DOPPLER-RADAR-SENSORVORRICHTUNG AN EINEM FAHRZEUGELEMENT MIT DURCH EINEN AKTOR EIGENBEWEGTEN ANTENNE ZUR DETEKTION STATISCHER OBJEKTE

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Doppler-Radar-Sensorvorrichtung, ein Fahrzeugelement mit einer derartigen Doppler-Radar-Sensorvorrichtung sowie ein Fahrzeug mit einem derartigen Fahrzeugelement.

Moderne Fahrzeuge verfügen häufig über eine Flinderniserkennung, die es ermöglicht, kritische Objekte in der Umgebung des Fahrzeugs zu erkennen und gegebenenfalls den Fahrer des Fahrzeugs darauf hinzuweisen. Hierfür werden üblicherweise speziell ausgestaltete Sensoren verwendet, die die Umgebung des Fahrzeugs scannen und kritische Objekte (Hindernisse) erkennen können.

Derartige Sensoren können optische Sensoren (beispielsweise Laserscanner, LIDAR), Ultraschallsensoren oder auch Radarsysteme sein.

Radarsysteme basieren üblicherweise auf elektromagnetischen Wellen. Die elektromagnetische Welle wird von einer Sendeantenne des Radarsystems ausgesendet. Trifft die ausgesendete Welle auf ein Hindernis, wird die Welle reflektiert und erzeugt dadurch ein Echosignal, das von einer entsprechenden Empfangsantenne des Radarsystems empfangen wird. Durch geeignete Analyse des Echosignals können die Hindernisse erkannt und gegebenenfalls Maßnahmen für das Fahrzeug ergriffen werden.

Gängige Radarsysteme zur Hinderniserkennung in der Umgebung eines Fahrzeugs sind CW-Radarsysteme oder FMCW-Radarsysteme. Seitens der Komplexität derartige Radarsysteme stellt das Doppler-Radar-Messprinzip (eine Sonderform eines CW-Radarsystems) eine günstige Alternative dar. Ein auf dem

Doppler-Radar-Messprinzip basierendes Radarsystem nutzt den Doppler-Effekt, um eine Annäherungsgeschwindigkeit zwischen einem Hindernis und einem Fahrzeug zu bestimmen. Der daraus resultierende Doppler-Effekt hat zur Folge, dass bei einer Änderung des Abstands zwischen dem Fahrzeug und dem Hindernis eine Frequenzänderung zwischen dem ausgesendeten Radarsignal und dem reflektierten bzw. empfangenen Radarsignal auftritt. Diese Frequenzänderung kann dazu genutzt werden, die Annäherungsgeschwindigkeit zwischen dem Hindernis und dem Fahrzeug zu bestimmen.

Möchte man allerdings statische bzw. unbewegte Hindernisse in der Umgebung eines Fahrzeugs erkennen, dann stößt man mit Doppler-Radar-Messprinzip häufig an dessen Grenzen. Denn das unbewegte Hindernis würde nur dann erkannt werden, wenn eine Relativbewegung zwischen dem Fahrzeug und dem Hindernis vorhanden ist. Da sich das Hindernis selbst jedoch nicht bewegt, müsste man das Fahrzeug bewegen, was bei manchen Anwendungen wenig sinnvoll ist.

Aus der US 2005/0174077 A1 ist eine auf dem Doppler-Radar-Messprinzip beruhende Erkennungseinrichtung zum Erkennen eines statischen Hindernisses im Schwenkbereich einer Tür eines Kraftfahrzeugs bekannt. Die US 2005/0174077 A1 schlägt vor, ein Doppler-Radar auf einer Außenseite der Tür anzubringen. Um den notwendigen Doppler-Effekt zu erzeugen, schlägt die US 2005/0174077 A1 vor, die Tür aktiv zu bewegen. Die aktive Bewegung der Tür führt zu einer Relativbewegung zwischen dem statischen Hindernis und der Tür. Der daraus resultierende

Doppler-Effekt kann dann dazu verwendet werden, das statische Hindernis in der Umgebung der Tür zu erkennen.

Nachteilig bei einer derartigen Vorgehensweise ist allerdings die Tatsache, dass die Tür in jedem Fall bewegt werden muss, um das statische Hindernis erkennen zu können. Wenn sich allerdings das Hindernis sehr nah an der Tür befindet, könnte eine Bewegung der Tür zur einer Beschädigung der Tür führen. Dies gilt es zu verhindern.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, eine

Doppler-Radar-Sensorvorrichtung bereitzustellen, mit der eine verbesserte

Hinderniserkennung, insbesondere eine verbesserte Nahfeldhinderniserkennung, ermöglicht wird. Ferner ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ein Fahrzeugelement, insbesondere ein Flügelelement wie eine Tür oder eine

Fleckklappe eines Fahrzeugs, sowie ein Fahrzeug mit einem derartigen

Fahrzeugelement bereitzustellen, die bzw. das eine verbesserte

Flinderniserkennung, insbesondere eine verbesserte Nahfeldhinderniserkennung, aufweist.

Diese Aufgaben werden mit einer Doppler-Radar-Sensorvorrichtung mit den Merkmalen gemäß dem Patentanspruch 1 , mit einem Fahrzeugelement mit den Merkmalen gemäß dem Patentanspruch 1 1 sowie mit einem Fahrzeug mit den Merkmalen gemäß dem Patentanspruch 15 gelöst. Bevorzugte und vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.

