Beschreibung

Titel

Radarsensor mit mehreren Sende- und Empfangskanälen

Stand der Technik

Die Erfindung betrifft einen Radarsensor mit mehreren aus einer gemeinsamen HF- Quelle gespeisten Kanälen zum Senden und Empfangen von HF-Signalen.

Solche Radarsensoren werden beispielsweise in sogenannten ACC-Systemen (Adaptive Cruise Control) für Kraftfahrzeuge eingesetzt und dienen dann dazu, die Abstände und Relativgeschwindigkeiten vorausfahrender Fahrzeuge zu messen, so daß eine adaptive

Abstands- und Geschwindigkeitsregelung ermöglicht wird.

Bei den mehreren Kanälen kann es sich beispielsweise um Richtungskanäle handeln, denen jeweils ein oder mehrere Antennenelemente zugeordnet sind, die sich in ihrer Haupt- Abstrahlrichtung und/oder Haupt-Empfindlichkeitsrichtung von Kanal zu Kanal unterscheiden, so daß eine winkelauflösende Radarortung ermöglicht wird. Dies erlaubt es beispielsweise, zwischen vorausfahrenden Fahrzeugen auf der eigenen Spur und Fahrzeugen auf Nebenspuren zu unterscheiden.

Bei den Antennenelementen kann es sich beispielsweise um einzelne Antennen oder Patches handeln, die versetzt in bezug auf die optische Achse einer gemeinsamen Radarlinse angeordnet sind. Die Richtcharakteristik jedes Antennenelements, speziell die

Richtung der größten Strahlenintensität bzw. der größten Empfindlichkeit, ist dann durch den Versatz des betreffenden Elements gegenüber der optischen Achse gegeben. Wahlweise kann es sich bei den Antennenelementen jedoch auch um sogenannte Phased

Arrays aus mehreren Unterelementen handeln, denen Sendesignale mit einer solchen Phasenbeziehung zugeführt werden, daß sich durch Interferenz die gewünschte Richtcharakteristik ergibt. Zum Senden und zum Empfang der Radarsignale können dieselben Antennenelemente oder wahlweise auch getrennte Antennenelemente benutzt werden.

Als Beispiel für einen winkelauflösenden Radarsensor beschreibt EPfI 380 854 A2 ein statisches FMCW-Mehrstrahlradar. Der Begriff "statisch" bedeutet in diesem Zusammenhang, daß die Richtungen der von den einzelnen Antennenelementen erzeugten Radarstrahlen zeitlich unveränderlich sind, so daß durch parallele Auswertung der von den einzelnen Antennenelementen gelieferten Signale der gesamte

Ortungswinkelbereich des winkelauflösenden Radarsensors simultan überwacht werden kann.

Bei einem FMCW-Radar (Frequency Modulated Continuous Wave) ist die Frequenz der den einzelnen Antennenelementen zugeführten Sendesignale rampenförmig moduliert. Das von jedem einzelnen Antennenelement empfangene Signal wird mit dem Sendesignal gemischt, das diesem Antennenelement zugeführt wird. Auf diese Weise erhält man ein Zwischenfrequenzsignal, dessen Frequenz den Frequenzunterschied zwischen dem gesendeten Signal und dem empfangenen Signal angibt. Dieser Frequenzunterschied ist aufgrund des Doppler-Effekts von der Relativgeschwindigkeit des georteten Objekts abhängig, ist jedoch aufgrund der Modulation des gesendeten Signals auch von der

Signallaufzeit und damit vom Abstand des Objekts abhängig.

Die Zwischenfrequenzsignale werden digitalisiert und über eine Zeitspanne, die etwa einer einzelnen Frequenzrampe entspricht, aufgezeichnet. Der so erhaltene Signalverlauf wird dann durch Schnelle Fouriertransformation in sein Frequenzspektrum zerlegt. In diesem Spektrum zeichnet sich jedes geortete Objekt durch einen einzelnen Peak ab, dessen Frequenzlage vom Abstand und der Relativgeschwindigkeit des betreffenden Objekts abhängig ist. Wenn die gesendeten Signale abwechselnd mit Frequenzrampen mit unterschiedlichen Rampensteigungen moduliert werden, beispielsweise mit einer steigenden und einer fallenden Rampe, so lassen sich für ein einzelnes Objekt aus der Lage der Peaks in den für die beiden Rampen erhaltenen Spektren der Abstand und die

Relativgeschwindigkeit des Objekts eindeutig bestimmen. Wenn mehrere Objekte gleichzeitig geortet werden, so ist für eine eindeutige Zuordnung der Peaks zu den jeweiligen Objekten eine Modulation der gesendeten Signale mit mindestens einer weiteren Frequenzrampe erforderlich.

