Beschreibung

Die vorgestellte Erfindung betrifft eine Antennenanordnung, einen Radarsensor und ein Fahrzeug.

Antennenanordnungen mit mehreren Antennen können in einer sogenannten „Multiple Input Multiple Output“ (MIMO) Konfiguration zur gerichteten Abstrahlung von Strahlen mittels sogenanntem „Beamforming“ verwendet werden, indem eine Sendeleistung einzelner Antennen gegenüber anderen Antennen erhöht und/oder zeitlich versetzt wird.

Ferner sind im Fahrzeugbereiche MIMO-Radaranwendungen bekannt, die zum Erfassen von Objekten in einer Umgebung eines Fahrzeugs eingesetzt werden.

Das Strahlungsmuster der meisten Antennen zeigt ein Muster von "Keulen" in verschiedenen Winkeln, Richtungen, in denen die abgestrahlte Signalstärke ein Maximum erreicht, getrennt durch "Nullen", d.h. Winkel, bei denen die abgestrahlte Signalstärke auf Null abfällt.

Bei einer Richtantenne, bei der das Ziel darin besteht, Strahlungswellen in eine Richtung zu emittieren, ist die Keule in dieser Richtung so ausgelegt, dass sie eine größere Feldstärke als die anderen Keulen hat; dies ist die "Hauptkeule". Die anderen Keulen werden "Nebenkeulen" bzw. sidelobes genannt und repräsentieren normalerweise unerwünschte Strahlung in unerwünschten Richtungen.

Je länger die Antenne im Verhältnis zur Funkwellenlänge ist, desto mehr Keulen hat ihr Strahlungsmuster. Bei Sendeantennen verschwendet übermäßige Nebenkeulenstrahlung Energie und kann andere Geräte stören. Ein weiterer Nachteil besteht darin, dass vertrauliche Informationen von unbeabsichtigten Empfängern abgefangen werden können. Bei Empfangsantennen können Nebenkeulen Störsignale aufnehmen und den Rauschpegel im Empfänger erhöhen.

Die Leistungsdichte in den Nebenkeulen ist im Allgemeinen viel geringer als die im Hauptstrahl. Es ist im Allgemeinen wünschenswert, den Nebenkeulenpegel (SLL) zu minimieren, der in Dezibel relativ zur Spitze des Hauptstrahls gemessen wird. Die Hauptkeule und die Nebenkeulen treten sowohl beim Senden als auch beim Empfangen auf.

Da das Fernfeld-Strahlungsmuster einer Antenne eine Fourier-Transformation ihrer Aperturverteilung ist, haben die meisten Antennen im Allgemeinen Nebenkeulen.

Vor diesem Hintergrund ist es eine Aufgabe der vorgestellten Erfindung, eine Antennenanordnung für ein Fahrzeug bereitzustellen, die möglichst kleine Nebenkeulen bedingt.

Es wird somit gemäß einem ersten Aspekt der vorgestellten Erfindung eine Antennenanordnung für ein Fahrzeug vorgestellt.

Die vorgestellte Antennenanordnung umfasst eine Vielzahl Antennen, wobei die Vielzahl Antennen eine Vielzahl Senderantennen zum Aussenden von Strahlen und eine Vielzahl Empfangsantennen zum Empfangen von durch jeweilige Senderantennen ausgesendeten Strahlen umfasst.

Die Vielzahl Senderantennen umfasst eine erste Senderantenne, eine zweite Senderantenne und eine dritte Senderantenne.

Die Antennenanordnung umfasst ferner eine Vielzahl Empfangsantennen, wobei die Vielzahl Empfangsantennen eine erste Empfangsantenne, eine zweite Empfangsantenne, eine dritte Empfangsantenne und eine vierte Empfangsantenne umfasst.

Unter einer Keule ist im Kontext der vorgestellten Erfindung ein Verlauf von Werten zu verstehen, der einem Ausschlag, d.h. einem scharfen Anstieg und Abfall der Werte entspricht.

Die vorgestellte Antennenanordnung umfasst eine Konfiguration von drei Senderantennen und vier Empfängerantennen, die relativ zueinander ausgerichtet bzw. relativ zueinander auf einer Azimuthebene angeordnet sind.

Insbesondere dient die vorgestellte Antennenanordnung zum Senden und Empfangen von Radarstrahlen, sodass anhand einer Laufzeit der Radarstrahlen auf in einer Umgebung der Antennenanordnung befindliche Objekte bzw. deren Ausrichtung relativ zu der Antennenanordnung geschlossen werden kann. Durch die Konfiguration der vorgestellten Antennenanordnung wird ein Strahlungsmuster mit besonders kleinen Nebenkeulen erreicht, die eine Stärke der Nebenkeulen auf unter 10 ^-3 dBi drückt und eine Falscherkennung im Bereich der Nebenkeulen entsprechend senkt.

