Wellenleiter, Antennensystem, Verfahren und Fahrzeug

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Wellenleiter, ein Antennensystem, ein Verfahren zur Herstellung eines Wellenleiters und ein Fahrzeug. Insbesondere, aber nicht ausschließlich, beziehen sich Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung auf ein in ein Fahrzeug integriertes Antennensystem.

Das automatisierte Fahren erfordert eine sichere Umfeldwahrnehmung. Beispielsweise kommen dabei Sensoren, wie Radar, Lidar oder eine Kamera, zum Einsatz. Insbesondere mit einer 360°- 3D-Erfassung der Umwelt können statische und dynamische Objekte im Umfeld eines Fahrzeugs zuverlässig erfasst werden.

Dem Lidar kommt in der redundanten, robusten Umfeldwahrnehmung eine wichtige Rolle zu, da dieser Sensortyp präzise Entfernungen messen und auch Klassifikationen durchführen kann. Allerdings sind diese Sensoren kostenintensiv und in ihrem Aufbau aufwändig. Eine 360°-3D- Erfassung mit Lidar ist problematisch, da dafür entweder viele kleinere Einzelsensoren, d.h., viele einzelne Lichtquellen und Detektorelemente, oder große Sensoren notwendig sind.

Weiterhin sind Lidar-Systeme anfällig gegenüber Wettereinflüssen, wie Regen, Nebel oder direkte Sonneneinstrahlung.

Radarsensoren, die seit Jahren im automobilen Sektor etabliert sind, liefern hingegen bei allen Witterungsbedingungen zuverlässig und ausfallsicher Umgebungsdaten. Selbst eingeschränkte Sichtverhältnisse durch Regen, Nebel, Schnee, Staub, Rauch und Dunkelheit beeinflussen kaum ihre Wahrnehmungszuverlässigkeit.

EP 2 808698 B1 schlägt eine Antenne einer Landfahrzeugradarvorrichtung vor, wobei die Antenne zur Installation hinter einer Windschutzscheibe eines Fahrzeugs konfiguriert und mit einer Öffnung ausgerichtet ist, die durch eine Metallisierungsschicht definiert ist, die in der Windschutzscheibe enthalten ist. Die Antenne umfasst einen unteren Abschnitt, der ein erstes Sichtfeld durch die Öffnung aufweist und horizontal zu einem Horizont vor dem Fahrzeug gerichtet ist und einen oberen Abschnitt, der ein zweites Sichtfeld durch die Öffnung aufweist und abwärts zu einem Bereich des Bodens vor dem Fahrzeug gerichtet ist. Der obere Abschnitt und der untere Abschnitt sind durch Mikrostreifen verbunden. DE 10 2008 002 318 A1 schlägt ein Fahrzeugantenne vor, die ein Antennenelement und ein Reflexionselement beinhaltet. Das Antennenelement ist auf einer Windschutzscheibe eines Fahrzeugs angebracht und befindet sich in einem Abstand von einem Dachverkleidungsende des Fahrzeugs. Das Reflexionselement befindet sich in einem Abstand hinter dem Antennenelement bezüglich des Fahrzeugs. Diese Anordnung kombiniert die Funktionen des Verkleidungsendes und des Reflexionselements als Reflektoren für das Antennenelement. Die kombinierten Funktionen führen dazu, dass die Richtcharakteristik des Antennenelements bezüglich des Fahrzeugs mehr nach vorne und horizontaler ist.

DE 10 2019 105 395 A1 schlägt eine Antenne vor, die in oder auf Glasstrukturen eingebettet ist. Die Anwendung lehrt eine Vorrichtung, die eine Grundebene auf einer Antenne in der Nähe einer dielektrischen Struktur, wie beispielsweise einer Windschutzscheibe, erstreckt, um eine abgestrahlte Welle in die dielektrische Struktur einzubinden, um die Neigung des Strahlungsmusters der Antenne zu steuern.

Das Auflösungsvermögen von Radarsensoren ist allerdings eingeschränkt. Beispielweise weisen konventionelle Radarsensoren für den Fahrzeugeinsatz ein Auflösungsvermögen von ca. 2° auf. Um die Anforderungen für die Stufen 4 und 5 des automatisierten Fahrens mit sicherer Fahrfunktion zu erreichen, müssen Radarsensoren dreidimensionale Bilder mit feinerer Auflösung im Bereich von mindestens 0,1° und Unempfindlichkeit gegenüber Störungen aus der Umgebung liefern. Aus der Auflösung resultiert eine Antennengröße von ca. 1 ,2 m (Meter) aus physikalischen Zusammenhängen. Eine Antenne solcher Größe kann allerdings für die Integration in ein Fahrzeug mit konventioneller Radartechnik ungeeignet sein.