Für jeden Kanal erhält man auf jeder Fequenzrampe ein Spektrum, in dem sich die georteten Objekte in der Form eines Peaks abzeichnen. Für die zu einem einzelnen Objekt gehörenden Peaks ist dabei die Amplitude und Phase des Zwischenfrequenzsignals, beispielsweise am Scheitel des Peaks, von Kanal zu Kanal etwas verschieden. Die Unterschiede in der Amplitude und Phase, zusammenfassend auch als komplexe Amplitude bezeichnet, resultieren aus den unterschiedlichen Richtcharakteristiken der

Antennenelemente und sind vom Azimutwinkel des betreffenden Objekts abhängig.

Für jedes einzelne Antennenelement zeigt die komplexe Amplitude eine charakteristische Abhängigkeit vom Azimutwinkel, die sich in einem Antennendiagramm darstellen läßt. Der Abstand und die Relativgeschwindigkeit des Objekts geht in die komplexe Amplitude nur in der Form eines Phasenfaktors ein, der für alle Kanäle gleich ist. Durch

Vergleich der komplexen Amplituden in den verschiedenen Kanälen läßt sich daher der Azimutwinkel des betreffenden Objekts bestimmen. Vereinfacht gesagt wird dazu der Azimutwinkel gesucht, bei dem die jeweils am Scheitel des Peaks gemessenen komplexen Amplituden am besten zu den zugehörigen Antennendiagrammen passen.

Bei dem bekannten Radarsensor wird sämtlichen Antennenelmenten dasselbe frequenzmodulierte Sendesignal zugeführt. Als Beispiel kann angenommen werden, daß zum Senden und für den Empfang dieselben Antennenelemente verwendet werden (monostatisches Antennenkonzept). Jedes Antennenelement empfängt dann ein Radarecho nicht nur von dem von ihm selbst gesendeten Signal, sondern auch von den von den anderen Antennenelementen gesendeten Signalen. All diese Signale haben, sofern sie von demselben Objekt stammen, dieselbe Frequenz und überlagern sich am empfangenden Antennenelement zu einem Summensignal. Dabei kann es bei bestimmten Objektkonstellationen durch Interferenz zu einer weitgehenden Auslöschung des Signals in einem Kanal kommen, so daß die Genauigkeit und Zuverlässigkeit der Radarortung beeinträchtigt wird.

- A -

Bei anderen bekannten Radarsensoren dienen die verschieden Kanäle dazu, die Ortung für lange, mittlere und kurze Reichweiten optimieren. Beispielsweise kann ein Kanal als langreichweitiger Sensor arbeiten, dessen Antennenelement oder -demente eine relativ scharf gebündelte Radarkeule erzeugen, während in einem anderen Kanal eine weiter aufgefächerte Radarkeule erzeugt wird, um im näheren Vorfeld des Fahrzeugs einen größeren Ortungswinkelbereich zu erfassen. Die Antennenelemente unterscheiden sich in diesem Fall vornehmlich in ihrer flächigen Ausdehnung und damit in ihrer numerischen Apertur.

Auch bei Radarsensoren dieses Typs kann es durch Interferenzeffekte zu einer unerwünschten Signalunterdrückung oder -auslöschung kommen. Besonders problematisch ist hier, daß die Gefahr besteht, daß in einem Kanal mit verhältnismäßig geringer Signalstärke das empfangende Signal von einem Signal eines anderen Kanals überstrahlt wird und deshalb nicht mehr detektierbar ist.

