Vorrichtung zum Senden und Empfangen von Radarstrahlung Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Senden und Empfangen von Radarstrahlung, bei der als Sende- und Empfangselement mindestens eine Patchantenne vorgesehen ist, die mit mindestens einem Mischerelement unmittelbar verbunden ist.

Stand der Technik Aus der EP 0685930 AI ist eine Radarsende-und Empfangsanordnung bekannt, bei der die Mikrowellenleistung eines frequenzmodulierten Oszillators auf eine Sendeantenne und einen Mischereingang ausgegeben wird und die Mikrowellenleistung, die von dem Ziel reflektiert wurde und von der Antenne empfangen wurde, auf einen zweiten Mischereingang gegeben wird. Die Trennung der Sende-und Empfangssignale geschieht bei dieser Anordnung über zwei Ringleitungskoppler, die untereinander mittels zweier Verbindungsleitungen verbunden sind.

Kern und Vorteile der Erfindung Der Kern der vorliegenden Erfindung ist es, eine Vorrichtung zum Senden und Empfangen von Radarstrahlung anzugeben, die

einfache Strukturen aufweist, einfach zu fertigen ist, niedrige Herstellungskosten aufweist sowie eine hohe Phasenrauschkorrelationsunterdrückung aufzeigt.

Erfindungsgemäß wird dieses durch die Merkmale des unabhängigen Anspruchs gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen und Ausgestaltungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Es ist vorteilhaft, dass das Sende-und Empfangselement, das als mindestens eine Patchantenne ausgebildet ist, mit mindestens einem Mischerelement unmittelbar verbunden ist, wobei das mindestens eine Mischerelement mit dem Zentrum der Patchantenne verbunden ist. Das Zentrum der Patchantenne ist in diesem Fall der Mittelpunkt der geometrischen Anordnung mit 1= (n+1) *X/2 für n=1, 2,3,..., als welche die Patchantenne ausgebildet ist.

Weiterhin ist es vorteilhaft, dass an zwei gegenüberliegenden Rändern der Patchantenne jeweils ein Mischerelement angeordnet ist. In dem Fall, dass die Patchantenne als Rechteck ausgebildet ist, ist es vorteilhaft, die beiden Mischerelemente an zwei gegenüberliegenden Kanten des Rechtecks anzubringen. Im Fall, dass die Patchantenne als Kreis oder Ellipse ausgebildet ist, ist es vorteilhaft, die Mischerelemente an zwei Randpunkten der Antenne so anzuordnen, dass sie sich diametral gegenüberliegen.

Weiterhin ist es vorteilhaft, dass als Sende-und Empfangselemente vorteilhafter Weise 2n Patchantennen mit n = 0, 1, 2,. .. vorgesehen sind, wobei diese 2n Patchantennen insbesondere in etwa auf einer gemeinsamen Geraden angeordnet sind und die 2n Patchantennen mittels symmetrischer 3dB-Leistungsteiler mit dem Sendeoszillator verbunden sind. Hierdurch ist es möglich, die Leistung des Sendeoszillators mit möglichst einfachen Mitteln gleichmäßig

auf alle Patchantennen zu verteilen ohne dass hierbei Verluste der Sendeoszillatorleistung auftreten.

Weiterhin ist es vorteilhaft, dass die Mischerelemente Dioden sind. Durch die Ausführung der Mischerelemente in Form von Mischerdioden wird eine preiswerte, einfach herzustellende, sowie bezüglich der räumlichen Abmessungen kompakte Bauform aufweisende Ausführung erreicht.

Weiterhin ist es vorteilhaft, dass die Abmessungen der Vorrichtung zum Senden und Empfangen von Mikrowellenstrahlung für den Frequenzbereich zwischen 75 und 80 GHz dimensioniert sind.

Weiterhin ist es vorteilhaft, dass die Vorrichtung zum Senden und Empfangen von Radarstrahlung in einem Kraftfahrzeugradarsystem zur adaptiven Abstands-und Geschwindigkeitsregelung eingesetzt wird. Ein System zur adaptiven Abstands-und Geschwindigkeitsregelung in einem Kraftfahrzeug misst den Abstand sowie die Relativgeschwindigkeit vorherfahrender Objekte und führt in deren Abhängigkeit eine Geschwindigkeitsregelung im Sinne einer Geschwindigkeitskonstantregelung bzw. einer Abstandskonstantregelung durch.