Es besteht daher ein Bedarf daran, das Auflösungsvermögen von Radarsensoren bei beschränktem Integrationsbauraum zu verbessern. Diesem Bedarf tragen der Wellenleiter, das Antennensystem und das Verfahren zur Herstellung des Wellenleiters nach den unabhängigen Ansprüchen Rechnung.

Ausführungsbeispiele basieren auf dem Kerngedanken, die in einer Antenne erzeugte Radiostrahlung einem Wellenleiter zur Abstrahlung zuzuleiten beziehungsweise empfangene Radiostrahlung über einen Wellenleiter an die Antenne weiterzuleiten, um eine Abstrahlbeziehungsweise Empfangscharakteristik der Antenne zu ändern.

Ausführungsbeispiele betreffen einen Wellenleiter, der eine an eine Trägerstruktur angepasste Fläche zur Anbringung des Wellenleiters an die Trägerstruktur aufweist. Ferner weist der Wellenleiter einen Einkopplungsbereich zum Einkoppeln einer von einer Antenne abgestrahlten Radiostrahlung in den Wellenleiter und einen Auskopplungsbereich entlang der Fläche zum Auskoppeln der Radiostrahlung aus dem Wellenleiter auf.

Beispielsweise kann die Antenne am Einkopplungsbereich angeordnet sein und die Radiostrahlung in den Wellenleiter abstrahlen. Die Radiostrahlung kann sich, bei Anbringung des Wellenleiters an die Trägerstruktur, durch die Trägerstruktur hindurch ausbreiten und auf einer der Fläche gegenüberliegenden Seite der Trägerstruktur in eine Umgebung der Trägerstruktur abgegeben werden. Die Antenne kann etwa bei einer Radaranwendung einer Umfelderfassung eines Fahrzeugs dienen.

Der Wellenleiter kann eine Abstimmung der Abstrahlcharakteristik der Radiostrahlung auf eine gewünschte Anwendung der Antenne ermöglichen. Die Abstrahlung kann in gerichteter Weise, also mit gebündelter Emissionsleistung, erfolgen, um eine Fokussierung der Radiostrahlung zu erreichen. Bei Messung der Reflektionen kann sich eine Auflösung für bestimmte Raumbereiche somit erhöhen.

Außerdem kann die Emissionsleistung in eine bestimmte Richtung gelenkt werden. Bei Einbau des Wellenleiters in ein Fahrzeugbauteil kann etwa die Emissionsleistung in Fahrtrichtung und parallel zur Fahrbahnfläche erhöht werden. So können Einbußen bei der Messauflösung aufgrund einer unerwünschten Abstrahlung in eine andere als die vorgesehene Richtung vermieden werden. Daraus kann sich eine erhöhte Detektionswahrscheinlichkeit und erhöhte Reichweite für eine Radaranwendung der Antenne ergeben.

Im Vergleich zu konventionellen Techniken zur Anpassung der Abstrahlcharakteristik kann der Wellenleiter kostengünstig und serientauglich gefertigt werden.

In einem Ausführungsbeispiel ist eine Hauptausbreitungsrichtung der Radiostrahlung nach Auskoppeln aus dem Auskopplungsbereich gegenüber einer Flächennormalen der Fläche geneigt.

Die Hauptausbreitungsrichtung kann damit beispielsweise auf eine für eine bestimmte Anwendung gewünschte Richtung für die Abstrahlung abgestimmt werden. Bei einer Radaranwendung kann die Hauptausbreitungsrichtung damit auf einen bestimmten Zielbereich angepasst sein. Durch die Neigung der Hauptausbreitungsrichtung gegenüber der Fläche kann sich eine erhöhte Flexibilität beim Einbau und bei der Ausrichtung der Antenne ergeben, etwa zur Anbringung der Antenne an die Trägerstruktur. Der Wellenleiter kann die Abstrahlung in die Hauptausbreitungsrichtung lenken, auch wenn etwa eine Patch-Antenne mit optimierter Abstrahlung senkrecht zu ihrer Abstrahlfläche geneigt gegenüber der Hauptausbreitungsrichtung ausgerichtet ist.

Durch den flexiblen Verbau der Antenne kann die Fläche entlang der Trägerstruktur besser zur Integration von Wellenleitern und Antennen ausgenutzt werden. Also können mehr Antennen bei gleichbleibenden Dimensionen der Trägerstruktur ohne wesentliche Beeinträchtigung sonstiger Funktionen der Trägerstruktur verbaut werden, wodurch eine höhere Auflösung bei Messung der Reflektionen erreicht werden kann.

In einem Ausführungsbeispiel ist die Hauptausbreitungsrichtung gegenüber der Flächennormalen um mindestens 30° geneigt.