Eine mögliche Lösung dieses Problems besteht darin, daß die verschiedenen Kanäle im Zeitmultiplex betrieben werden, so daß zu jedem Zeitpunkt nur ein einziger Kanal sendet und empfängt. Bei Radarsensoren für Kraftfahrzeuge hat dies jedoch den Nachteil, daß das Verkehrsgeschehen nur mit entsprechend geringerer zeitlicher Auflösung verfolgt werden kann.

Offenbarung der Erfindung

Aufgabe der Erfindung ist es deshalb, einen Radarsensor mit mehreren gleichzeitig aktiven Kanälen zu schaffen, bei dem unerwünschte Interferenzeffekte zwischen den verschiedenen Kanälen vermieden werden.

Diese Aufgabe wird bei einem Radarsensor der eingangs genannten Art dadurch gelöst, daß mindestens einer der Kanäle senderseitig einen Modulator aufweist, der das von der HF-Quelle gelieferte Signal in einer für den betreffenden Kanal spezifischen Weise moduliert.

Dadurch, daß das gesendete Signal in jedem Kanal in einer spezifischen Weise moduliert wird, durch Frequenzmodulation, Amplitudenmodulation und/oder Phasenmodulation, sind die Signale empfangsseitig anhand ihrer kanalspezifischen Modulation voneinander unterscheidbar, so daß die unerwünschten Interferenz- und überstrahlungseffekte unterdrückt werden.

Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen sind in den Unteransprüchen angegeben.

Um bei einem Radarsensor mit drei oder mehr Kanälen eine vollständige Kanaltrennung zu erreichen, sollten alle Kanäle bis auf einen eine kanalspezifische Modulation aufweisen. Dabei ist es zweckmäßig, wenn die empfangenen Signale durch die Modulation in ein Frequenzband verschoben werden, das mit den entsprechenden Frequenzbändern für die anderen Kanäle nicht oder möglichst wenig überlappt. Bei der

Auswertung der empfangenen Signals bzw. der daraus abgeleiteten Zwischenfrequenzsignale wird dann jeweils nur das für den betreffenden Kanal relevante Frequenzband betrachtet, und das Auswertungssystem ist dann für die Signale aus anderen Kanälen gleichsam blind, weil diese Signale in anderen Frequenzbändern liegen.

Bei einem FMCW-Radar kommt die kanalspezifische Modulation zu der rampenförmigen Modulation hinzu, die bereits in der HF-Quelle erfolgen kann und somit für alle Kanäle dieselbe ist.

Wenn die Signale durch die kanalspezifische Modulation zu höheren Frequenzen verschoben werden, so läßt sich wahlweise noch der folgende vorteilhafte Nebeneffekt ausnutzen:

Die Lage des von einem Radarobjekt erzeugten Signals im Frequenzspektrum ist, wie oben erläutert wurde, von der Relativgeschwindigkeit des Objekts abhängig und kann daher bei bestimmten Relativgeschwindigkeiten auch in den sogenannten DC-Bereich des Spektrums, d. h., in den Frequenzbereich in der Umgebung der Frequenz null, verschoben sein oder gar in den Bereich negativer Frequenzen. Signalanteile im DC-Bereich können mit herkömmlichen FMCW-Radarsensoren nicht detektiert bzw. nicht ausgewertet werden. Positive und negative Frequenzen unterscheiden sich in dem komplexen Zwischenfrequenzsignal Z = [Aje ¹ durch das Vorzeichen der Frequenz f. Da jedoch beim herkömmlichen FMCW- Verfahren letztlich nur der Absolutbetrag des Realteils des

Zwischenfrequenzsignals ausgewertet wird, kann zwischen positiven und negativen Frequenzen nicht unterschieden werden, so daß es zu einer Verfälschung des Meßergebnisses kommen kann, wenn nennenswerte Signalanteile im negativen Spektralbereich liegen. Durch die erfindungsgemäße Modulation und Frequenzverschiebung läßt sich nun erreichen, daß das gesamte Signal oder zumindest ein größerer Anteil desselben in dem auswertbaren positiven Frequenzbereich liegt.

Anderseits ist es auch möglich, die empfangenen Signale wieder kanalspezifisch zu demodulieren und sie so in das ursprüngliche Fequenzband zurückzutransformieren. Die Auswertung kann dann in allen Kanälen in demselben Frequenzband erfolgen. Die Kanaltrennung bleibt dabei erhalten, weil nur für den eigenen Kanal die Demodulation invers zu der senderseitigen Modulation ist. Kanalfremde Signale werden daher durch die Demodulation in andere Frequenzbänder verschoben.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Ausfuhrungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert.