Gemäß einem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird eine

Doppler-Radar-Sensorvorrichtung bereitgestellt, die dazu ausgebildet ist, an einem Fahrzeugelement eines Fahrzeugs angeordnet zu sein und mindestens ein Objekt in der Umgebung des Fahrzeugs zu erfassen. Die

Doppler-Radar-Sensorvorrichtung umfasst dabei eine Antenneneinheit zum

Aussenden und/oder Empfangen eines Radarsignals und eine Aktoreinheit, an dem die Antenneneinheit zumindest teilweise angebracht ist. Die Aktoreinheit ist dazu ausgebildet, die Antenneneinheit relativ zu dem Fahrzeugelement zumindest während dem Aussenden und/oder Empfangen des Radarsignals zu bewegen. Die Erfindung beruht auf der Idee, dass durch eine Bewegung der Antenneneinheit relativ zum Fahrzeugelement ein Dopplereffekt zwischen der Antenneneinheit und dem statischen FHindernis erzeugt wird, ohne das Fahrzeugelement selbst bewegen zu müssen. Dadurch ist es möglich, dass selbst bei einem nicht bewegten

(statischen) Fahrzeugelement, insbesondere bei einer nicht bewegten Fahrzeugtür, dennoch das Doppler-Radar-Messprinzip angewandt werden kann. Dadurch können sowohl statische als auch bewegte Objekte bzw. Flindernisse in der Umgebung des Fahrzeugelements zuverlässig erfasst werden, ohne das

Fahrzeugelement selbst bewegen zu können. Dies ist besonders vorteilhaft, wenn sich ein FHindernis nah an dem Fahrzeugelement befindet. Zudem ist es hilfreich und zeitsparend schon vor dem Bewegen des Fahrzeugelements zu wissen, ob und ggf. wie weit das Fahrzeugelement bewegt werden darf. Die erfindungsgemäße Doppler-Radar-Sensorvorrichtung verbessert somit insbesondere auch die

Nahfeldhinderniserkennung im Nahfeld des Fahrzeugelements.

Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung der erfindungsgemäßen

Doppler-Radar-Sensorvorrichtung weist die Antenneneinheit ein

Sendeantennenelement und ein Empfangsantennenelement auf und ist entweder nur das Sendeantennenelement oder ist nur das Empfangsantennenelement an der Aktoreinheit angebracht. Diese Ausgestaltung zeichnet sich durch eine besonders kleine Baugröße auf der Aktoreinheit aus. Denn für den Dopplereffekt reicht es aus, wenn entweder nur das Sendeantennenelement oder nur das

Empfangsantennenelement durch die Aktoreinheit bewegt wird.

Gemäß einer weiteren Ausgestaltung weist die Aktoreinheit einen mechanischen Antrieb zum Bewegen der Antenneneinheit auf. Der mechanische Antrieb kann beispielsweise eine Linearantrieb, ein Vibrationsmotor oder auch eine durch einen weiteren Aktor angetriebene Lautsprechermembran eines Fahrzeugs sein. Der mechanische Antrieb ist also ein makroskopischer Antrieb, der unter Umständen auch im Fahrzeug bereits vorhandene Bauteile nutzt, um die Antenneneinheit zu bewegen.

Gemäß einer weiteren Ausgestaltung weist die Aktoreinheit alternativ oder zusätzlich zum mechanischen Antrieb einen elektromagnetischen Antrieb zum Bewegen der Antenneneinheit auf. Dieser elektromagnetische Antrieb kann beispielsweise ein E-Feld oder ein magnetischer Anker in einer Spule sein. Mit dieser Ausgestaltung ist es möglich, unter Umständen im Fahrzeug bereits vorhandene elektromagnetische Antriebe zum Bewegen der Antenneneinheit zu verwenden.

Gemäß einer weiteren Ausgestaltung weist die Aktoreinheit eine kapazitive oder piezoelektrische mikromechanische Schallwandlereinheit auf, die eine bewegliche Schicht zum Bewegen der Antenneneinheit aufweist. Derartige kapazitive mikromechanische Schallwandlereinheiten, die auch als CMUT bekannt sind, oder piezoelektrische mikromechanische Schallwandlereinheiten, die auch als PMUT bekannt sind, zeichnen sich durch einen besonders kleinen Bauraum aus. Diese Schallwandlereinheiten erzeugen mikroskopische Bewegungen, die dazu genutzt werden können, die Antenneneinheit zu bewegen. Da die bewegliche Schicht zudem eine verhältnismäßig geringe Masse aufweist, können bereits bei einem relativ kleinen Hub der beweglichen Schicht schon ausreichend große

Bewegungsgeschwindigkeiten erreicht werden, um einen ausreichend großen Doppler-Effekt erzeugen zu können.

Gemäß einer besonders bevorzugten Ausgestaltung ist die Antenneneinheit in die bewegliche Schicht der Schallwandlereinheit integriert. Die Antenneneinheit kann beispielsweise adhäsiv auf der beweglichen Schicht aufgebracht sein. Oder die bewegliche Schicht kann zumindest teilweise mit der Antenneneinheit beschichtet sein. Auch ist es denkbar, dass die Antenneneinheit und die bewegliche Schicht ein gemeinsames Bauteil der Doppler-Radar-Sensorvorrichtung bilden. So können beispielsweise die bewegliche Schicht und die Antenneneinheit in einem

gemeinsamen Fertigungsschritt als ein gemeinsames Bauteil hergestellt sein.

Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Doppler-Radar-Sensorvorrichtung weist die Doppler-Radar-Sensorvorrichtung ein zwischen der Aktoreinheit und der Antenneneinheit angeordnetes Übersetzungselement auf. Die Antenneneinheit ist an dem Übersetzungselement angebracht und das Übersetzungselement ist dazu ausgebildet, einen Hub der Aktoreinheit derart zu ändern, dass ein Hub der Antenneneinheit gegenüber dem Hub der Aktoreinheit übersetzt wird. Durch eine Änderung des Hubs der Antenneneinheit im Vergleich zum Hub der Aktoreinheit kann der Hub der Antenneneinheit auf die jeweiligen Anforderungen angepasst werden. Alternativ oder zusätzlich ist das Übersetzungselement auch dazu ausgebildet, eine Hubrichtung der Aktoreinheit derart zu ändern, dass eine

Hauptabstrahlrichtung der Antenneneinheit nicht-parallel zu der Hubrichtung der Aktoreinheit verläuft. Dadurch ergibt sich ein Winkel zwischen der Hubrichtung der Aktoreinheit und der Hauptabstrahlrichtung der Antenneneinheit, der es ermöglicht, das Sichtfeld (Field of View) der Doppler-Radar-Sensorvorrichtung an die jeweiligen Umgebungsbedingungen anzupassen und/oder die Radarsignale in Hauptabstrahlrichtung gerichtet abzustrahlen, so dass beispielsweise Störobjekte im Sichtfeld der Doppler-Radar-Sensorvorrichtung ausgeblendet werden können.

Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Doppler-Radar-Sensorvorrichtung ist die Antenneneinheit eine erste Antenneneinheit und weist die

Doppler-Radar-Sensorvorrichtung ferner eine zweite Antenneneinheit zum

Aussenden und/oder Empfangen eines weiteren (zweiten) Radarsignals auf, wobei die zweite Antenneneinheit (ebenso wie die erste Antenneneinheit) an der

Aktoreinheit angebracht ist. Bei entsprechender Größe der Aktoreinheit können somit mehrere, insbesondere zumindest zwei, Antenneneinheiten auf derselben Aktoreinheit angebracht werden. Dies ermöglicht es, beispielsweise ein Array von Antenneneinheiten bzw. eine matrixförmige Anordnung von Antenneneinheiten auf der Aktoreinheit anzubringen. Dadurch können mehrere Radarsignale in

verschiedene Richtungen in die Umgebung des Fahrzeugs abgestrahlt werden, sodass die Umgebung in hoher Auflösung und aus unterschiedlichen Richtungen erfasst und überwacht werden kann.

Gemäß einer besonders bevorzugten Ausgestaltung sind eine

Sende-/Empfangsrichtung der ersten Antenneneinheit und eine

Sende-/Empfangsrichtung der zweiten Antenneneinheit im Wesentlichen unter einem Winkel von 180° zueinander angeordnet. Dadurch kann die

Doppler-Radar-Sensorvorrichtung die Umgebung aus im Wesentlichen

gegenüberliegende Richtungen erfassen. Die Bezeichnung„im Wesentlichen“ bringt zum Ausdruck, dass die Sende-/Empfangsrichtungen der zwei

Antenneneinheiten nicht genau 180° zueinander angeordnet sein müssen, sondern aufgrund von systembedingten Abweichungen, Messungenauigkeiten etc.

beispielsweise um einen bestimmten Prozentsatz (beispielsweise 20%,

vorzugsweise 10%) abweichen können.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung weist die erste Antenneneinheit ein erstes Sendeantennenelement und ein erstes Empfangsantennenelement auf und weist die zweite Antenneneinheit ein zweites Sendeantennenelement und ein zweites Empfangsantennenelement auf, wobei beispielsweise nur das erste Sendeantennenelement und nur das zweite Empfangsantennenelement an der Aktoreinheit angebracht sind. Durch diese Ausgestaltung wird wiederum der Bauraum auf der Aktoreinheit verringert, da nicht jedes Sende- und

Empfangsantennenelement von jeder Antenneneinheit an der Aktoreinheit angebracht ist. Gleichzeitig ermöglicht diese Ausgestaltung aber auch, dass eine Position der Aktoreinheit, insbesondere eine Position des beweglichen Teils der Aktoreinheit (beispielsweise die bewegliche Schicht), referenziert werden kann. Dies ist beispielsweise dadurch möglich, dass das von dem ersten

Sendeantennenelement ausgesendete Signal am Objekt reflektiert wird und sowohl von dem ersten Empfangsantennenelement, das sich nicht auf der Aktoreinheit befindet, als auch von dem zweiten Empfangsantennenelement, das sich auf der Aktoreinheit befindet, empfangen wird. Ein Vergleich der von den beiden

Empfangsantennenelementen empfangenen Signale kann dann dazu verwendet werden, die Position der Aktoreinheit zu referenzieren. Ferner kann dies als Eigendiagnose für die Sensorvorrichtung verwendet werden.

Gemäß einem zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein

Fahrzeugelement mit einer Doppler-Radar-Sensorvorrichtung gemäß dem ersten Aspekt bzw. Ausgestaltungen davon bereitgestellt, wobei die Aktoreinheit an dem Fahrzeugelement angebracht ist. Damit wird ein Fahrzeugelement geschaffen, das durch die Bewegung der Antenneneinheit eine verbesserte

Nahfeldhinderniserkennung aufweist, ohne das Fahrzeugelement selbst bewegen zu müssen.