Es kann also mithilfe des Wellenleiters ein Richtwinkel erreicht werden, der sich mit konventionellen Mitteln, etwa durch Phasenansteuerung einer Phased-Array-Antenne, nicht oder nur mit hohem technischen Aufwand bewerkstelligen ließe.

In einem Ausführungsbeispiel weist der Wellenleiter einen Ausbreitungskanal zwischen Einkopplungsbereich und Auskopplungsbereich auf, der von einer eingekoppelten Welle der Radiostrahlung zu durchlaufen ist. Der Ausbreitungskanal weist am Auskopplungsbereich eine im Wesentlichen der Neigung der Hauptausbreitungsrichtung gegenüber der Flächennormalen entsprechenden Neigung auf.

Der Ausbreitungskanal kann etwa zum Auskopplungsbereich hin in der Hauptausbreitungsrichtung verlaufen und ein angeschrägtes Ende am Auskopplungsbereich aufweisen zur Anpassung an die zur Hauptausbreitungsrichtung geneigten Trägerstruktur.

In einem Ausführungsbeispiel verläuft der Ausbreitungskanal zumindest abschnittsweise nicht geradlinig. Der Ausbreitungskanal kann etwa abschnittsweise eine Krümmung oder einen Knick aufweisen.

Damit kann zum Einen die Antenne eine andere Ausrichtung aufweisen als die gewünschte Hauptausbreitungsrichtung, was mehr Freiheitsgrade bei der Anordnung der Antenne ermöglicht. Zum Beispiel kann die Antenne mit einer Abstrahlfläche parallel zur Trägerstruktur angeordnet sein, etwa zur flachen Befestigung der Antenne an der Trägerstruktur. Dadurch kann weiterhin Bauraum eingespart und eine Seamless-Integration sowie ein verdeckter Verbau ermöglicht werden.

Zum Anderen kann der Ausbreitungskanal gegenüber einer geradlinigen Ausführung verlängert und dennoch der benötigte Bauraum gering gehalten werden. Eine solche Verlängerung des Ausbreitungskanals und eine damit einhergehende Verlängerung der Propagationsdistanz der Radiostrahlung zwischen Antenne und Trägerstruktur kann dazu beitragen, dass die Strahlung im Fernfeld der Antenne auf die Trägerstruktur auftrifft oder Nahfeldeffekte beim Ausbreiten der Strahlung durch die Trägerstruktur im Wesentlichen abgeklungen sind. Nahfeldeffekte können unberücksichtigt bleiben bei Auswerten eines auf der Reflektion der Strahlung basierenden Radarsignals. Die Auswertung des Signals kann sich aufgrund der sich im Wesentlichen gemäß geometrischer Strahlenoptik ausbreitenden Strahlung vereinfachen und die dementsprechende Auswerteeinheit kann einfach und robust entwickelt werden.

In einem Ausführungsbeispiel weist der Ausbreitungskanal mehrere Richtungsänderungen von jeweils mindestens 120° auf. Die Radiostrahlung kann etwa durch Mehrfachreflexion schlangenlinienförmig durch den Ausbreitungskanal geleitet werden.

Damit kann der Wellenleiter einen Bauraum entlang der Trägerstruktur besser ausnutzen, um eine flache Integration in die Trägerstruktur zu gewährleisten und dennoch eine gewünschte Länge des Ausbreitungskanals zu erreichen.

In einem Ausführungsbeispiel weist der Wellenleiter einen Ausbreitungskanal zwischen Einkopplungsbereich und Auskopplungsbereich, der von einer eingekoppelten Welle der Radiostrahlung zu durchlaufen ist. Der Ausbreitungskanal weist eine Länge zwischen 4 und 40 Millimetern auf.

Der Ausbreitungskanal kann etwa derart gestaltet sein, dass dieser eine Länge aufweist, die das Vier- bis Zehnfache der Wellenlänge der Radiostrahlung beträgt. Damit kann der Ausbreitungskanal lang genug sein, um die Radiostrahlung vor Auftreffen auf der Trägerstruktur aus dem Nahfeldbereich der Antenne herauszuleiten.

Weitere Ausführungsbeispiele betreffen einen Wellenleiter, der eine an eine Trägerstruktur angepasste Fläche zur Anbringung des Wellenleiters an die Trägerstruktur aufweist. Der Wellenleiter weist einen Einkopplungsbereich entlang der Fläche zum Einkoppeln einer Radiostrahlung in den Wellenleiter und einen Ankopplungsbereich zum Ankoppeln der eingekoppelten Radiostrahlung an eine Antenne auf.

Die obigen Ausführungen für den Fall der Abstrahlung der Radiostrahlung in Richtung der Trägerstruktur können analog für den zuletzt beschriebenen Empfang der von der von der Trägerstruktur kommenden Radiostrahlung gelten. Im Falle einer monostatischen Antenne kann der Wellenleiter zur Abstrahlung sowie zum Empfang der Radiostrahlung beitragen. Im Falle mehrerer bistatischer Antennen kann ein jeweiliger Wellenleiter eine jeweilige Funktion übernehmen.