Es zeigen:

Figur 1 ein Blockdiagramm eines Radarsensors gemäß einer Ausfuhrungsform der

Erfindung;

Figur 2 eine Skizze zur Erläuterung der Funktionsweise des Radarsensors nach Figur 1 ;

Figur 3 ein Antennendiagramm für einen Kanal des Radarsensors nach Figur 1 ;

Figur 4 ein Frequenz/Zeit-Diagramm für modulierte Signale, die in verschiedenen Kanälen des Radarsensors nach Figur 1 gesendet werden;

Figur 5 ein Spektrum eines in einem der Kanäle empfangenen Radarsignals;

Figur 6 eine Skizze zur Illustration des Aufbaus eines winkelauflösenden Radarsensors gemäß einem anderen Ausführungsbeispiel der Erfindung; und

Figur 7 eine Schaltskizze für den Radarsensor nach Figur 6.

In Figur 1 ist als Blockdiagramm ein FMCW-Radarsensor mit zwei gleichzeitig aktivierbaren Kanälen 10 und 12 dargestellt. Im gezeigten Beispiel ist ein bistatisches Antennenkonzept verwirklicht, d. h., jedem der beiden Kanäle 10, 12 ist je eine Sendeantenne 14 und eine separate Empfangsantenne 16 zugeordnet.

Der Sendeantenne 14 des Kanals 10 wird von einem als HF-Quelle dienenden lokalen Oszillator 18 ein rampenförmig moduliertes Hochfrequenzsignal zugeführt, dessen

Frequenz in der Größenordnung von 76 GHz liegt. Das von der Sendeantenne 14 gesendete Signal wird nach Reflektion an einem nicht gezeigten Radarziel von der Empfangsantenne 16 dieses Kanals empfangen und einem Mischer 20 zugeführt. Dort wird das empfangene Signal mit dem vom Oszillator 18 gelieferten Signal gemischt, und es wird so ein Zwischenfrequenzsignal Zl erzeugt, dessen Frequenz dem

Frequenzunterschied zwischen dem gesendeten Signal und dem empfangenen Signal entspricht. Das Zwischenfrequenzsignal Zl wird dann in einer hier nicht gezeigten Auswerteschaltung in der für FMCW-Radarsysteme üblichen Weise ausgewertet.

Der Kanal 12 hat einen ähnlichen Aufbau wie der Kanal 10, doch ist hier zwischen dem lokalen Oszillator 18 und der Sendeantenne 12 ein Modulator 22 eingefügt, der das

Signal des Oszillators 18 mit einem von einem Hilfsoszillator 24 bereitgestellten Modulationssignal moduliert. Hierdurch wird das von der Sendeantenne 14 im Kanal 12 abgestrahlte Signal in ein höheres Frequenzband verschoben.

Im gezeigten Beispiel ist außerdem im Kanal 12 zwischen der Empfangsantenne 16 und dem Mischer 20 ein Demodulator 26 eingefügt, der ebenfalls das vom Hilfsoszillator 24 erzeugte Modulationssignal erhält und der an dem von der Antenne empfangenen Signal eine zu der Modulation des Modulators inverse Demodulation vornimmt, bevor das Signal im Mischer 20 mit dem Signal des Oszillators 20 gemischt wird und so ein Zwischenfrequenzsignal Z2 erzeugt wird.

Die Funktionsweise des oben beschriebenen Radarsensors soll nun anhand der Figuren 2 bis 5 näher erläutert werden.

In Figur 2 sind symbolisch die zu den beiden Kanälen 10 und 12 gehörenden Sendeantennen gezeigt, die hier zur besseren Unterscheidung mit 14-10 und 14-12 bezeichnet sind. Beide Antennen liegen ebenso wie die zugehörigen Empfangsantennen 16 (in Figur 2 nicht gezeigt) in der Brennebene einer Mikrowellenlinse 28, die die emittierte Radarstrahlung bündelt und die empfangene Strahlung wieder auf die Empfangsantenne fokussiert.

