further increase the bandwidth, those known per se Radar sensors are usually operated in pulsed mode because of the signal bandwidth with shorter increasing pulse width. at the near field monitoring comes it to a high spatial resolution (Distance and angle) while the angle information at longer distances is less important.

Für eine Abstandsüberwachung mit größeren Reichweiten wird bei auf dem Markt erhältlichen Radarsensoren mit etwa 76 Gigahertz gearbeitet. Diese Frequenzen bringen jedoch den Nachteil mit sich, dass wegen der kurzen Wellenlänge, die im Mikrowellenbereich liegt, keine diskreten Standardbauteile mehr verwendbar sind.For distance monitoring with longer ranges is used in radar sensors available on the market worked at about 76 gigahertz. However, these frequencies bring with the disadvantage that because of the short wavelength that in the microwave range, no more discrete standard components are usable.

Das Vorsehen separater Radarsysteme mit verschiedenen Arbeitsfrequenzen für die verschiedenen Aufgaben bei einem Kraftfahrzeug ist aufwendig und teuer. Dies gilt auch für die Integration von separaten Antennen und Hochfrequenzspeisenetzwerken für verschiedene Frequenzen in ein gemeinsames Radarsystem.The Provide separate radar systems with different working frequencies for the various tasks in a motor vehicle is complex and expensive. This also applies to the integration of separate antennas and radio frequency feed networks for different ones Frequencies in a common radar system.

Vor diesem Hintergrund besteht die Aufgabe der Erfindung in der Angabe eines Radarsystems für Automobilanwendungen und eines Verfahrens zur Steuerung eines solchen Radarsystems, das die verschiedenen Aufgaben eines Radarsystems bei Automobilanwendungen einfacher und kostengünstiger löst. Insbesondere soll sowohl eine Nahfeldüberwachung als auch eine Detektion weiter entfernter Objekte, etwa im Rahmen einer Abstandsüberwachung, möglich sein.In front against this background, the object of the invention is to provide of a radar system for automotive applications and a method for controlling such a radar system, the the various tasks of a radar system in automotive applications solves easier and cheaper. In particular is supposed to be both near field monitoring as well as detection of further distant objects, for example in the frame distance monitoring.

Diese Aufgabe wird bei einem Radarsystem der eingangs genannten Art dadurch gelöst, dass das Radarsystem in einem weiteren Betriebsmodus eine gepulste Strahlung mit einer zweiten Pulslänge und einer zweiten Frequenzbandbreite abstrahlt. Ferner wird diese Aufgabe mit einem Verfahren der eingangs genannten Art dadurch gelöst, dass das Radarsensorsystem in den weiteren Betriebsmodus geschaltet wird.This Task is thereby in a radar system of the type mentioned solved, that the radar system is pulsed in another operating mode Radiation with a second pulse length and a second frequency bandwidth radiates. Furthermore, this task is accomplished with a method of the beginning mentioned type solved by that the radar sensor system is switched to the other operating mode becomes.

Durch diese Merkmale wird die Aufgabe vollkommen gelöst. Durch die Einführung verschiedener Betriebsmodi, in denen die gleichen Strukturen lediglich mit verschieden Pulslängen betrieben werden, ergeben sich verschiedene Frequenzbandbreiten in den verschiedenen Betriebsmodi. Da die Frequenzbandbreite die Auflösung bestimmt, kann mit der gesteuerten Umschaltung zwischen Betriebsmodi mit verschiedenen Pulslängen die Auflösung des Radarsystems den Anforderungen verschiedener Aufgaben angepasst werden.By these characteristics are completely solved by the task. By introducing different operating modes, in which the same structures are only operated with different pulse lengths different frequency bandwidths result in the different Modes of operation. Since the frequency bandwidth determines the resolution, the controlled switching between operating modes with different pulse lengths the resolution of the radar system adapted to the requirements of various tasks become.

Dabei ist bevorzugt, dass im ersten Betriebsmodus Strahlung mit einer vergleichsweise kürzeren Pulslänge abgestrahlt wird und im weiteren Betriebsmodus Strahlung mit einer vergleichsweise längeren Pulslänge abgestrahlt wird.there it is preferred that in the first operating mode radiation with a radiated comparatively shorter pulse length is and in the further operating mode radiation with a comparatively radiated longer pulse length becomes.

Aktuelle Radarsysteme für eine Nahfeldüberwachung im Automobilbereich arbeiten mit einer großen Frequenzbandbreite, um eine gute Auflösung zu erzielen. Die große Frequenzbandbreite wird mit einer kurzen Pulslänge erzielt. Durch die Umschaltung auf einen Betriebsmodus mit einer längeren Pulslänge wird zwar die Frequenzbandbreite und damit die Auflösung verringert. Diese Verringerung der Auflösung ist jedoch desto weniger kritisch, je weiter ein detektiertes Objekt vom Radarsystem entfernt ist. Durch die Variation der Pulslängen im Betrieb des Radarsystems mit mehreren Betriebsmodi lässt damit die erzielte Auflösung den Anforderungen der verschiedenen Aufgaben und Reichweiten anpassen.current Radar systems for a near field monitoring in the automotive sector work with a wide frequency bandwidth a good resolution too achieve. The size Frequency bandwidth is achieved with a short pulse length. By switching to an operating mode with a longer pulse length the frequency bandwidth and thus the resolution is reduced. This reduction the dissolution however, the less critical the further a detected object is is removed from the radar system. By varying the pulse lengths in the Operation of the radar system with several operating modes is therefore possible the resolution achieved adapt to the requirements of the various tasks and ranges.