Weitere Merkmale, Anwendungsmöglichkeiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen der Erfindung, die in den Figuren der Zeichnung dargestellt sind. Dabei bilden alle beschriebenen oder dargestellten Merkmale für sich oder in beliebiger Kombination den Gegenstand der Erfindung, unabhängig von ihrer Zusammenfassung in den Patentansprüchen oder deren Rückbeziehung sowie unabhängig von ihrer Formulierung bzw. Darstellung in der Beschreibung bzw. in den Zeichnungen.

Zeichnungen Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand von Zeichnungen erläutert. Es zeigen Figur 1 eine mögliche Ausführung der Vorrichtung zum Senden und Empfangen von Radarstrahlung, Figur 2 eine Detailansicht einer ersten Ausführungsform der Vorrichtung, Figur 3 eine Detailansicht einer zweiten Ausführungsform, Figur 4 eine Schnittdarstellung der Detailansicht einer zweiten Ausführungsform, Figur 5 eine Detailansicht einer dritten Ausführungsform und Figur 6 eine Schnittdarstellung der Detailansicht einer dritten Ausführungsform.

Beschreibung von Ausführungsbeispielen In Figur 1 ist eine bevorzugte Ausführungsform einer Vorrichtung zum Senden und Empfangen von Radarstrahlung dargestellt, die in diesem Fall beispielhaft über vier Patchantennen verfügt. Zu erkennen ist der Sendeoszillator 1, der ein Sendesignal zur Verfügung stellt, das vorteilhafter Weise im Bereich von etwa 77 GHz liegt und das vorteilhafter Weise als frequenzmoduliertes Dauerstrichsignal (FMCW) oder als Pulssignal moduliert sein kann. Diese vom Sendeoszillator 1 bereitgestellte Sendeleistung wird über mehrere 3dB-Leistungsteiler auf mehrere Antennenzuführungen 6 aufgeteilt. Dabei wird die Anzahl der Patchantennen, die vorteilhafter Weise in etwa auf einer gemeinsamen Geraden liegen, vorteilhafter Weise so gewählt, dass diese über 3dB-Leistungsteiler versorgt werden können ohne dass hierbei Verluste entstehen. Dies bedeutet,

dass die Anzahl der Patchantennen vorteilhafter Weise zu 1, <BR> <BR> 2,4, 8,. .. gewählt wird, was sich auch als 2n mit<BR> n = 0, 1, 2,. .. schreiben lässt. Die Sendeleistungszuführungen 6 münden in die Patchantennen 3, die in Figur 1 als rechteckige Antennenflecken dargestellt sind und so verkippt wurden, dass in diesem Beispiel eine Diagonalpolarisierung der ausgesandten Welle entsteht. Die ausgesandte Radarwelle wird an Objekten im Erfassungsbereich des Radarsystems reflektiert und in Richtung der Sende-und Empfangsantennen 3 zurückreflektiert. Die Patchantennen 3, die sowohl als Sende-als auch als Empfangsantennen arbeiten, empfangen die reflektierte Radarstrahlung. Das empfangene, elektrische Signal wird mit dem momentan ankommenden Sendesignal auf dem Antennenpatch 3 gemischt und mittels der Mischerelemente 4, die in diesem Fall als Mischerdioden 4 ausgeführt sind, demoduliert. An den Diodenausgängen 5 lässt sich somit direkt das demodulierte Zwischenfrequenzsignal abgreifen. Gemäß dieser Ausführung ist der jeweilige Mischer mit dem jeweiligen Antennenpatch zusammengelegt, so dass möglichst kurze Wege entstehen und ein Phasenrauschen, das aufgrund unterschiedlicher Weglängen der Sende-und Empfangssignale entsteht, minimiert wird.

Durch diese Anordnung, die keinen Ringkoppler benötigt, steht weiterhin an den Mischerelementen 4, die vorteilhafter Weise als Mischerdioden 4 ausgeführt sind, genügend elektrische Leistung zur Verfügung um auf eine Vorspannung der Mischerelemente mittels einer Gleichspannung verzichten zu können.