Weitere Ausführungsbeispiele betreffen ein Antennensystem, das einen erfindungsgemäßen Wellenleiter und die Antenne umfasst. Die Antenne kann etwa zusammen mit dem Wellenleiter in kompakter Bauweise an der Trägerstruktur angebracht werden. Das Antennensystem kann etwa ein Radarsensor sein.

In einem Ausführungsbeispiel umfasst das Antennensystem mindestens eine weitere Antenne, die ausgebildet ist, mit der Antenne eine Phased-Array-Antenne zu bilden. Das heißt, die Antenne und die weitere Antenne bilden eine phasengesteuerte Gruppenantenne. Es kann für jede der weiteren Antennen ein jeweiliger erfindungsgemäßer Wellenleiter vorgesehen sein.

Mithilfe der zusätzlichen Phased-Array-Konfiguration kann das Antennensystem eine weitere Richtwirkung erzielen, die außerdem elektronisch steuerbar ist. Damit kann ein Antennendiagramm des Antennensystem zusätzlich zur Richtwirkung des Wellenleiters auf bestimmte Zielbereiche beschränkt werden, was zu einer höheren Auflösung in den Zielbereichen führt.

In einem Ausführungsbeispiel entspricht der Wellenleiter einer Ausführung zum Auskoppeln der Radiostrahlung am Auskopplungsbereich. Das Antennensystem umfasst ferner eine Schaltung, die ausgebildet ist, ein optisches Signal zu empfangen, ein elektromagnetisches Signal basierend auf dem optischen Signal zu erzeugen und das elektromagnetische Signal an die Antenne auszugeben. Die Antenne ist ausgebildet, die Radiostrahlung basierend auf dem elektromagnetischen Signal abzustrahlen.

Eine solche Kointegration von elektronischen und photonischen Komponenten in einer

Schaltung kann eine Signalübertragung von GHz-Signalen (Gigahertz) mittels eines optischen Trägersignals im THz-Frequenzbereich (Terahertz) ermöglichen. Die Schaltung kann sehr robust gegenüber Umweltstörungen wie Temperaturänderungen entwickelt werden. Dadurch kann die Korrelation der emittierten Radiostrahlung mit ihren Reflektionen erleichtert und daher die Kohärenz bei der Signalauswertung verbessert werden. Somit kann sich ein erhöhtes Auflösungsvermögen des Antennensystems ergeben.

Die Schaltung kann in analoger Weise einer Signalwandlung und -Übertragung im Falle einer empfangenden Antenne dienen.

In einem Ausführungsbeispiel ist die Antenne in die Schaltung integriert. Die Antenne kann somit mithilfe von Antenna-on-Chip Packaging kostengünstig und platzsparend integriert werden. Es kann außerdem eine Ausrichtung der Antenne in dem Antennensystem und eine aufwendige Kalibrierung entfallen.

In einem Ausführungsbeispiel ist die Antenne in den Wellenleiter integriert. Die Einkopplung der Strahlung in den Wellenleiter kann etwa direkt aus der Schaltung heraus erfolgen. Der Wellenleiter kann somit eine Antenne bilden, was zu einer Platzersparnis führen kann.

Weitere Ausführungsbeispiele betreffen ein Fahrzeug, das ein erfindungsgemäßes Antennensystem und die Trägerstruktur umfasst. Die Trägerstruktur kann etwa eine Windschutzscheibe oder ein Verkleidungsteil des Fahrzeugs sein, zum Beispiel ein Stoßfänger, eine Stoßleiste oder eine Fahrzeugsäule (etwa A-Säule oder B-Säule).

Das Antennensystem kann selbst bei besonders knappen Bauräumen und hohen Designanforderungen im Fahrzeug eine Integration einer Mehrzahl von Antennen ermöglichen. Das Antennensystem kann durch Erhöhung der Auflösung bei der Umfelderfassung des Fahrzeugs eine Einhaltung von Sicherheitsvorgaben für das automatisierte Fahren gewährleisten. Bei Einbau des Antennensystems in eine gegenüber einer Senkrechten geneigten Trägerstruktur (etwa Windschutzscheibe) und damit gleichzeitiger Neigung der Antennen kann dennoch eine Hauptausbreitungsrichtung in die Horizontale erreicht werden. Das Fahrzeug kann somit eine verbesserte Umfelderfassung aufweisen.