Es ist bevorzugt, dass in dem ersten Betriebsmodus mit einer anderen mittleren Leistung abgestrahlt wird als in dem weiteren Betriebsmodus.It it is preferred that in the first operating mode with another medium power is emitted than in the further operating mode.

Durch die Variation der Abstrahlungsleistung als weiterem Parameter können gesetzliche Beschränkungen, die bei unterschiedlichen Bandbreiten unterschiedlich sind, in Frequenzbandbreiten mit weitgehenderen Beschränkungen eingehalten werden, ohne dazu die Abstrahlungsleistung in anderen Frequenzbandbreiten weiter als gesetzlich erforderlich ist einzuschränken.By varying the radiation power as a further parameter, legal restrictions, which are different for different bandwidths, can also affect frequency bandwidths more extensive restrictions are observed without restricting the radiation power in other frequency bandwidths further than is legally required.

Ferner ist bevorzugt, dass in dem weiteren Betriebsmodus eine im Vergleich zum ersten Betriebsmodus größere mittlere Leistung abgestrahlt wird.Further it is preferred that in the further operating mode a comparison for the first mode of operation larger medium Power is radiated.

Im ersten Betriebsmodus wird mit einer vergleichsweise großen Frequenzbandbreite gearbeitet, in der Frequenzzulassungsbehörden nur eine geringe Abstrahlungsleistung zulassen. Da die abgestrahlte Leistung die Reichweite des Radarsystems entscheidend mitbestimmt, ist die hochauflösende Detektion auf das Nahumfeld des Fahrzeugs beschränkt. In dem schmaleren Frequenzband, das durch die verlängerten Pulse erzeugt wird, ist dagegen die Abstrahlung einer höheren Leistung erlaubt. Durch die Abstrahlung der höheren Sendeleistung in dem weiteren Betriebsmodus wird damit eine größere Reichweite erzielt.in the first operating mode is with a comparatively large frequency bandwidth worked in the frequency approval authorities only a low radiation power allow. Because the radiated power determines the range of the radar system the high-resolution detection is also involved limited to the immediate vicinity of the vehicle. In the narrower frequency band, that through the extended Pulse is generated, however, is the radiation of a higher power allowed. By emitting the higher transmission power in the further operating mode, a greater range is achieved.

Bevorzugt ist auch, dass die Mittenfrequenz der ersten Frequenzbandbreite (groß) mit der Mittenfrequenz der zweiten Frequenzbandbreite (klein) übereinstimmt.Prefers is also that the center frequency of the first frequency bandwidth (large) coincides with the center frequency of the second frequency bandwidth (small).

Durch diese Ausgestaltung können für beide Frequenzbandbreiten die gleichen Sendestrukturen und Empfangsstrukturen verwendet werden. Als Folge lassen sich die verschiedene Entfernungen vom Radarssystem mit der gleichen Struktur des Radarsystems überwachen, so dass das Radarsystem insgesamt einen einfachen Aufbau hat. Ein weiterer Vorteil besteht darin, dass die Strukturen des per se für die Nahfeldüberwachung verwendeten Radarsystems für beide Frequenzbandbreiten genutzt werden können. Dadurch können auch weiter entfernte Objekte mit Hilfe einer Struktur detektiert werden, die sich kostengünstig unter Verwendung diskreter Bauteile realisieren lässt.By this configuration can for both frequency bandwidths the same transmission structures and reception structures are used. As a result, the different distances from the radar system monitor with the same structure of the radar system so that the radar system overall has a simple structure. Another advantage is there in that the structures per se for near field monitoring used radar system for both frequency bandwidths can be used. This can also objects that are further away are detected with the aid of a structure, which is inexpensive can be realized using discrete components.

Eine bevorzugte Ausgestaltung sieht vor, dass die weitere Frequenzbandbreite im ISM-Band bei 24 GHz liegt. Das ISM-Band (industrial, scientific and medical) ist ein Frequenzbereich, der nahezu weltweit zur Verfügung steht und für unlizenzierte Ausstrahlungen genutzt werden darf. ISM-Bänder unterliegen starken Störeinflüssen weil Anwendungen wie Baby-Phones, Garagentorsteuerungen, Mikrowellenherde und schnurlose Telefone in diesem Bereich aktiv sein dürfen.A preferred embodiment provides that the further frequency bandwidth in the ISM band is 24 GHz. The ISM band (industrial, scientific and medical) is a frequency range that is available almost worldwide and for unlicensed broadcasts may be used. ISM tapes are subject strong interference because Applications such as baby phones, garage door controls, microwave ovens and cordless phones may be active in this area.

Innerhalb des relativ engen ISM-Bandes lassen die Frequenz-Zulassungsbehörden eine deutlich höhere Sendeleistung zu, so dass als Folge eine größere Detektionsreichweite möglich ist. Die verringerte Auflösung, die sich durch die Beschränkung auf das ISM-Band ergibt, ist dagegen bei größeren Entfernungen weniger wichtig.Within of the relatively narrow ISM band, the frequency approval authorities allow a significantly higher transmission power to, so that as a result a larger detection range possible is. The reduced resolution, which is characterized by the restriction on the ISM band, however, is less at longer distances important.