Gemäß einer Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Fahrzeugelements ist die Doppler-Radar-Sensorvorrichtung ferner dazu ausgebildet ist, Radarsignale in Richtung einer fahrzeugseitigen Außenseite und in Richtung einer fahrzeugseitigen Innenseite des Fahrzeugelements auszusenden und/oder zu empfangen. In dieser Ausgestaltung ist es möglich, dass die Umgebung sowohl auf der Außenseite als auch auf der Innenseite des Fahrzeugelements erfasst werden kann.

Beispielsweise könnte so nicht nur der Außenbereich des Fahrzeugs, sondern auch ein Innenraumraum (eine Kabine) des Fahrzeugs erfasst und überwacht werden. Denkbar wären hier beispielsweise eine Positionsbestimmung eines Fahrzeuginsassen oder eine Bestimmung von Vitalparametern eines Fahrzeuginsassen. Wenn das Fahrzeugelement beispielsweise ein Flügelelement wie eine Tür oder eine Fleckklappe des Fahrzeugs ist, kann mit dieser

Ausgestaltung sowohl die Außenseite des Flügelelements als auch die Innenseite des Flügelelements also insbesondere der Klemmbereich des Flügelelements mittels der Doppler-Radar-Sensorvorrichtungen erfasst und überwacht werden.

Alternativ oder zusätzlich dazu kann auch eine erste

Doppler-Radar-Sensorvorrichtung an einer fahrzeugseitigen Außenseite des Fahrzeugelements angebracht sein zur Erfassung der Umgebung auf der

Außenseite des Fahrzeugelements und kann eine zweite

Doppler-Radar-Sensorvorrichtung an einer fahrzeugseitigen Innenseite des Fahrzeugelements angebracht sein zur Erfassung der Umgebung auf der

Innenseite des Fahrzeugelements.

Gemäß einem dritten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Fahrzeug mit einem Fahrzeugelement gemäß dem zweiten Aspekt bzw. Ausgestaltungen davon bereitgestellt. Mit dem erfindungsgemäßen Fahrzeug ist es möglich, die Umgebung insbesondere im Nahfeldbereich ohne eine Bewegung des Fahrzeugs und ohne eine Bewegung des Fahrzeugelements zu erfassen bzw. zu überwachen.

Weitere Merkmale und Aufgaben der vorliegenden Erfindung werden dem

Fachmann durch Ausüben der vorliegenden Lehre und Betrachten der beiliegenden Zeichnungen ersichtlich. Es zeigen:

FIG 1 eine schematische Ansicht eines Fahrzeugs mit einer Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Fahrzeugelements,

FIG 2 eine schematische Ansicht einer Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Doppler-Radar-Sensorvorrichtung,

FIG 3 eine schematische Ansicht einer weiteren Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Doppler-Radar-Sensorvorrichtung, FIG 4 eine schematische Ansicht einer weiteren Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Doppler-Radar-Sensorvorrichtung,

FIG 5 eine schematische Ansicht einer weiteren Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Doppler-Radar-Sensorvorrichtung,

FIG 6 eine schematische Ansicht einer weiteren Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Doppler-Radar-Sensorvorrichtung,

FIG 7 eine schematische Ansicht einer weiteren Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Doppler-Radar-Sensorvorrichtung, und

FIG 8 eine schematische Ansicht einer weiteren Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Doppler-Radar-Sensorvorrichtung.

Elemente gleicher Konstruktion oder Funktion sind figurenübergreifend mit den gleichen Bezugszeichen versehen.

Es sei zunächst auf FIG 1 verwiesen, die eine schematische Ansicht eines

Fahrzeugs 10 zeigt. Das Fahrzeug 10 umfasst ein Fahrzeugelement 12, das im konkreten Beispiel von FIG 1 ein Flügelelement, insbesondere eine Tür, des Fahrzeugs 10 ist. In anderen Ausführungsformen kann das Flügelelement auch eine Fleckklappe des Fahrzeugs 10 sein. Auch ist es möglich, dass das

Fahrzeugelement 12 ein anderes Fahrzeugelement sein kann, wie beispielsweise ein Tankdeckel des Fahrzeugs 10, ein Spiegel des Fahrzeugs 10, ein Schiebedach des Fahrzeugs 10, ein Kotflügel des Fahrzeugs 10, ein Schwellerelement des Fahrzeugs 10 oder ein sonstiges bewegliches und/oder klappbares

Fahrzeugelement des Fahrzeugs 10.

Wie ferner in FIG 1 gezeigt ist, ist an dem Fahrzeugelement 12 eine

Doppler-Radar-Sensorvorrichtung 14 angeordnet. Die

Doppler-Radar-Sensorvorrichtung 14 kann dabei einen Außenbereich des Fahrzeugelements 12 und/oder einen Innenbereich des Fahrzeugelements 12 erfassen und überwachen, wie im weiteren Verlauf näher erklärt wird. In einer nicht gezeigten Ausführungsform ist es selbstverständlich auch möglich, dass eine erste Doppler-Radar-Sensorvorrichtung an einer Außenseite des Fahrzeugelements 12 und eine zweite Doppler-Radar-Sensorvorrichtung an einer Innenseite des

Fahrzeugelements 12 angeordnet ist, um die jeweilige Umgebung des

Fahrzeugelements 12 zu erfassen bzw. überwachen.