Weitere Ausführungsbeispiele betreffen ein Verfahren zur Herstellung eines Wellenleiters. Das Verfahren umfasst Formen einer an eine Trägerstruktur angepassten Fläche des Wellenleiters zur Anbringung des Wellenleiters an die Trägerstruktur, Formen eines Einkopplungsbereichs in den Wellenleiter zum Einkoppeln einer von einer Antenne abgestrahlten Radiostrahlung in den Wellenleiter und Formen eines Auskopplungsbereich in den Wellenleiter entlang der Fläche zum Auskoppeln der Radiostrahlung aus dem Wellenleiter.

Das Verfahren kann eine Abstimmung der Abstrahlcharakteristik der Radiostrahlung auf eine gewünschte Anwendung der Antenne ermöglichen. Mithilfe des Verfahrens kann die Abstrahlung mit gebündelter Emissionsleistung erfolgen, um eine Fokussierung der Radiostrahlung zu erreichen. Bei Messung der Reflektionen kann sich eine Auflösung für bestimmte Raumbereiche erhöhen.

Die hier beschriebenen Techniken können auf Lidar-, Kamera- und Satellitenkommunikationsysteme übertragen werden. Sie können ebenfalls eine polarisationssensitive Detektion unterstützen.

Ausführungsbeispiele werden nachfolgend bezugnehmend auf die beiliegenden Figuren näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 ein Beispiel eines erfindungsgemäßen Wellenleiters;

Fig. 2 weitere Beispiele erfindungsgemäßer Wellenleiter;

Fig. 3 weitere Beispiele erfindungsgemäßer Wellenleiter;

Fig. 4a bis Fig. 4d Beispiele eines erfindungsgemäßen Antennensystems;

Fig. 5a bis Fig. 5c Beispiele einer Sendeschaltung, einer Empfangsschaltung beziehungsweise einer Zentralstation;

Fig. 6 ein weiteres Beispiel eines erfindungsgemäßen Antennensystems;

Fig. 7 ein Beispiel eines erfindungsgemäßen Fahrzeugs; und

Fig. 8 ein Beispiel eines erfindungsgemäßen Verfahrens zur Herstellung eines Wellenleiters.

Verschiedene Ausführungsbeispiele werden nun ausführlicher unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen beschrieben, in denen einige Ausführungsbeispiele dargestellt sind. In den Figuren können die Dickenabmessungen von Linien, Schichten und/oder Regionen um der Deutlichkeit Willen übertrieben dargestellt sein.

Fig. 1 zeigt schematisch einen Querschnitt eines Beispiels eines Wellenleiters 100. Der Wellenleiter 100 weist eine an eine Trägerstruktur 110 angepasste Fläche 120 zur Anbringung des Wellenleiters 100 an die Trägerstruktur 110 auf.

Die T rägerstruktur 110 kann jedes zur Anbringung des Wellenleiters 100, das heißt etwa zur Integration in die Trägerstruktur oder Fixierung des Wellenleiters an der Trägerstruktur, geeignetes Bauteil sein. In manchen Ausführungsbeispielen ist die Trägerstrukutr 110 ein Bauteil eines Fahrzeugs, etwa eine Windschutzscheibe oder ein Verkleidungsteil des Fahrzeugs. Lediglich zu Veranschaulichungszwecken ist in dem in Fig. 1 gezeigten Beispiel die Trägerstruktur 110 als flaches, ebenes Bauteil dargestellt. In anderen Beispielen kann die Trägerstruktur 110 auch eine andere Form und Größe als die in Fig. 1 gezeigte aufweisen, sie kann etwa uneben oder gekrümmt entlang der Fläche 120 sein oder eine andere Dimensionierung relativ zum Wellenleiter 100 aufweisen.

Der Wellenleiter 100 ist in dem in Fig. 1 gezeigten Querschnitt als eine dreiseitige Struktur dargestellt. Die in Fig. 1 gezeigte Form, Größe und Anordnung des Wellenleiters 100 dient lediglich der Veranschaulichung. In anderen Beispielen kann der Wellenleiter 100 eine andere Form, Größe relativ zur Trägerstruktur 110 und Anordnung bezüglich der Trägerstrukur 110 aufweisen.

Der Wellenleiter 100 weist einen Einkopplungsbereich 130 zum Einkoppeln einer von einer Antenne abgestrahlten Radiostrahlung (nicht gezeigt) in den Wellenleiter 100 und einen Auskopplungsbereich 140 entlang der Fläche 120 zum Auskoppeln der Radiostrahlung aus dem Wellenleiter 100 auf. Der Einkopplungsbereich 130 und der Auskopplungsbereich 130 können als zwei Enden eines Ausbreitungskanals 150 des Wellenleiters 100 verstanden werden. Der Ausbreitungskanal 150 ist von einer eingekoppelten Welle der Radiostrahlung zu durchlaufen.