Eine besonders bevorzugte Ausgestaltung zeichnet sich dadurch aus, dass das Radarsystem eine Antenne mit wenigstens einem schichtweise strukturierten Block besitzt, der nach dem Yagi-Prinzip angeordnete Metallschichten aufweist, die jeweils durch eine dielektrische Zwischenschicht voneinander getrennt sind, wobei wenigstens eine der Metallschichten durch ein Speisenetzwerk mit einer Radarfrequenz erregt wird.A Particularly preferred embodiment is characterized in that the radar system has an antenna with at least one layered structure Block that is based on the Yagi principle arranged metal layers, each by a dielectric Interlayer are separated from each other, at least one of the metal layers through a feed network with a radar frequency is excited.

Eine Yagi-Antenne stellt bekanntlich einen Längsstrahler aus mehreren Dipolen dar, bei dem die Ströme, die für eine gewünschte Richtwirkung erforderlich sind, durch Strahlungskopplung erzeugt werden. Durch das Ersetzen von Metall-Patches des per se bekannten Radarsensors durch eine oder mehrere geschichtete Blockstrukturen wird eine stärkere Richtwirkung erzielt. Dadurch wird die Eignung des Radarsystems zur Detektion weiter entfernter Objekte verbessert.A As is well known, Yagi antennas provide a longitudinal antenna consisting of several dipoles where the currents, the for a desired one Directionality is required, generated by radiation coupling become. By replacing metal patches known per se Radar sensor through one or more layered block structures becomes a stronger directivity achieved. This makes the radar system suitable for detection Improved distant objects.

Bevorzugt ist auch, dass zwischen dem ersten Betriebsmodus und dem zweiten Betriebsmodus zyklisch gesteuert umgeschaltet wird.Prefers is also that between the first mode of operation and the second Operating mode is switched cyclically controlled.

Eine zyklische Steuerung hat den Vorteil, dass das Radarsystem mit einer einfach zu realisierenden Steuerung periodisch abwechselnd sowohl das Nahfeld überwachen kann als auch weiter entfernte Objekte detektieren kann.A Cyclic control has the advantage that the radar system with a easy to implement control periodically alternating both that Monitor near field can detect objects that are further away.

Alternativ ist bevorzugt, dass zwischen dem ersten Betriebsmodus und dem zweiten Betriebsmodus bedarfsgesteuert umgeschaltet wird.alternative it is preferred that between the first operating mode and the second Operating mode is switched on demand.

Eine bedarfsgesteuerte Umschaltung erlaubt dagegen eine stärkere Berücksichtigung der Fahrsituation bei der Steuerung der Umschaltung zwischen beiden Betriebsmodi. So kann beispielsweise bei einer Autobahnfahrt der Detektion weiter entfernter Objekte mehr Bedeutung zugemessen werden, indem das Radarsystem geschwindigkeitsabhängig den weiteren Betriebsmodus bevorzugt.A demand-controlled switching, on the other hand, allows greater consideration the driving situation when controlling the switching between the two Modes of operation. For example, when driving on a freeway Detection of more distant objects can be given more importance by the radar system depending on the speed of the other operating mode prefers.

Weitere Vorteile ergeben sich aus der Beschreibung und den beigefügten Figuren.Further Advantages result from the description and the attached figures.

Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.It it is understood that the above and the following Features to be explained not only in the specified combination, but also in other combinations or alone can be used without to leave the scope of the present invention.

Zeichnungendrawings

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen:Embodiments of the invention are in the drawings and are explained in more detail in the following description. Show it:

1 schematisch eine Gesamtansicht eines Radarsystems für Kraftfahrzeuganwendungen; 1 schematically an overall view of a radar system for motor vehicle applications;

2 eine schematische Schnittdarstellung des Radarsystems nach 1; 2 is a schematic sectional view of the radar system 1 ;

3 eine schematische Schnittdarstellung von Teilen einer zweiten Ausgestaltung eines Radarsystems; 3 is a schematic sectional view of parts of a second embodiment of a radar system;

4 eine schematische Darstellung eines Speisenetzwerks zur Realisierung des erfindungsgemäßen Verfahrens; 4 a schematic representation of a feed network for implementing the method according to the invention;

5 qualitativ, eine erste Frequenzbandbreite, wie sie im ersten Betriebsmodus abgestrahlt wird; 5 qualitatively, a first frequency bandwidth as it is emitted in the first operating mode;

6 eine zugehörige Impulsfolge; 6 an associated pulse train;

7 qualitativ, eine zweite Frequenzbandbreite, wie sie im zweiten Betriebsmodus abgestrahlt wird; und 7 qualitatively, a second frequency bandwidth as it is emitted in the second operating mode; and

8 eine zugehörige Impulsfolge. 8th an associated pulse train.