Es sei nun auf FIG 2 verwiesen, die eine Ausführungsform einer

Doppler-Radar-Sensorvorrichtung 18 zeigt. Die Doppler-Radar-Sensorvorrichtung 18 kann dabei ein Ausführungsbeispiel für die Doppler-Radar-Sensorvorrichtung 14 von FIG 1 sein.

Die Doppler-Radar-Sensorvorrichtung 18 umfasst eine Antenneneinheit 20 sowie eine Aktoreinheit 22, an der die Antenneneinheit 20 angebracht ist. Die

Antenneneinheit 20 umfasst ein Sendeantennenelement 24 und ein

Empfangsantennenelement 26. Die Antennenelemente 24, 26 ermöglichen das Senden und Empfangen von Doppler-Radarsignalen. Die Antennenelemente 24, 26 können beispielsweise Dipolantennen oder Patch-Antennen sein, die so ausgelegt sind, dass sie eine gewünschte Form und/oder Strahlbreite für die

Doppler-Radarsignale bereitstellen.

Die Aktoreinheit 22 dient dazu, die Antenneneinheit 20 relativ zum

Fahrzeugelement 12 zu bewegen. Hierfür weist die Aktoreinheit 22 eine mit dem Fahrzeugelement 12 verbundene Basis 28 auf. Die Aktoreinheit 22 weist ferner ein im Bezug zur Basis 28 beweglich gelagertes Anbindungselement 30 auf, an dem die Antenneneinheit 20 angebracht ist. Das beweglich gelagerte Anbindungselement 30 kann eine Bewegung relativ zur Basis 28 und damit relativ zum Fahrzeugelement 12 vollziehen. Dadurch, dass die Antenneneinheit 20 an der Aktoreinheit 22 und insbesondere an dem Anbindungselement 30 der Aktoreinheit 22 angebracht ist, kann die Antenneneinheit 20 relativ zum Fahrzeugelement 12 bewegt werden. Um eine Relativbewegung zwischen der Antenneneinheit 20 und dem Fahrzeugelement 12 durchführen zu können, weist die Aktoreinheit 22 einen Antrieb zum Bewegen der Antenneneinheit 20 auf. Dieser Antrieb kann

beispielsweise ein mechanischer Antrieb wie beispielsweise ein Linearantrieb, ein Vibrationsmotor oder beispielsweise auch eine durch einen weiteren Aktor angetriebene Lautsprechermembran sein. Der Antrieb kann aber auch ein elektromagnetischer Antrieb zum Bewegen der Antenneneinheit 20 sein.

Beispielsweise kann der Antrieb ein E-Feld oder ein magnetischer Anker in einer Spule sein. In jedem Fall führt der Antrieb der Aktoreinheit 22 dazu, dass sich die Antenneneinheit 20 relativ zum Flügelelement 12 bewegt. Da die Antenneneinheit 20 Sende und/oder Empfangsantennenelemente 24, 26 zum Senden und/oder Empfangen von Radarsignalen aufweist, kann durch das Bewegen des

Anbindungselements 30 relativ zur Basis 28 und damit relativ zum Flügelelement 12 eine auf dem Doppler-Radar-Messprinzip beruhende Sensorvorrichtung 18 geschaffen werden, mit der es möglich ist, Hindernisse in der Umgebung des Fahrzeugelements 12 zu erfassen, ohne das Fahrzeugelement 12 selbst bewegen zu müssen. Dabei können sowohl statische als auch bewegliche Hindernisse erkannte werden, ohne jeweils das Fahrzeugelement 12 bewegen zu müssen. Die Bewegung der Antenneneinheit 20 erfolgt dabei zumindest während dem

Aussenden und/oder Empfangen der Radarsignale. Selbstverständlich kann die Antenneneinheit 20 aber auch permanent bewegt werden.

Es sein nun auf FIG 3 verwiesen, die eine weitere Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Doppler-Radar-Sensorvorrichtung 32 zeigt. Die

Doppler-Radar-Sensorvorrichtung 32 gemäß FIG 3 zeichnet sich dadurch aus, dass die Aktoreinheit 22 eine kapazitiven mikromechanische Schallwandlereinheit 34 aufweist, die auch als CMUT bekannt ist. Die Schallwandlereinheit 34 umfasst eine Elektrode 36, die an dem Fahrzeugelement 12 angebracht ist, eine mit der Elektrode 36 verbundene (elektrische) Isolationsschicht (beispielsweise

Siliziumdioxid) sowie eine mit der Isolationsschicht elektrisch ansteuerbare bewegliche Schicht 40, die eine Membran sein kann. Zwischen der elektrisch ansteuerbaren Membran 40 und der Elektrode 36 liegt eine Wechselspannung an, die dazu führt, dass sich die Membran 40 entlang des in der FIG 3 dargestellten Pfeils auf und ab bewegt, wie es dem Fachmann bekannt ist.

Wie in FIG 3 ebenfalls dargestellt ist, ist die Antenneneinheit 20 an der Membran 40 angebracht. Durch die erzeugte Bewegung der elektrisch ansteuerbaren Membran 40 wird somit auch die Antenneneinheit 20 entlang des gezeigten Pfeils auf und ab bewegt. Dies erzeugt wiederum eine Relativbewegung zwischen der

Antenneneinheit 20 und einem Hindernis in der Umgebung des Fahrzeugelements 12, sodass der Doppler-Effekt genutzt werden kann. Besonders vorteilhaft ist, dass die Masse der beweglichen Schicht bzw. der Membran 40 verhältnismäßig gering ist. Dadurch kann selbst bei relativ kleinem Hub der Membran 40 schon eine ausreichend große Bewegungsgeschwindigkeit (bzw. Relativgeschwindigkeit) erreicht werden, um einen ausreichend großen Doppler-Effekt bzw. eine

ausreichend große Doppler-Frequenz f _Doppier zu erzeugen:

2 v _r f _r

fooppler ^~ >

c0 wobei v _r die Relativgeschwindigkeit, f _r die Sende- bzw. Trägerfrequenz und c ₀ die Lichtgeschwindigkeit ist.