Der Ausbreitungskanal 150 kann etwa zum Auskopplungsbereich 120 hin in einer gewünschten Hauptausbreitungsrichtung der Radiostrahlung verlaufen und ein angeschrägtes Ende am Auskopplungsbereich 120 aufweisen zur Anpassung an die zur Hauptausbreitungsrichtung geneigten Trägerstruktur 110. Der Einkopplungsbereich 130 kann etwa zur Umwandlung der Radiostrahlung in eine sich durch den Ausbreitungskanal 150 ausbreitende (Wander-) Welle dienen. Der Auskopplungsbereich 140 kann etwa zur Umwandlung der (Wander-) Welle in eine sich durch die Trägerstruktur 110 hindurch frei ausbreitende Welle dienen.

Die Antenne kann beispielsweise am Einkopplungsbereich 130 angeordnet sein und die Radiostrahlung in den Wellenleiter 100 abstrahlen. Die Radiostrahlung kann sich, bei Anbringung des Wellenleiters 100 an die Trägerstruktur 110, durch die Trägerstruktur 110 hindurch ausbreiten und auf einer der Fläche gegenüberliegenden Seite der Trägerstruktur 110 in eine Umgebung der Trägerstruktur 110 abgegeben werden. Die Antenne kann etwa bei einer Radaranwendung eines Fahrzeugs einer Umfelderfassung dienen.

In dem in Fig. 1 gezeigten Beispiel verläuft der Ausbreitungskanal 150 geradlinig von einer Seite des Wellenleiters 100 hin zur gegenüberliegenden Trägerstruktur 110 und ist zu einer Flächennormalen der Fläche 120 geneigt. In dem in Fig. 1 gezeigten Beispiel ist der Einkopplungsbereich 130 in der Mitte der Seite des Wellenleiters 100 und der Auskopplungsbereich 140 in der Mitte der Fläche 120 angeordnet. Die in Fig. 1 gezeigte Anordnung, Größe und Form des Ausbreitunskanals 150 sowie des Einkopplungsbereichs 130 und Auskopplungsbereichs 140 sind lediglich als Beispiel zu verstehen. In anderen Beispielen kann der Verlauf des Ausbreitungskanals 150 etwa nicht geradlinig oder in Richtung der Flächennormalen sein.

Der Wellenleiter 100 kann als teilweise inhomogenes Medium verstanden werden, das eine elektromagnetische Welle bündelt, so dass sie darin als Wanderwelle geführt wird. Der Wellenleiter 100 kann beispielsweise in seiner Dimensionierung auf eine darin zu führende Radiostrahlung und deren Frequenzbereich abgestimmt sein, um die Radiostrahlung verlustarm zu leiten. Der Wellenleiter 100 kann etwa ein Hohlleiter sein. Der Wellenleiter 100 kann etwa ein mit einem dielektrischen Material (z.B. Luft) gefülltes, elektrisch leitendes Material umfassen. Das elektrische leitende Material kann beispielsweise eine Wand eines Ausbreitungskanals 150 zwischen Einkopplungsbereich 130 und Auskopplungsbereich 140 bilden. Der Wellenleiter 100 kann aus Kunststoff gefertigt sein, um Produktionskosten gering zu halten.

Der Wellenleiter 100 kann eine Abstimmung der Abstrahlcharakteristik der Radiostrahlung auf eine gewünschte Anwendung der Antenne ermöglichen. Die Abstrahlung kann in gerichteter Weise, also mit gebündelter Emissionsleistung, erfolgen, um eine Fokussierung der Radiostrahlung zu erreichen. Bei Messung der Reflektionen kann sich eine Auflösung für bestimmte Raumbereiche somit erhöhen. Außerdem kann die Emissionsleistung in eine bestimmte Richtung gelenkt werden. Bei Einbau des Wellenleiters 100 in ein Fahrzeugbauteil kann etwa die Emissionsleistung in Fahrtrichtung und parallel zur Fahrbahnfläche erhöht werden. So können Einbußen bei der Messauflösung aufgrund einer unerwünschten Abstrahlung in eine andere als die vorgesehene Richtung vermieden werden. Daraus kann sich eine erhöhte Detektionswahrscheinlichkeit und erhöhte Reichweite für eine Radaranwendung der Antenne ergeben.

Im Vergleich zu konventionellen Techniken zur Anpassung der Abstrahlcharakteristik kann der Wellenleiter 100 kostengünstig und serientauglich gefertigt werden.

In dem in Fig. 1 gezeigten Beispiel wäre eine Hauptausbreitungsrichtung der Radiostrahlung nach Auskoppeln aus dem Auskopplungsbereich 140 gegenüber einer Flächennormalen der Fläche 120 geneigt, was sich aus dem Verlauf des Ausbreitungskanals 150 ergibt. Der Ausbreitungskanal 150 weist am Auskopplungsbereich 140 eine im Wesentlichen der Neigung der Hauptausbreitungsrichtung gegenüber der Flächennormalen entsprechenden Neigung auf.