Die Ziffer 10 in der 1 bezeichnet die schematische Gesamtansicht eines Radarsystems mit einem Gehäuse 12, das von einem Deckel 14 abgeschlossen wird. Die gestrichelten Linien 15 geben die Ausrichtung oder Anordnung von einzelnen Strahlungsflächen innerhalb des Gehäuses 12 an. Die Ziffer 16 bezeichnet ein Anschlusselement, über das dem Radarsystem 10 beispielsweise eine Versorgungsspannung zugeführt wird und/oder über das das Radarsystem 10 Signale an Steuergeräte eines Kraftfahrzeugs ausgibt oder Signale von Steuergeräten und/oder Sensoren empfängt. Der mit der Ziffer 17 bezeichnete Pfeil gibt die Richtung der Längsachse des Kraftfahrzeugs an.The digit 10 in the 1 denotes the schematic overall view of a radar system with a housing 12 that of a lid 14 is completed. The dashed lines 15 give the orientation or arrangement of individual radiation surfaces within the housing 12 on. The digit 16 denotes a connection element through which the radar system 10 for example, a supply voltage is supplied and / or via which the radar system 10 Outputs signals to control units of a motor vehicle or receives signals from control units and / or sensors. The one with the number 17 The arrow indicates the direction of the longitudinal axis of the motor vehicle.

Die Orientierung des Radarsystems 10 relativ zur Richtung 17 der Längsachse stellt eine typische Einbaulage des Radarsystems 10 bei einer Kraftfahrzeug-Anwendung dar. Die Erfindung ist aber selbstverständlich nicht auf eine solche relative Ausrichtung des Radarsystems 10 zur Richtung 17 der Längsachse des Kraftfahrzeugs beschränkt.The orientation of the radar system 10 relative to the direction 17 the longitudinal axis represents a typical installation position of the radar system 10 in a motor vehicle application. Of course, the invention is not based on such a relative orientation of the radar system 10 to the direction 17 the longitudinal axis of the motor vehicle is limited.

2 zeigt das Radarsystem 10 nach 1 im Teilschnitt. Dabei bezeichnet die Ziffer 18 ein Speisenetzwerk, das mit dem Anschlusselement 16 aus 1 in Verbindung steht und auf der ersten Seite 20 eines Hochfrequenzsubstrates 22 angeordnet ist. Eine metallische Massefläche 24 ist auf der zweiten Seite 26 des Hochfrequenzsubstrates 22 angeordnet. Das Radarsystem 10 weist ferner wenigstens eine Strahlungsfläche 28 (Patch) auf, die über eine Apertur 30 in der metallischen Massefläche 24 und über ein zwischen der Massefläche 24 und der Strahlungsfläche 28 angeordnetes Dielektrikum 32 von dem Speisenetzwerk 18 zur Abstrahlung elektromagnetischer Wellen angeregt wird. Die Strahlungsfläche 28 ist fest mit dem Gehäuse 12 verbunden und dort gegenüber der Apertur 30 angeordnet. 2 shows the radar system 10 to 1 in partial section. The number denotes 18 a dining network that connects to the connector 16 out 1 communicates and on the first page 20 of a high frequency substrate 22 is arranged. A metallic ground plane 24 is on the second page 26 of the high frequency substrate 22 arranged. The radar system 10 also has at least one radiation surface 28 (Patch) on that over an aperture 30 in the metallic ground plane 24 and over between the ground plane 24 and the radiation area 28 arranged dielectric 32 from the dining network 18 is excited to emit electromagnetic waves. The radiation area 28 is fixed to the housing 12 connected and there opposite the aperture 30 arranged.

Zwischen der Massefläche 24 und dem Gehäuse 12 ist eine Verstärkungsstruktur 34 angeordnet, deren Dicke 36 den Abstand 38 der Massefläche 24 von der Strahlungsfläche 28 definiert. Eine Ausnehmung 40 in der Verstärkungsstruktur 34 definiert ein Luftvolumen 32 zwischen der Strahlungsfläche 28 und der Massefläche 24. Das Luftvolumen 32 stellt das Dielektrikum zwischen der Massefläche 24 und der Strahlungsfläche 28 dar. Bei der erfindungsgemäßen Umschaltung zwischen verschiedenen Betriebsmodi kann bereits dieses einfache Radarsystem gleichermaßen nahe und ferne Objekte erfassen.Between the ground plane 24 and the housing 12 is a reinforcement structure 34 arranged whose thickness 36 the distance 38 the ground plane 24 from the radiation area 28 Are defined. A recess 40 in the reinforcement structure 34 defines an air volume 32 between the radiation area 28 and the ground plane 24 , The air volume 32 places the dielectric between the ground plane 24 and the radiation area 28 When switching between different operating modes according to the invention, this simple radar system can detect objects that are both close and distant.