Ferner können die beim Anlegen der Wechselspannung und der damit

verbundenen Bewegung der Membran 40 erzeugten Schallwellen zur

Positionsbestimmung des Objekts in der Umgebung des Fahrzeugs 10

berücksichtigt werden. Das heißt, dass mittels der

Doppler-Radar-Sensorvorrichtung 32 sowohl eine Relativgeschwindigkeit zwischen dem Objekt und der Sensorvorrichtung als auch die Position des Objekts bestimmt werden können.

Es sei nun auf FIG 4 verwiesen, die eine weitere Ausführungsform einer

erfindungsgemäßen Doppler-Radar-Sensorvorrichtung 42 zeigt. Zur besseren Übersicht ist in FIG 4 die Membran 40 in ihrem nicht ausgelenkten Zustand gezeigt. Im Gegensatz zur Doppler-Radar-Sensorvorrichtung 32 von FIG 3 ist in der Doppler-Radar-Sensorvorrichtung 42 von FIG 4 nicht die gesamte Antenneneinheit 20 an der Membran 40 angebracht, sondern lediglich eines der beiden

Antennenelemente 24, 26. Im konkreten Beispiel von FIG 4 ist beispielsweise das Sendeantennenelement 24 an der Membran 40 angebracht, wohingegen das Empfangsantennenelement 26 am Fahrzeugelement 12 angebracht ist. Dadurch kann Bauraum auf der Membran 40 eingespart und deren Schwungmasse reduziert werden.

Wie ferner in FIG 4 dargestellt ist, ist das Sendeantennenelement 24 zudem in die Membran 40 integriert. Beispielsweise können das Sendeantennenelement 24 und die Membran 40 ein gemeinsames Bauteil bilden, das beispielsweise in einem gemeinsamen Fertigungsschritt hergestellt wird. In anderen Ausführungsbeispielen kann das Sendeantennenelement 24 auf die Membran 40 aufgedampft sein oder mit dieser adhäsiv verbunden sein. Auch kann die Membran 40 zumindest teilweise mit dem Sendeantennenelement 24 beschichtet sein. Durch das Integrieren des Sendeantennenelements 24 in die Membran 40 wird eine noch kompaktere Einheit geschaffen. Selbstverständlich kann auch die gesamte Antenneneinheit 20, d. h. sowohl das Sendeantennenelement 24 als auch das Empfangsantennenelement 26, in die Membran 40 integriert sein. Auch ist es möglich, dass anstelle des Sendeantennenelement 24 das Empfangsantennenelement 26 in die Membran 40 integriert ist. Des Weiteren können die für die Ansteuerung des

Sendeantennenelements 24 notwendigen Leitungen in die Membran 40 integriert sein oder an diese angebracht sein. Zur besseren Übersicht sind die Leitungen nicht gezeigt.

Ferner ist es möglich, dass die Radarsignale der Antenneneinheit 20 in beide Richtungen des Fahrzeugelements 12 ausgesendet bzw. aus beiden Richtungen des Fahrzeugelements 12 empfangen werden können. Dies ist in FIG 4

schematisch dadurch angedeutet, dass das Sendeantennenelement 24 Signale 431 und 432 in beide Richtungen aussenden kann und das

Empfangsantennenelement 26 Signale 433 und 434 aus beiden Richtungen empfangen kann. Es sei nun auf FIG 5 verwiesen, die eine weitere Ausführungsform einer

erfindungsgemäßen Doppler-Radar-Sensorvorrichtung 44 zeigt. Zur besseren Übersicht ist in FIG 4 die Membran 40 in ihrem nicht ausgelenkten Zustand gezeigt.

Die Doppler-Radar-Sensorvorrichtung 44 von FIG 5 zeichnet sich dadurch aus, dass diese neben der bereits vorhandenen Antenneneinheit 20 mit dem

Sendeantennenelement 24 und dem Empfangsantennenelement 26 eine weitere bzw. eine zweite Antenneneinheit 45 aufweist. Diese weitere Antenneneinheit 45 weist ihrerseits wiederum ein Sendeantennenelement 46 sowie ein

Empfangsantennenelement 48 auf. Wie ferner in FIG 5 zu erkennen ist, ist von dieser weiteren Antenneneinheit 45 jedoch nur das Empfangsantennenelement 48 an der Membran 40 angebracht. Mit anderen Worten ist von der ersten

Antenneneinheit 20 lediglich das Sendeantennenelement 24 und von der zweiten Antenneneinheit 45 lediglich das Empfangsantennenelement 48 an der Aktoreinheit 22 bzw. der Membran 40 angebracht. Durch diese Anordnung ist es möglich, dass ein beispielsweise von dem Sendeantennenelement 24 ausgesendetes

Radarsignal von einem H indernis in der Umgebung des Fahrzeugelements 12 reflektiert wird und von dem Empfangsantennenelement 48 und dem

Empfangsantennenelement 26 empfangen wird. Dadurch, dass sich jedoch das Empfangsantennenelement 48 auf der Membran befindet und das

Empfangsantennenelement 26 nicht auf der Membran befindet, kann durch einen Vergleich der beiden empfangenen Signale die Position der Membran 40 bestimmt werden. Mit einer derartigen Anordnung ist es also möglich, die Position der Membran 40 zu referenzieren. Zudem spart eine derartige Anordnung Bauraum auf der Membran 40, da nicht von jeder Antenneneinheit sowohl das

Sendeantennenelement als auch das Empfangsantennenelement an der Membran 40 angebracht ist.