Die Hauptausbreitungsrichtung kann damit beispielsweise auf eine für eine bestimmte Anwendung gewünschte Richtung für die Abstrahlung abgestimmt werden. Bei einer Radaranwendung kann die Hauptausbreitungsrichtung damit auf einen bestimmten Zielbereich angepasst sein.

Durch die Neigung der Hauptausbreitungsrichtung gegenüber der Fläche 120 kann sich eine erhöhte Flexibilität beim Einbau und bei der Ausrichtung der Antenne ergeben, etwa zur Anbringung der Antenne an die T rägerstruktur. Der Wellenleiter 100 kann die Abstrahlung in die Hauptausbreitungsrichtung lenken, auch wenn etwa eine Patch-Antenne mit optimierter Abstrahlung senkrecht zu ihrer Abstrahlfläche geneigt gegenüber der Hauptausbreitungsrichtung ausgerichtet ist.

Durch den flexiblen Verbau der Antenne kann die Fläche entlang der Trägerstruktur 110 besser zur Integration von Wellenleitern und Antennen ausgenutzt werden. Also können mehr Antennen bei gleichbleibenden Dimensionen der Trägerstruktur 110 ohne wesentliche Beeinträchtigung sonstiger Funktionen der Trägerstruktur 110 verbaut werden, wodurch eine höhere Auflösung bei Messung der Reflektionen erreicht werden kann. In einem Ausführungsbeispiel ist die Hauptausbreitungsrichtung gegenüber der Flächennormalen um mindestens 30° geneigt. In anderen Ausführungsbeispielen ist die Hauptausbreitungsrichtung gegenüber der Flächennormalen um weniger als 30° geneigt.

Es kann also mithilfe des Wellenleiters 100 ein Richtwinkel erreicht werden, der sich mit konventionellen Mitteln, etwa durch Phasenansteuerung einer Phased-Array-Antenne, nicht oder nur mit hohem technischen Aufwand bewerkstelligen ließe.

Der Ausbreitungskanal 150 kann in manchen Ausführungsbeispielen eine Länge zwischen 4 und 40 Millimetern aufweisen. Der Ausbreitungskanal 150 kann etwa derart gestaltet sein, dass dieser eine Länge aufweist, die das Vier- bis Zehnfache der Wellenlänge der Radiostrahlung beträgt. Damit kann der Ausbreitungskanal 150 lang genug sein, um die Radiostrahlung vor Auftreffen auf der Trägerstruktur 110 aus dem Nahfeldbereich der Antenne herauszuleiten. In anderen Ausführungsbeispielen kann der Ausbreitungskanal 150 eine Länge von kleiner 4 Millimetern aufweisen. Letzteres kann für Radaranwendungen im Frequenzbereich um 140 Gigahertz vorteilhaft sein.

In anderen Ausführungsbeispielen kann der Wellenleiter 100 analog zum obigen Beispiel zum Empfangen einer Radiostrahlung genutzt werden. Beispielsweise kann der Wellenleiter 100 einen Einkopplungsbereich entlang der Fläche 120 zum Einkoppeln einer Radiostrahlung in den Wellenleiter 100 und einen Ankopplungsbereich zum Ankoppeln der eingekoppelten Radiostrahlung an eine Antenne aufweisen. Im Falle einer monostatischen Antenne kann der Wellenleiter 100 zur Abstrahlung sowie zum Empfang der Radiostrahlung beitragen. Im Falle mehrerer, gekoppelter bistatischer Antennen kann ein jeweiliger Wellenleiter eine jeweilige Funktion übernehmen.

Die weit verbreiteten planaren Antennen können einen großen Vorteil bieten wegen ihrer platzsparenden Einbautiefe, die sich auf gedruckten Schaltungen (PCB) realisieren lassen. Die Abstrahlcharakteristik (Antennendiagramm) der Antennen unterliegt aber grundsätzlich physikalischen Gesetzmäßigkeiten. Die vorhergenannten Antennenbauformen führen zu einer hauptsächlichen Abstrahlung i.d.R. senkrecht zur Antennenoberfläche. Eine Strahlschwenkung in Bereich von ca. 60° kann technisch schwer umsetzbar sein.

Radarantennen für den ACC-Betrieb und die dafür benötigte Winkelauflösung weisen Maße von typischerweise ca. 6 cm (Zentimeter) x 8 cm auf. Im Gegensatz zu konventionellen Antennengeometrien für assistierte und teilautomatisierte Fahrfunktionen ist die benötigte Winkelauflösung für hochautomatisiertes Fahren viel feiner, etwa im Bereich von 0,1°. Die daraus resultierende Antennengröße beläuft sich nach physikalischen Zusammenhängen auf ca. 1 ,2 m. Für solche Antennengrößen stehen unter Umständen keine geeigneten Flächen an der Fahrzeugaußenhaut zur Verfügung.