3 zeigt eine schematische Schnittdarstellung eines schichtweise strukturierten Blocks mit nach dem Yagi-Prinzip angeordneten Metallschichten, wie er bei einer Ausgestaltung der Erfindung die Strahlungsflächen (Patches) der 2 ersetzt. Dieses Radarsystem für Automobil-Anwendungen ist in einer kostengünstigen Weise realisierbar und ist wegen seiner Richtwirkung, besonders zur Detektion naher und ferner Objekte geeignet, wenn es die erfindungsgemäße Umschaltung zwischen mehreren Betriebsmodi ausführt. Eine Yagi-Antenne stellt bekanntlich einen Längsstrahler aus mehreren Dipolen dar, bei dem die Ströme, die für eine gewünschte Richtwirkung erforderlich sind, durch Strahlungskopplung erzeugt werden. Durch das Ersetzen von Metall-Patches des per se bekannten Radarsensors durch eine oder mehrere geschichtete Blockstrukturen wird die stärkere Richtwirkung erzielt. 3 shows a schematic sectional illustration of a layer-structured block with metal layers arranged according to the Yagi principle, as it does the radiation surfaces (patches) of the invention in one embodiment of the invention 2 replaced. This radar system for automotive applications can be implemented in a cost-effective manner and, because of its directional effect, is particularly suitable for the detection of close and distant objects if it carries out the switching according to the invention between several operating modes. A Yagi antenna is known to be a longitudinal radiator made of several dipoles, in which the currents that are required for a desired directivity are generated by radiation coupling. The stronger directivity is achieved by replacing metal patches of the radar sensor known per se with one or more layered block structures.

Die Ziffer 42 bezeichnet einen schichtweise strukturierten Block, der nach dem Yagi-Prinzip angeordnete Metallschichten 44, 46, 48 und 50 aufweist. Die Metallschichten 44, 46, 48 und 50 sind in dielelektrische Schichten 52, 54, 56, 58 und 60 eingebettet. Die Anordnung der Metallschichten 44, 46, 48 und 50 stellt eine Yagi-Anordnung dar.The digit 42 denotes a block structured in layers, the metal layers arranged according to the Yagi principle 44 . 46 . 48 and 50 having. The metal layers 44 . 46 . 48 and 50 are in dielectric layers 52 . 54 . 56 . 58 and 60 embedded. The arrangement of the metal layers 44 . 46 . 48 and 50 represents a Yagi arrangement.

Eine erste Metallschicht 44 ist über eine erste dielektrische Schicht 52, die Apertur 30 in der metallischen Massefläche 24 und das Hochfrequenzsubstrat 22 mit dem Speisenetzwerk 18 gekoppelt. Das Speisenetzwerk 18 regt elektrische Schwingungen der in der ersten metallischen Fläche 52 an, die über weitere dielektrische Schichten 54, 56, und 58 die weiteren metallischen Flächen 46, 48 und 50 anregen. Durch die Yagi-Anordnung wird die Richtwirkung der von den einzelnen metallischen Flächen abgestrahlten elektromagnetischen Wellen verstärkt. Der Pfeil 61 gibt die bevorzugte Abstrahlrichtung an.A first layer of metal 44 is over a first dielectric layer 52 who have favourited Aperture 30 in the metallic ground plane 24 and the high frequency substrate 22 with the dining network 18 coupled. The dining network 18 stimulates electrical vibrations in the first metallic surface 52 which has more dielectric layers 54 . 56 , and 58 the other metallic surfaces 46 . 48 and 50 stimulate. The Yagi arrangement reduces the directivity of the individual metallic surfaces radiated electromagnetic waves amplified. The arrow 61 indicates the preferred direction of radiation.

Ergänzend können weitere metallische Schichten mit dem Speisenetzwerk 18 gekoppelt sein. Bei phasenrichtiger Einspeisung von hochfrequenter elektromagnetischer Energie an mehreren in Abstrahlrichtung hintereinander liegenden Metallflächen wird die Richtwirkung eines Blocks 42 erhöht. Eine solche Mehrfacheinspeisung kann durch eine zusätzlich zur Kopplung über die Apertur 30 vorhandene elektrisch leitende Verbindung eines Speisenetzwerkanschlusses mit einem Anschluss an einer weiteren Metallfläche realisiert werden.In addition, other metallic layers can be added to the dining network 18 be coupled. With the in-phase feeding of high-frequency electromagnetic energy on several metal surfaces one behind the other in the direction of radiation, the directivity of a block becomes 42 elevated. Such a multiple feed can be achieved by an additional coupling via the aperture 30 existing electrically conductive connection of a feed network connection can be realized with a connection on a further metal surface.

In der 3 sind die Metallschichten äquidistant in die Keramik eingebettet. Diese Anordnung ist jedoch nicht zwingend. Die Metallschichten des schichtweise strukturierten Blocks 42 können auch wenigstens bereichsweise muldenförmig (konkav) ausgestaltet sein, wobei die konkave Mulde zur Abstrahlrichtung 61 weist. Bevorzugt ist auch, dass der schichtweise strukturierte Block sich mit zunehmender Entfernung von der Ankopplung an das Speisenetzwerk verjüngt.In the 3 the metal layers are embedded equidistantly in the ceramic. However, this arrangement is not mandatory. The metal layers of the block structured in layers 42 can also have a trough-shaped (concave) design, at least in some areas, the concave trough being directed toward the radiation direction 61 has. It is also preferred that the layer-structured block tapers with increasing distance from the coupling to the feed network.

Diese Ausgestaltungen erhöhen die Richtwirkung eines schichtweise strukturierten Blocks 42 mit nach dem Yagi-Prinzip angeordneten Metallschichten 44, 46, 48, 50 weiter.These configurations increase the directivity of a block structured in layers 42 with metal layers arranged according to the Yagi principle 44 . 46 . 48 . 50 further.

Das gilt sowohl für jede Einzelmaßnahme als auch für jede Kombination dieser Maßnahmen.The applies to both every single measure for as well any combination of these measures.