Die Anordnung der Sende- und/oder Empfangsantennenelemente auf der

Aktoreinheit 22 bzw. der Membran 40 kann beispielsweise matrixförmig bzw. in Form eines Arrays sein. Beispielsweise können mehrere Sende- und/oder

Empfangsantennenelemente alternierend oder gruppiert auf der Membran 40 angebracht sein, oder sogar in diese integriert sein. Dadurch ist es möglich, ein Array an Sende- und/oder Empfangsantennenelemente auf, an oder in der

Membran 40 anzuordnen.

Es sei nun auf FIG 6 verwiesen, die eine weitere Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Doppler-Radar-Sensorvorrichtung 50 zeigt.

Die Doppler-Radar-Sensorvorrichtung 50 von FIG 6 zeichnet sich durch ein Übersetzungselement 52 aus, das zwischen der Antenneneinheit und der

Aktoreinheit 22 angeordnet ist. Zur näheren Erklärung der

Doppler-Radar-Sensorvorrichtung 50 ist in FIG 6 die Membran 40 in ihrem ausgelenkten Zustand gezeigt.

Wie in FIG 6 zu erkennen ist, ist das Übersetzungselement 52 seitlich bzw.

außerhalb der Mitte der Membran 40 an einem Anbringungsbereich 54 an der Membran 40 angebracht. Die Anbringung Übersetzungselement 52 am

Anbringungsbereich 54 führt dazu, dass das Übersetzungselement 52 gegenüber der Florizontalen 56 einen Winkel 58 aufweist. Das Übersetzungselement 52 ist ferner ein plattenförmiges Element, an dessen erster Seite (Oberseite) eine erste Antenneneinheit 60 mit einem ersten Sendeantennenelement 62 und einem ersten Empfangsantennenelement 64 und an dessen zweiter Seite (Unterseite) eine zweite Antenneneinheit 66 mit einem zweiten Sendeantennenelement 68 und einem zweiten Empfangsantennenelement 70 angeordnet ist. Ferner ist eine dritte Antenneneinheit 72 auf der ersten Seite (Oberseite) des Übersetzungselements 52 benachbart zur ersten Antenneneinheit 60 angeordnet. Auch die dritte

Antenneneinheit 72 weist ein Sendeantennenelement 74 und ein

Empfangsantennenelement 76 auf.

Die Antenneneinheiten 60, 66 und 72 weisen eine Flauptabstrahlrichtung 78 auf, die im Wesentlichen senkrecht zu einer Längserstreckungsrichtung des

Übersetzungselements 52 ist, an dem die Antenneneinheiten 60, 66 und 72 angebracht sind. Würde das Übersetzungselement 52 beispielsweise mittig auf der Membran 40 angebracht sein, so wäre die Längserstreckungsrichtung des Übersetzungselements 52 im Wesentlichen horizontal und dadurch die

Hauptabstrahlrichtung 78 der Antenneneinheiten 60, 66, 72 im Wesentlichen vertikal.

Wie bereits erwähnt wurde, ist das Übersetzungselement 52 jedoch am

Anbringungsbereich 54 an der Membran 40 angebracht, sodass sich eine

Längserstreckungsrichtung des Übersetzungselement 52 unter dem Winkel 58 zur Horizontalen 56 erstreckt. Die Folge dieser gewickelten Anordnung des

Übersetzungselements 52 an der Membran 40 bzw. der Aktoreinheit 22 führt dazu, dass die Hauptabstrahlrichtung 78 der Antenneneinheiten 60, 66 und 72 nun unter einem Winkel zu einer Hubrichtung 80 der Aktoreinheit 34 angeordnet ist. Die Hubrichtung 80 der Aktoreinheit 22 ist dabei wiederum durch den Doppelpfeil angedeutet und erstreckt sich im Wesentlichen vertikal bzw. unter 90° zur

Horizontalen 56. Aufgrund der nicht-parallelen Anordnung von

Hauptabstrahlrichtung 78 und Hubrichtung 80 ist es möglich, die Radarsignale der Antenneneinheiten 60, 66 und 72 gerichtet abzustrahlen. Dadurch ist es möglich, Störobjekte, die sich im Sichtfeld der Doppler-Radar-Sensorvorrichtung 50 befinden auszublenden. Ferner ist es möglich, das Sichtfeld der

Doppler-Radar-Sensorvorrichtung an die Gegebenheiten anzupassen, indem beispielsweise eine Position des Anbringungsbereich 54 auf die jeweiligen

Gegebenheiten angepasst werden. Selbstverständlich ist es auch möglich, dass das Übersetzungselement 52 selbst eine winkelförmige Ausgestaltung aufweist, bei der ein Schenkel des Winkels an der Membran 40 angeordnet ist und der andere Schenkel des Winkels zur Anbringung der Antenneneinheit in 60, 66 und 72 verwendet wird. Auch sind viele weitere Ausgestaltungen möglich, um eine nicht-parallele Anordnung von Hauptabstrahlrichtung 80 der Antenneneinheit 60, 66 und 72 und Hubrichtung 80 der Aktoreinheit 22 zu erzielen.