Es kann vorgesehen sein, dass die Vielzahl Antennen entlang einer Azimuthebene in einem Raster angeordnet sind, das sich über Rasterpunkte von 0 bis 16 erstreckt, wobei das Raster in Vielfache eines Azimuthfaktors aufgeteilt ist, wobei der Azimuthfaktor einem Wert zwischen 0,8 und 2, multipliziert mit der Hälfte einer jeweiligen Wellenlänge, mit der die Antennenordnung arbeitet entspricht.

Eine Verödung jeweiliger Antennen der vorgestellten Antennenanordnung kann besonders exakt in Relation zu einer jeweiligen Wellenlänge (Lambda) mit der die Antennenanordnung betrieben wird, angegeben werden.

Eine Einteilung einer Azimuthebene in ein Raster mit 16 Rasterpunkten bedingt eine Aufteilung der Azimuthebene in 16tel Teile, wobei ein Teil einem Wert zwischen 0,8 und 2, multipliziert mit der Hälfte einer jeweiligen Wellenlänge entspricht.

Es kann vorgesehen sein, dass in einer ersten Konfiguration die erste Senderantenne an einem Rasterpunkt 0, die zweite Senderantenne an einem Rasterpunkt 6 und die dritte Senderantenne an einem Rasterpunkt 16, die erste Empfangsantenne an einem Rasterpunkt 0, die zweite Empfangsantenne (Rx1) an einem Rasterpunkt 4 oder 5, die dritte Empfangsantenne (Rx2) an einem Rasterpunkt 7 oder 8, und die vierte Empfangsantenne (Rx3) an einem Rasterpunkt 12 angeordnet sind.

Es hat sich in Versuchen gezeigt, dass eine Konfiguration, bei der jeweils eine Senderantenne an einem Extrempunkt bzw. einem Ende der Azimuthebene angeordnet ist und eine weitere Senderantenne zwischen den Enden und relativ zu jeweiligen Empfangsantennen angeordnet ist, zu besonders kleinen Nebenkeulen führt. Dabei hat sich eine Konfiguration, bei der die weitere zwischen den Enden angeordnete Senderantenne angeordnete Senderantenne in einem Bereich angeordnet ist, der auf der Ebene der Empfangsantennen an zwei mittlere Empfangsantennen angrenzt, als besonders geeignet zum Erzeugen eines Strahlungsfeldes mit schwachen bzw. kleinen Nebenkeulen erwiesen. Es kann weiterhin vorgesehen sein, dass in einer zweiten Konfiguration die erste Senderantenne an einem Rasterpunkt 0, die zweite Senderantenne an einem Rasterpunkt 10 und die dritte Senderantenne an einem Rasterpunkt 16, die erste Empfangsantenne an einem Rasterpunkt 0, die zweite Empfangsantenne an einem Rasterpunkt 4 oder 5, die dritte Empfangsantenne an einem Rasterpunkt 7 oder 8, und die vierte Empfangsantenne an einem Rasterpunkt 12 angeordnet sind.

Die zweite Konfiguration entspricht im Wesentlichen einer Spieglung der ersten Konfiguration der vorgestellten Antennenanordnung und hat sich ebenfalls als besonders geeignet zum Erzeugen eines Strahlungsfeldes mit schwachen bzw. kleinen Nebenkeulen erwiesen.

Es kann vorgesehen sein, dass die Antennenanordnung eine Multiple Input Multiple Output (MIMO) Anordnung ist und ein Steuergerät umfasst, das dazu konfiguriert ist, anhand von durch die Vielzahl Senderantennen abgestrahlten und durch die Vielzahl Empfangsantennen empfangenen Strahlen eine Ausrichtung der Antennenanordnung relativ zu jeweiligen Objekten in einer Umgebung der Antennenanordnung zu ermitteln.

Da die vorgestellte Antennenanordnung besonders kleine Nebenkeulen und eine entsprechend geringe Falscherkennung von Strahlen zeigt, eignet sich diese für eine besonders exakte Bestimmung einer Ausrichtung der Antennenanordnung bzw. eines jeweiligen die Antennenanordnung umfassenden Systems, relativ zu jeweiligen Objekten in einer Umgebung der Antennenanordnung.

Es kann weiterhin vorgesehen sein, dass das Steuergerät dazu konfiguriert ist, ein Beamforming auf Grundlage einer Fouriertransformation von durch die Vielzahl Antennen ermittelten Signalen durchzuführen.