Ferner kann die Anregung der weiter außen liegenden Metallflächen verbessert werden, wenn nahe der Einspeisung hochfrequenter elektromagnetischer Energie angeordnete Metallflächen 44, 46 dichter gestaffelt sind als weiter entfernt angeordnete Metallflächen 48, 50.Furthermore, the excitation of the metal surfaces lying further outside can be improved if metal surfaces are arranged near the feed of high-frequency electromagnetic energy 44 . 46 are staggered than metal surfaces located further away 48 . 50 ,

Für die Herstellung der dielektrischen Schichten 52, 54, 56, 58 und 60 wird Keramikmaterial bevorzugt, da die hohe Dielektrizitätskonstante von Keramik die Wellenlänge der innerhalb des Block 42 übertragenen elektromagnetischen Wellen stark verringert. Daraus ergibt sich, dass relativ viele Metallschicht/Keramik-Wechsellagen hintereinander angeordnet werden können, ohne dass die Höhe der Blöcke 42 zu groß wird. Auf diese Weise wird bereits mit einem einzigen Block 42 eine verbesserte Richtwirkung erzielt.For the production of the dielectric layers 52 . 54 . 56 . 58 and 60 ceramic material is preferred because the high dielectric constant of ceramic is the wavelength of the inside the block 42 transmitted electromagnetic waves greatly reduced. The result of this is that a relatively large number of metal layer / ceramic alternating layers can be arranged one behind the other without the height of the blocks 42 gets too big. This way you will be using a single block 42 achieved an improved directivity.

Zur weiteren Verbesserung der Richtwirkung können mehrere solcher Yagi-Blöcke 42 miteinander zu Gruppen gekoppelt werden. Bei phasenrichtiger Ansteuerung der einzelnen Blöcke 42 innerhalb einer Gruppe ergibt sich eine konstruktive Interferenz der von den einzelnen Yagi-Blöcken 42 ausgehenden elektromagnetischen Wellen, was zu der verbesserten Richtwirkung führt.To further improve the directivity, several such Yagi blocks can be used 42 be linked together to form groups. With correct control of the individual blocks 42 Within a group there is constructive interference from the individual Yagi blocks 42 outgoing electromagnetic waves, which leads to the improved directivity.

Weiter kann die Richtwirkung dadurch erhöht werden, dass mehrere solcher phasengekoppelten Gruppen konstruktive Interferenzen erzeugen.Further the directivity can be increased by the fact that several such generate phase-locked groups constructive interference.

Jeder Block 42 wird bevorzugt mit der LTCC (Low Temperature Cofired Ceramic) Technologie hergestellt.Every block 42 is preferably manufactured using LTCC (Low Temperature Cofired Ceramic) technology.

Diese Technologie ist besonders gut zur Herstellung monolithischer Strukturen aus Keramik mit integrierten Metallschichten geeignet. Im Rahmen der LTCC-Technologie wird zunächst eine Keramikgrünfolie hergestellt, die einen organischen Binder enthält und die Glaskeramik aufweist. Glaskeramik besteht aus einem Keramikmaterial und einem Glasmaterial. Anschließend werden Öffnungen in der Keramikgrünfolie erzeugt und mit den späteren metallischen Schichten gefüllt. Dann werden die Keramikgrünfolien mit den metallischen Schichten übereinandergestapelt und zu einem Verbund laminiert. Der Verbund wird dann zu einem Block mit monolithischem Vielschichtaufbau gesintert.This Technology is particularly good for making monolithic structures made of ceramic with integrated metal layers. As part of the LTCC technology is first a ceramic green sheet produced, which contains an organic binder and has the glass ceramic. Glass ceramic consists of a ceramic material and a glass material. Subsequently become openings in the ceramic green sheet generated and with the later metallic layers filled. Then the ceramic green sheets stacked with the metallic layers and laminated into a composite. The composite then becomes a block sintered with monolithic multilayer structure.

Nach dem Sinterprozess ist die Antenne aus den metallischen Schichten 44, 46, 48 und 50 in der Keramik des Mehrschichtkörpers des Blocks 42 eingebettet. Die Abmessung der Antenne, also die Höhe des Schichtstapels, hängt von der Dielektrizitätskonstante der Keramik ab. Je höher die Dielektrizitätskonstante der Keramik ist, desto kleiner ist die Höhe des Blocks 42.After the sintering process, the antenna is made of the metallic layers 44 . 46 . 48 and 50 in the ceramic of the multilayer body of the block 42 embedded. The dimension of the antenna, i.e. the height of the layer stack, depends on the dielectric constant of the ceramic. The higher the dielectric constant of the ceramic, the smaller the height of the block 42 ,

4 zeigt ein Speisenetzwerk 18, das den Block 42 oder, bei einem Radarsystem 10 nach 2, Strahlungsflächen 28 anregt. Dabei ist das Speisenetzwerk 18 in der Form von Funktionsblöcken dargestellt, die als diskrete Schaltungsmodule oder als Programmmodule realisiert sein können. Eine Realisierung als Programmmodul kann beispielsweise durch eine entsprechende Steuerung eines Rechnerports dargestellt werden. 4 shows a dining network 18 that the block 42 or, with a radar system 10 to 2 , Radiant areas 28 stimulates. Here is the dining network 18 represented in the form of function blocks, which can be implemented as discrete circuit modules or as program modules. An implementation as a program module can be represented, for example, by a corresponding control of a computer port.