Die Sendeantenne 14-10 ist flächig ausgedehnt und erzeugt daher eine relativ scharf gebündelte Radarkeule 30-10 zur Ortung von Objekten, die sich innerhalb eines relativ schmalen Winkelbereiches, jedoch in relativ großem Abstand befinden. Die Sendeantenne 14-12 hat eine kleinere Ausdehnung und erzeugt eine weiter aufgefächerte Radarkeule 30-12, mit der im unteren Abstandsbereich Objekte geortet werden können, die innerhalb eines größeren Winkelbereiches liegen. Wenn der Radarsensor beispielsweise an der Frontpartie eines Kraftfahrzeugs montiert und nach vorn gerichtet ist, so können mit der Radarkeule 30-10 vorausfahrende Fahrzeuge, insbesondere solche in der eigenen Fahrspur, geortet werden, während mit der Radarkeule 30-12 auch die Randbebauung, z. B. Leitplanken, parkende Fahrzeuge am Straßenrand und dergleichen geortet werden können.

Die in Figur 2 nicht gezeigten Empfangsantennen 16 sind analog zu den Sendeantennen 14 dimensioniert und angeordnet. Beispielsweise können die verschiedenen Antennen in der zur Zeichenebene in Figur 2 senkrechten Richtung gegeneinander versetzt vor der gemeinsamen Mikrowellenlinse 28 angeordnet sein. Aufgrund der unterschiedlichen

Ausdehnung der Antennen ist es jedoch auch denkbar, daß beispielsweise die Sendeantenne 14-12 verschachtelt in der dann aus mehreren Elementen bestehenden Sendeantenne 14-10 angeordnet ist.

In Figur 2 ist weiterhin ein Objekt 32 gezeigt, das sich im überlappungsbereich beider Radarkeulen 30-10 und 30-12 befindet und somit in beiden Kanälen des Radarsensors geortet wird.

Figur 3 zeigt ein Antennendiagramm für den Kanal 12, der für die Ortung im Nahbereich zuständig ist. Die als durchgezogene Linie eingezeichnete Kurve 34 gibt die Amplitude des von einem Objekt empfangenen Radarechos in Abhängigkeit vom Azimutwinkel j des Objekts an. Entsprechend der weit aufgefächerten Form der Radarkeule 30-12 hat diese Kurve ein relativ flaches Maximum bei dem Azimutwinkel 0, und sie fällt nach beiden Seiten annähernd symmetrisch, mit relativ schwach ausgebildeten Nebenkeulen, verhältnismäßig sanft ab, so daß auch bei größeren Azimutwinkeln noch eine hohe Empfindlichkeit erreicht wird.

Die Empfangsantenne 16 für den Kanal 12 empfängt allerdings nicht nur das von der Sendeantenne 14-12 gesendete und an dem Objekt 32 reflektierte Signal, sondern auch das reflektierte Signal, das von der zum anderen Kanal gehörenden Sendeantenne 14-10 gesendet wurde. Wenn das von der Sendeantenne 14-12 gesendete Signal nicht mit Hilfe des Modulators 22 moduliert wäre, hätten die aus beiden Kanälen empfangenen Signale dieselbe Frequenz, so daß es zwischen ihnen zu Interferenz käme, wie in Figur 3 schematisch durch die gestrichelt eingezeichnete Kurve 36 dargestellt wird. Man erkennt, daß unter diesen Umständen bei bestimmten Azimutwinkeln, im gezeigten Beispiel etwa bei j = ± 18°, zu einer weitgehenden Signalauslöschung käme. Ein Objekt, das sich bei einem dieser Azimutwinkel befände, könnte folglich im Kanal 12 nicht geortet werden, weil das Radarecho so schwach wäre, daß es vor dem Rauschhintergrund nicht mehr auszumachen wäre. Die aus den beiden Kanälen 10 und 12 erhaltene Information wäre somit inkonsistent, was die Bewertung der Verkehrssituation erheblich erschweren und leicht zu Fehlinterpretationen führen könnte.