In Figur 2 ist eine Detailansicht einer erfindungsgemäßen Patchantenne dargestellt. Zu erkennen ist die Sendezuleitung 6, über die der Patchantenne vom Sendeoszillator 1 die notwendige Sendeleistung zugeführt wird. Der Antennenpatch 3, der als Sende-und Empfangsantenne dient, weist an zwei gegenüberliegenden Rändern des Antennenpatches zwei

Mischerelemente 4 auf, die beispielsweise als Mischerdioden ausgeführt sein können. An diesen Mischerelementen 4 überlagert sich sowohl das Sendesignal als auch das von der Antenne empfangene elektrische Empfangssignal und wird aufgrund der Nichtlinearität der Mischerdiode 4 demoduliert so dass am Ausgang 5 ein demoduliertes Zwischenfrequenzsignal abgreifbar ist, das einer weiteren Verarbeitung zugeführt werden kann. Deabei handelt es sich beispielhafter Weise um mindestens einen Analog-Digital- Wandler und eine Weiterverarbeitungseinrichtung in Form einer Recheneinrichtung, die beispielsweise als Mikrocontroller oder Signalprozessor ausgeführt sein kann.

In Figur 3 ist eine weitere Ausführungsvariante dargestellt, die wiederum die Sendezuleitung 6 sowie den Antennenpatch 3 aufweist. Über die Sendezuleitung 6 wird der Antenne die Sendeleistung des Sendeoszillators 1 zugeführt und durch die Antenne 3 abgestrahlt. Die an Objekten im Erfassungsbereich des Radarsystems reflektierte Sendewelle wird als Empfangswelle durch die Antenne 3 empfangen und in ein elektrisches Signal gewandelt. Zur Mischung und Demodulation ist in diesem Ausführungsbeispiel im Zentrum des Antennenpatches ein Mischerelement 4, das wiederum als Mischerdiode ausgeführt sein kann, angeschlossen. Hierzu kann im Zentrum des Antennenpatches 3 eine leitfähige Durchkontaktierung durch das Substrat, auf dem die Patchantenne 3 aufgebracht ist, vorgesehen sein und auf der Unterseite des Substrats das notwendige Mischerelement 4 aufgebracht werden. Hierzu ist in Figur 3 ein Schnitt A-A vorgesehen, dessen Schnittdarstellung in Figur 4 näher erläutert ist.

In Figur 4 ist eine Schnittdarstellung der Ausführungsvariante gemäß Figur 3 entlang der Linie A-A dargestellt. Zu erkennen ist wiederum die Patchantenne 3,

die auf einem Substrat 8, das beispielsweise als Leiterplatte oder als Keramik ausgeführt sein kann, aufgebracht ist. Im Zentrum der Patchantenne 3 ist im Substrat 8 eine Durchkontaktierung 7 vorgesehen, so dass das Mischerelement 4 auf der Unterseite des Substrats 8 mit der Patchantenne 3 verbunden werden kann. Die unmittelbare Verbindung des Mischerelementes 4 mit der Patchantenne 3 bezieht sich hierbei auf die unmittelbare elektrische Verbindung dieser beiden Elemente. Zusätzlich ist auf der Unterseite des Substrats 8 eine Massefläche 10 vorgesehen, die den Bereich um das Mischerelemenet 4 und den Zwischenfrequenzausgang 5 bedeckt.

In Figur 5 ist eine weitere Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung dargestellt, bei der das Mischerelement 4 auf der gleichen Seite des Substrats 8 vorgesehen ist, wie die Patchantenne 3. Hierzu ist im Zentrum der Patchantenne 3 eine Aussparung vorgesehen, in der die Durchkontaktierung 7 durch das Substrat positioniert ist. Das Mischerelement 4 stellt nun eine elektrische Verbindung zwischen der Patchantenne 3 und der Durchkontaktierung 7 her, so dass auf der Unterseite des Substrats das Zwischenfrequenzsignal direkt abgreifbar ist.

In Figur 6 ist eine Schnittdarstellung entlang der Linie B-B der Ausführungsvariante gemäß Figur 5 dargestellt. Zu erkennen ist wiederum das Substrat 8, die Patchantenne 3, die im Bereich der Durchkontaktierung 7 entlang der Linie B- B die Aussparung 9 aufweist sowie das Mischerelement 4, das die Patchantenne 3 mit der Durchkontaktierung 7 verbindet.

An der Unterseite des Substrates 8 kann an der leitenden Schicht 5 das demodulierte Zwischenfrequenzsignal zur Weiterverarbeitung abgegriffen werden. Zusätzlich ist auf der Unterseite des Substrats 8 eine Massefläche 10

vorgesehen, die den Bereich um die Durchkontaktierung 7 und den Zwischenfrequenzausgang 5 bedeckt.