Das Übersetzungselement 52 kann ferner dazu ausgebildet sein, einen Hub der Aktoreinheit 22 in einen vergrößerten oder verkleinerten Hub der

Antenneneinheiten 60, 66 und 72 zu übersetzen. Beispielsweise ist es denkbar, dass das Übersetzungselement 52 als Hebel ausgestaltet ist, dessen Hebelarme derart angepasst sind, dass der Hub der Aktoreinheit 22 in einen vergrößerten oder verkleinerten Hub der Antenneneinheiten 60, 66 und 72 entlang der Hauptabstrahlrichtung 78 übersetzt wird. Durch eine Hubübersetzung kann beispielsweise ein relativ kleiner Hub der Aktoreinheit 22 in einen vergrößerten Hub der Antenneneinheiten 60, 66 und 72 übersetzt werden.

Wie ferner in FIG 6 gezeigt ist, sind eine Sende- bzw. Empfangsrichtung 781 der ersten Antenneneinheit 60 und eine Sende- bzw. Empfangsrichtung 782 der zweiten Antenneneinheit 66 unter einem Winkel von im Wesentlichen 180° zueinander angeordnet. Dadurch kann die Doppler-Radar-Sensorvorrichtung 50 eine Umgebung des Fahrzeugelements 12 aus im Wesentlichen

gegenüberliegende Richtungen erfassen.

Es sei nun auf FIG 7 verwiesen, die eine weitere Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Doppler-Radar-Sensorvorrichtung 82 zeigt. Im Gegensatz zu den bislang beschriebenen Doppler-Radar-Sensorvorrichtungen zeichnet sich die Doppler-Radar-Sensorvorrichtung 82 dadurch aus, dass die Aktoreinheit 22 eine piezoelektrische mikromechanische Schallwandlereinheit 84 aufweist, die auch als PMUT bekannt ist. Die Schallwandlereinheit 84 weist eine mit dem

Fahrzeugelement 12 befestigte Basisschicht 86 auf, die beispielsweise aus Silizium bestehen kann. Auf diese Basisschicht 86 ist eine Siliziumdioxidschicht 88 aufgebracht. Auf dieser Siliziumdioxidschicht 88 ist eine weitere Siliziumschicht 90 aufgebracht. Auf dieser weiteren Siliziumschicht 90 befindet sich eine erste Elektrode 92, auf der eine piezoelektrische Schicht 94 angeordnet ist. Darüber ist eine zweite Elektrode 96 angeordnet. Die Komponenten 90, 92, 94 und 96 bilden eine bewegliche Schicht 98, die sich bei Anlegen einer Wechselspannung an die beiden Elektroden 92 und 96 entlang des Pfeils auf und ab bewegt, wie es dem Fachmann bekannt ist.

Auf dieser zweiten Elektrode 96 ist nun die Antenneneinheit 20 mit dem

Sendeantennenelement 24 und dem Empfangsantennenelement 26 angeordnet. Wird nun eine Wechselspannung zwischen den Elektroden 92 und 96 angelegt kommt es aufgrund der Auf- und Abbewegung der beweglichen Schicht 98 ebenfalls zu einer Auf- und Abbewegung der Antenneneinheit 20 (angedeutet durch den Doppelpfeil). Diese Auf- und Abbewegung der Antenneneinheit 20 kann wiederum dazu verwendet werden, Hindernisse auf Basis des

Doppler-Radar-Messprinzips in der Umgebung des Fahrzeugelements 12 zu erfassen, ohne das Fahrzeugelement 12 selbst bewegen zu müssen.

Die beim Anlegen der Wechselspannung an die Elektroden 92, 96 und der damit verbundenen Bewegung der beweglichen Schicht 98 erzeugten Schallwellen können zur Positionsbestimmung des Objekts in der Umgebung des Fahrzeugs 10 berücksichtigt werden. Das heißt, dass mittels der

Doppler-Radar-Sensorvorrichtung 82 sowohl eine Relativgeschwindigkeit zwischen dem Objekt und der Sensorvorrichtung als auch die Position des Objekts bestimmt werden können.

Es sein abschließend noch auf FIG 8 verwiesen, die eine weitere Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Doppler-Radar-Sensorvorrichtung zeigt. Im konkreten Beispiel von FIG 8 sind mehrere Sendeempfangselemente 100, 104, 108 und mehrere Empfangsantennenelemente 102, 106, 1 10 auf jeweiligen

Übersetzungselementen 53 an der beweglichen Schicht 40 bzw. 98 angeordnet. Die Übersetzungselemente 53 sind dabei derart ausgebildet, dass die jeweiligen Hauptabstrahlrichtungen (dargestellt durch gestrichelte Linien) winklig zueinander angeordnet sind. Dadurch können ein größerer Öffnungswinkel der

Sensorvorrichtung sowie eine Strahlformung bzw. ein Beam Shaping erreicht werden.

Selbstverständlich können alle Ausführungsformen, die in Zusammenhang mit einer kapazitiven mikromechanischen Schallwandlereinheit offenbart wurden, auch mit einer piezoelektrischen mikromechanischen Schallwandlereinheit kombiniert werden. Auch ist es möglich, die in den FIGs 1 bis 8 offenbarten Ausführungsformen in beliebiger Weise miteinander zu kombinieren.