Entsprechende Störeffekte würden selbstverständlich auch im Kanal 10 auftreten, da dessen Empfangsantenne auch das von der Sendeantenne 14-12 empfangene Signal empfängt und es aufgrund der Frequenzgleicheit auch zwischen diesen Signalen zu Interferenzen käme. Eine weitgehende Auslöschung eines Signals in diesem Kanal könnte dann zu der Fehleinschätzung führen, daß sich das nur im Kanal 12 geortete Objekt außerhalb der Radarkeule 30-10 (am Straßenrand) befindet und somit kein relevantes Hindernis darstellt.

Durch die Modulation des im Kanal 12 gesendeten Signals werden Störungen und Fehler diese Art wirksam vermieden.

In Figur 4 sind die von den Sendeantennen 14 beider Kanäle gesendeten Signale in einem Frequenz/Zeit-Diagramm dargestellt. Die Kurve 38-10 gibt den Frequenzverlauf des im

Kanal 10 gesendeten Signals an, das mit dem vom lokalen Oszillator 18 gelieferten Signal identisch ist. Man erkennt, daß die Frequenz rampenförmig moduliert ist, mit einer abwechselnden Folge von steigenden und fallenden Rampen mit dem Betrage nach gleicher Steigung. Die Kurve 38-12 gibt das im Kanal 12 gesendete Signal an. Dieses Signal weist die gleiche rampenförmige Modulation auf, das es ebenfalls vom Oszillator

18 abgeleitet ist, ist jedoch zusätzlich aufgrund der Wirkung des Modulators 22 in seiner Frequenz verschoben. Diese Frequenzverschiebung Df ist so groß, daß das Fequenzband, in dem die Frequenz des im Kanal 12 gesendeten Signals variiert, nicht mit dem entsprechenden Frequenzband für den Kanal 10 überlappt.

In Figur 5 ist für die in Figur 2 gezeigte Objektkonstellation das Spektrum des

Zwischenfrequenzsignals Z2 dargestellt, das man im Kanal 12 erhält. Da das Objekt 32 von beiden Radarkeulen 30-10 und 30-12 getroffen wird und die Empfangsantenne 16 des Kanals 12 die reflektierten Signale empfängt, die von beiden Sendeantennen 14-10 und 14-12 gesendet wurden, muß sich das Objekt 32 im Spektrum durch zwei Peaks abzeichnen. Aufgrund der Modulation im Kanal 12 sind diese Peaks um Df gegeneinander verschoben.

Die gestrichelt eingezeichnete Kurve 40 in Figur 5 gibt das Spektrum für den Fall an, daß der Kanal 10 abgeschaltet wäre, man also nur das von der Sendeantenne 14-12 gesendete Signal empfinge. Dieses Spektrum hat einen Peak bei einer Frequenz fl , die durch den der Abstand und die Relativgeschwindigkeit des Objekts 32 bestimmt ist. Zwar wurde durch den Modulator 22 die Frequenz des gesendeten Signals um Df erhöht, doch wird diese Frequenzerhöhung durch den Demodulator 26 wieder rückgängig gemacht, so daß die Frequenz des Zwischenfrequenzsignals Z2 nur von dem Unterschied zwischen der Frequenz des empfangenen Signals und der Frequenz des lokalen Oszillators 18 abhängig ist.

Die in Figur 5 als dünnen durchgehende Linie eingezeichnete Kurve 42 gibt das Spektrum an, das man erhielte, wenn nur das Signal von der Sendeantenne 14-10 im Kanal 10 empfangen würde. Dieses Signal ist senderseitig nicht moduliert worden, wird aber gleichwohl, wenn es im Kanal 12 empfangen wird, durch den Demodulator 26 demoduliert und dadurch in seiner Frequenz um Df herabgesetzt. Folglich liegt der entsprechende Peak im Spektrum nun bei einer Frequenz f2, außerhalb des für die Signalauswertung benutzten Bereichs F des Spektrums.

Tatsächlich wird im Kanal 12 das Summensignal empfangen, das in Figur 5 durch die fett eingezeichnete Kurve 44 repräsentiert wird und einer überlagerung der Kurven 42 und 40

entspricht. Da jedoch der Signalanteil, der vom Kanal 10 herrührt (Kurve 42) im auswertbaren Bereich F des Spektrums praktisch gleich 0 ist, ist die Kurve 44 in diesem auswertbaren Bereich nahezu mit der Kurve 40 identisch, d. h., das empfangene und zur Auswertung herangezogenen Signal wird durch das gleichzeitig aus dem anderen Kanal 10 empfangene Signal nicht verfälscht oder überdeckt, obgleich im gezeigten Beispiel die

Signalstärke im Kanal 10 höher ist als im Kanal 12.