Das Speisenetzwerk weist einen Schalter 62 auf, der von einer Steuerung 64 betätigt wird. In der gezeichneten Schaltstellung a verbindet der Schalter 62 einen ersten Signalgenerator 66 mit einem Antennenblock 42 oder Strahlungsflächen 28. In der zweiten Schaltstellung b verbindet der Schalter 62 einen zweiten Signalgenerator 68 mit einem Antennenblock 42 oder Strahlungsflächen 28. Beide Signalgeneratoren 66, 68 erzeugen gepulste Signale zur Antennenanregung mit gleicher Frequenz, aber unterschiedlichen Pulslängen.The feed network has a switch 62 on that from a controller 64 is operated. In the switch position a shown, the switch connects 62 a first signal generator 66 with an antenna block 42 or radiation surfaces 28 , In the second switch position b the switch connects 62 a second signal generator 68 with an antenna block 42 or radiation surfaces 28 , Both signal generators 66 . 68 generate pulsed signals for antenna excitation with the same frequency but different pulse lengths.

Der erste Signalgenerator 66 regt die Antenne aus Block 42 oder Strahlungsfläche 28 im ersten Betriebsmodus an. Entsprechend regt der zweite Signalgenerator 68 die Antenne im weiteren Betriebsmodus an. Die Umschaltung zwischen beiden Betriebsmodi kann rein zeitgesteuert erfolgen. In diesem Fall entspricht die Steuerung 64 im Wesentlichen einer beispielsweise rechnertaktgesteuerten Uhr mit einem Auslösemechanismus. Alternativ kann die Umschaltung aber auch programmgesteuert in bedarfsgerechter Weise erfolgen. Eine bedarfsgerechte Steuerung kann beispielsweise darin bestehen, dass bei höheren Fahrzeuggeschwindigkeiten die Detektion weiter entfernter Objekte im weiteren Betriebsmodus gegenüber der Nahfeldüberwachung im ersten Betriebsmodus bevorzugt wird. Dazu werden der Steuerung Parameter übergeben, die den Bedarf signalisieren. Ein typisches Beispiel eines solchen Parameters ist die Fahrzeuggeschwindigkeit, die von einem Geschwindigkeitsgeber 70 bereitgestellt wird. Diese Steuerung kann in das Radarsystem 10 nach 1 integriert sein. Alternativ kann eine separate Steuerung in ein Steuergerät integriert sein, das mit dem Radarsystem 10 über das Anschlusselement 16 kommuniziert.The first signal generator 66 excites the antenna from block 42 or radiation area 28 in the first operating mode. The second signal generator accordingly excites 68 the antenna continues to operate mode on. Switching between the two operating modes can be time-controlled. In this case the control corresponds 64 essentially a computer clock controlled clock with a trigger mechanism, for example. Alternatively, the switchover can also take place in a program-controlled manner in a manner that is appropriate to the requirements. A need-based control can consist, for example, in that, at higher vehicle speeds, the detection of objects further away in the further operating mode is preferred to the near field monitoring in the first operating mode. For this purpose, parameters are transferred to the control that signal the need. A typical example of such a parameter is the vehicle speed generated by a speed sensor 70 provided. This control can be in the radar system 10 to 1 be integrated. Alternatively, a separate controller can be integrated in a control unit that is connected to the radar system 10 via the connection element 16 communicated.

In der 5 ist die im ersten Betriebsmodus ausgestrahlte Bandbreite 72 qualitativ dargestellt. 6 zeigt qualitativ eine zugehörige Impulsfolge 74 aus Einzelimpulsen 76, wie sie vom ersten Signalgenerator 66 des Speisenetzwerks 18 bereitgestellt wird. Die Einzelimpulse 74 sind vergleichsweise kurz. Entsprechend ist die zugehörige Frequenzbandbreite nach dem Zeit-Bandbreitengesetz relativ groß.In the 5 is the bandwidth broadcast in the first operating mode 72 represented qualitatively. 6 shows qualitatively an associated pulse train 74 from individual impulses 76 as from the first signal generator 66 of the dining network 18 provided. The individual impulses 74 are comparatively short. Accordingly, the associated frequency bandwidth is relatively large according to the time-bandwidth law.

7 zeigt dagegen in qualitativer Form die im zweiten Betriebsmodus ausgestrahlte Frequenzbandbreite 78. 8 zeigt qualitativ eine zugehörige Impulsfolge 80 aus Einzelimpulsen 82, wie sie vom zweiten Signalgenerator 68 des Speisenetzwerks 18 bereitgestellt wird. Die Einzelimpulse 72 sind vergleichsweise lang. Entsprechend ist die zugehörige Frequenzbandbreite nach dem Zeit-Bandbreitengesetz relativ groß. 7 on the other hand shows in qualitative form the frequency bandwidth broadcast in the second operating mode 78 , 8th shows qualitatively an associated pulse train 80 from individual impulses 82 as from the second signal generator 68 of the dining network 18 provided. The individual impulses 72 are comparatively long. Accordingly, the associated frequency bandwidth is relatively large according to the time-bandwidth law.