Mittels eines sogenannten „Beamformings“, d.h. einer Prozedur zum Ausrichten von ausgesendeter Strahlung, die auf Grundlage einer Fouriertransformation ausgewertet wird, kann eine besonders recheneffiziente Bestimmung einer Ausrichtung der Antennenanordnung relativ zu jeweiligen Objekten in einer Umgebung der Antennenanordnung durchgeführt werden.

Es kann weiterhin vorgesehen sein, dass die Vielzahl Senderantennen über eine erste Vielzahl Elevationsebenen verteilt angeordnet sind. Über eine Höhe der Antennenanordnung, d.h. eine Elevationsebene der Antennenanordnung hinweg verteilte Senderantennen haben sich in Versuchen als besonders vorteilhaft beim Erzeugen eines Strahlenfelds mit besonders kleinen bzw. schwachen Nebenkeulen erwiesen.

Es kann weiterhin vorgesehen sein, dass die Vielzahl Empfangsantennen über eine zweite Vielzahl Elevationsebenen verteilt angeordnet sind.

Über eine Höhe der Antennenanordnung, d.h. eine Elevationsebene der Antennenanordnung hinweg verteilte Empfangsantennen haben sich in Versuchen als besonders vorteilhaft beim Erzeugen eines Strahlenfelds mit besonders kleinen bzw. schwachen Nebenkeulen erwiesen. Dabei kann sich eine Höhe bzw. eine Elevationsebene in der die Empfangsantennen verteilt sind, von einer Höhe bzw. einer Elevationsebene in der die Senderantennen angeordnet sind, unterscheiden.

Es kann weiterhin vorgesehen sein, dass die Vielzahl Antennen Radarantennen sind.

Radarantennen, d.h. zum Aussenden bzw. Empfangen von Radarwellen konfigurierte Antennen haben sich in Versuchen als besonders geeignet zum Bestimmen einer Position der Antennenanordnung relativ zu in einer Umgebung der Antennenanordnung befindlichen Objekten erwiesen. Ferner haben sich Radarantennen als besonders geeignet für einen Einsatz im Straßenverkehr, bspw. zur Steuerung eines Fahrzeugs, erwiesen.

Gemäß einem zweiten Aspekt betrifft die vorgestellte Erfindung ein Fahrzeug, das eine mögliche Ausgestaltung der vorgestellten Antennenanordnung umfasst.

Gemäß einem weiteren Aspekt betrifft die Erfindung einen Radarsensor mit einer Antennenanordnung gemäß vorangehender Beschreibung.

Anhand der beigefügten Zeichnungen wird die Erfindung nachfolgend näher erläutert. Dabei zeigt:

Fig. 1 eine mögliche Konfiguration der vorgestellten Antennenanordnung,

Fig. 2 ein Strahlungsmuster, dass durch die Antennenanordnung gemäß Fig. 2 ermittelt wurde, Fig. 3 eine mögliche Ausgestaltung des vorgestellten Fahrzeugs.

In Fig.1 ist ein Raster 100 dargestellt, das sich in Längsrichtung über eine Azimuthebene einer Antennenanordnung und Querrichtung über Elevationsebenen der Antennenanordnung erstreckt. In dem Raster 100 markiert sind: eine erste Senderantenne (TxO), eine zweite Senderantenne (Tx1), eine dritte Senderantenne (Tx2), eine erste Empfangsantenne (RxO), eine zweite Empfangsantenne (Rx1), eine dritte Empfangsantenne (Rx2) und eine vierte Empfangsantenne (Rx3).

In Fig. 2 ist ein Diagramm 200 dargestellt, das sich auf seiner Abszisse über die Zeit und auf seiner Ordinate über eine Richtwirkung in dBi aufspannt.

Anhand eines Verlaufs 201 ist gut erkennbar, dass eine Hauptkeule 203 deutlich höher ausschlägt als jeweilige Seitenkeulen 205, sodass die Hauptkeule besonders verlässlich als solche erkannt und Falscherkennungen durch Seitenkeulen 205 minimiert werden.

In Fig. 3 ist ein Fahrzeug 300 dargestellt. Das Fahrzeug 300 umfasst ein Abstandmesssystem 301 mit der Antennenanordnung 303 gemäß Fig. 1 .

Bezugszeichenliste

100 Raster

TxO erste Senderantenne

Tx1 zweite Senderantenne

Tx2 dritte Senderantenne

RxO erste Empfangsantenne

Rx1 zweite Empfangsantenne

Rx2 dritte Empfangsantenne

Rx3 vierte Empfangsantenne

200 Diagramm

201 Verlauf

203 Hauptkeule

205 Nebenkeule

300 Fahrzeug

301 Abstandsmesssystem

303 Antennenanordnung