Es versteht sich, daß das oben erläuterte Prinzip analog auch bei Radarsensoren mit drei oder mehr Kanälen anwendbar, mit denen drei oder mehr Radarkeulen erzeugt werden, die an einen Bereich großer Abstände, einen Bereich mittlerer Abstände bzw. einen Bereich kleiner Abstände angepaßt sind.

Figur 6 zeigt ein Beispiel eines winkelauflösenden monostatischen Radarsensors mit vier Kanälen. Die Kanäle sind hier mit 1 , 2, 3 und 4 bezeichnet und durch gegeneinander winkelversetzte Radarstrahlen 46 symbolisiert. Jeder Radarstrahl wird von einer Antenne 48, beispielsweise einer Patch- Antenne erzeugt, die sowohl zum Senden als auch zum Empfang dient. Die Antennen 48 sind versetzt zur optischen Achse der Mikrowellenlinse

28 angeordnet, so daß die Radarstrahlen 46 in leicht unterschiedliche Richtungen abgestrahlt werden.

Figur 7 zeigt eine Schaltskizze für den Radarsensor gemäß Figur 6. Wie im zuvor beschriebenen Ausführungsbeispiel erzeugt der lokale Oszillator 18 ein rampenförmig moduliertes Hochfrequenzsignal, das - gegebenenfalls nach Modulation - den Antennen

48 zugeführt wird. Im Kanal 1 wird das Signal des Oszillators 18 ummoduliert über einen Zirkulator 50 in die Antenne 48 eingespeist. Der Zirkulator 50 dient in bekannter Weise dazu, das gesendete Signal von dem über die Antenne 48 empfangenen Signal zu trennen, so daß nur das empfangene Signal an den Mischer 20 zur Erzeugung des Zwischenfrequenzsignals gelangt.

In den Kanälen 2, 3, und 4 ist jeweils in der Leitung, die vom Oszillator 18 zum Zirkulator 50 führt, eine Diode 52 angeordnet, die als Modulator dient. Speziell wird hier die Vorspannung (Bias) der Diode 52 mit Hilfe eines Hilfsoszillators 54 moduliert. Serienkapazitäten 56 vor und hinter der Diode 52 sorgen dafür, daß der Bias-Strom nur

vom Hilfsoszillator 54 zu einer NF-Masse 58 fließt, während das HF-Signal ohne NF- Anteil zum Zirkulator 50 gelangt.

In der Leitung vom Zirkulator 50 zum Mischer 20 ist in jedem der Kanäle 2, 3 und 4 eine als Demodulator dienende Diode 60 angeordnet. Zugehörige Serienkapazitäten und eine MF-Masse sind, entsprechend der Polungsrichtung der Diode 60, auf analoge Weise wie bei der Diode 52 angeordnet. Innerhalb jedes Kanals wird der Bias für die Dioden 52 und 60 vom demselben Hilfsoszillator 54 erzeugt, so daß die Demodulation jeweils exakt der Modulation in dem betreffenden Kanal entspricht.

Die Hilfsoszillatoren 54, die den Kanälen 2, 3 und 4 zugeordnet sind, haben jedoch voneinander verschiedene Frequenzen, so daß die Modulation und Demodulation jeweils kanalspezifisch ist.

Die durch die Diode 52 bewirkte Modulation ist ihrer Natur nach vorwiegend eine Amplitudenmodulation, die jedoch zu Seitenbändern im Frequenzspektrum führt. Durch geschickte Abstimmung der Komponenten läßt sich erreichen, daß der größte Teil der Oszillatorenergie in das erste Seitenband fließt, so daß der Antenne 48, beispielsweise im

Kanal 2, ein relativ starkes HF-Signal zugeführt werden kann, das gegenüber der Frequenz des lokalen Oszillators 18 um einen kanalspezifischen Betrag Df verschoben ist.