Claims (12)

Radarsystem (10) für Automobilanwendungen, das in einem ersten Betriebsmodus eine gepulste Strahlung mit einer ersten Pulslänge und einer ersten Frequenzbandbreite (72) abstrahlt, dadurch gekennzeichnet, dass das Radarsystem (10) in einem weiteren Betriebsmodus eine gepulste Strahlung mit einer zweiten Pulslänge und einer zweiten Frequenzbandbreite (78) abstrahlt.Radar system ( 10 ) for automotive applications which, in a first operating mode, emits pulsed radiation with a first pulse length and a first frequency bandwidth ( 72 ) radiates, characterized in that the radar system ( 10 ) in a further operating mode, pulsed radiation with a second pulse length and a second frequency bandwidth ( 78 ) emits. Radarsystem (10) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass im ersten Betriebsmodus Strahlung mit einer vergleichsweise kürzeren Pulslänge abgestrahlt wird und dass im weiteren Betriebsmodus Strahlung mit einer vergleichsweise längeren Pulslänge abgestrahlt wird.Radar system ( 10 ) according to claim 1, characterized in that in the first operating mode radiation is emitted with a comparatively shorter pulse length and in the further operating mode radiation is emitted with a comparatively longer pulse length. Radarsystem (10) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass in dem ersten Betriebsmodus mit einer anderen mittleren Leistung abgestrahlt wird als in dem weiteren Betriebsmodus.Radar system ( 10 ) according to claim 1 or 2, characterized in that in the first operating mode is emitted with a different average power than in the further operating mode. Radarsystem (10) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass in dem weiteren Betriebsmodus eine im Vergleich zum ersten Betriebsmodus größere mittlere Leistung abgestrahlt wird.Radar system ( 10 ) according to claim 3, characterized in that in the further operating mode a larger average power is emitted compared to the first operating mode. Radarsystem (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittenfrequenz der ersten Frequenzbandbreite (72) mit der Mittenfrequenz der zweiten Frequenzbandbreite (78) übereinstimmt.Radar system ( 10 ) according to one of the preceding claims, characterized in that the center frequency of the first frequency bandwidth ( 72 ) with the center frequency of the second frequency bandwidth ( 78 ) matches. Radarsystem (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die weitere Frequenzbandbreite im ISM-Band bei 24 GHz liegt.Radar system ( 10 ) according to one of the preceding claims, characterized in that the further frequency bandwidth in the ISM band is 24 GHz. Radarsystem (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem ersten Betriebsmodus und dem zweiten Betriebsmodus zyklisch gesteuert umgeschaltet wird.Radar system ( 10 ) according to one of the preceding claims, characterized in that there is a cyclically controlled switchover between the first operating mode and the second operating mode. Radarsystem (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem ersten Betriebsmodus und dem zweiten Betriebsmodus bedarfsgesteuert umgeschaltet wird.Radar system ( 10 ) according to one of the preceding claims, characterized in that there is a demand-controlled switch between the first operating mode and the second operating mode. Radarsystem (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Radarsystem (10) eine Antenne mit wenigstens einem schichtweise strukturierten Block (42) besitzt, der nach dem Yagi-Prinzip angeordnete Metallschichten (44, 46, 48, 50) aufweist, die jeweils durch eine dielektrische Zwischenschicht (54, 56, 58) voneinander getrennt sind, wobei wenigstens eine der Metallschichten (44, 46, 48, 50) durch ein Speisenetzwerk (18) mit einer Radarfrequenz erregt wird.Radar system ( 10 ) according to one of the preceding claims, characterized in that the radar system ( 10 ) an antenna with at least one block structured in layers ( 42 ) which has metal layers arranged according to the Yagi principle ( 44 . 46 . 48 . 50 ), each with a dielectric intermediate layer ( 54 . 56 . 58 ) are separated from one another, at least one of the metal layers ( 44 . 46 . 48 . 50 ) through a dining network ( 18 ) is excited with a radar frequency. Verfahren zur Steuerung eines Radarsystems (10) für Automobilanwendungen in einem ersten Betriebsmodus zur Abstrahlung einer gepulsten Strahlung mit einer ersten Pulslänge und einer ersten Frequenzbandbreite (72), dadurch gekennzeichnet, dass das Radarsystem (10) in einen weiteren Betriebsmodus geschaltet wird, in dem das Radarsystem eine gepulste Strahlung mit einer zweiten Pulslänge und einer zweiten Frequenzbandbreite (78) abstrahlt.Method for controlling a radar system ( 10 ) for automotive applications in a first operating mode for emitting a pulsed radiation with a first pulse length and a first frequency bandwidth ( 72 ), characterized in that the radar system ( 10 ) is switched to a further operating mode in which the radar system emits pulsed radiation with a second pulse length and a second frequency bandwidth ( 78 ) emits. Verfahren nach Anspruch 8, gekennzeichnet durch eine zyklisch gesteuert erfolgende Umschaltung zwischen dem ersten Betriebsmodus und dem zweiten Betriebsmodus.A method according to claim 8, characterized by a cyclically controlled switchover between the first Operating mode and the second operating mode. Verfahren nach Anspruch 8, gekennzeichnet durch eine bedarfsgerecht gesteuert erfolgende Umschaltung.A method according to claim 8, characterized through a changeover that is controlled according to need.
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