Der erfindungsgemäße Wellenleiter 100 kann eine platzsparende Anbringung der Antenne an ein Fahrzeugbauteil, etwa zur Umfelderfassung, ermöglichen und die Strahlschwenkung unterstützen. Somit können Richtwinkel umgesetzt werden, die eine etwa designbedingte Neigung des Fahrzeugbauteils gegenüber einer gewünschten Ausrichtung zum Zielbereich (etwa senkrecht zur Hauptausbreitungsrichtung) ausgleicht. Es könnte zum Beispiel ein Wellenvektor der emittierten Strahlung parallel zur Fahrbahnoberfläche realisiert werden. Dadurch kann wiederum die Antenne flach in das Fahrzeugbauteil integriert werden, ohne die Umfelderfassung im Zielbereich zu beeinträchtigen.

Fig. 2 zeigt schematisch einen Querschnitt weiterer Beispiele von Wellenleitern 200-1 bis 200-5. Die Wellenleiter 200-1 bis 200-5 sind in unregelmäßigen Abständen entlang einer Fläche einer Trägerstruktur 210 angeordnet. Jeder der Wellenleiter 200-1 bis 200-5 kann jeweils dem Wellenleiter 100 entsprechen. Jeder der Wellenleiter 200-1 bis 200-5 weist jeweils eine an die Trägerstruktur 210 angepasste Fläche zur Anbringung des jeweiligen Wellenleiters 200-1 bis 200-5 an die Trägerstruktur 210 auf.

Jeder der Wellenleiter 200-1 bis 200-5 weist ferner jeweils einen Einkopplungsbereich zum Einkoppeln einer von einer jeweiligen Antenne abgestrahlten Radiostrahlung 220 in den jeweiligen Wellenleiter 200-1 bis 200-5 und jeweils einen Auskopplungsbereich entlang der Fläche zum Auskoppeln der Radiostrahlung 220 aus dem jeweiligen Wellenleiter 200-1 bis 200- 5 auf. Eine jeweilige Antenne, etwa Antenne 230, ist vor dem Einkopplungsbereich jedes Wellenleiter 200-1 bis 200-5 angeordnet. Außerdem weist jeder der Wellenleiter 200-1 bis 200- 5 einen jeweiligen Wellenleiterträger, etwa Wellenleiterträger 240, auf, durch den ein Ausbreitungskanal zwischen dem Einkopplungsbereich und dem Auskopplungsbereich geführt ist. Der Wellenleiterträger 240 kann etwa der mechanischen Stabilisierung, der Integration mehrerer Wellenleiter in ein Bauteil oder der schützenden Ummantelung dienen.

In dem in Fig. 2 gezeigten Beispiel ist die Hauptausbreitungsrichtung a der Radiostrahlung 220 nach Auskoppeln aus dem Auskopplungsbereich gegenüber einer Flächennormalen der Fläche geneigt. Nach dem Auskoppeln trifft die Radiostrahlung zunächst auf die Trägerstruktur 210 und ändert dabei seine Ausbreitungsrichtung durch Refraktion. Bei Verlassen der Trägerstruktur 210 bricht sich die Radiostrahlung 220 abermals an der gegenüberliegenden Seite der Trägerstruktur 210. Daraus ergibt sich eine horizontale Hauptausbreitungsrichtung a der Radiostrahlung 220 nach Austreten aus der Trägerstruktur 210.

Die Wellenleiter 200-1 bis 200-5 können eine Abstimmung der Abstrahlcharakteristik der Radiostrahlung auf eine gewünschte Anwendung der jeweiligen Antenne 230 ermöglichen. Die Abstrahlung kann in gerichteter Weise, also mit gebündelter Emissionsleistung, erfolgen, um eine Fokussierung der Radiostrahlung 220 zu erreichen. Bei Messung der Reflektionen kann sich eine Auflösung für bestimmte Raumbereiche somit erhöhen.

Außerdem kann die Emissionsleistung in eine bestimmte Richtung gelenkt werden. Bei Einbau der Wellenleiter 200-1 bis 200-5 in ein Fahrzeugbauteil kann etwa die Emissionsleistung in Fahrtrichtung und parallel zur Fahrbahnfläche erhöht werden. So können Einbußen bei der Messauflösung aufgrund einer unerwünschten Abstrahlung in eine andere als die vorgesehene Richtung vermieden werden. Daraus kann sich eine erhöhte Detektionswahrscheinlichkeit und erhöhte Reichweite für eine Radaranwendung der Antenne 230 ergeben.

Ein verlängerter Ausbreitungskanal und eine damit einhergehende Verlängerung der Propagationsdistanz der Radiostrahlung 220 zwischen Antenne 230 und Trägerstruktur 210 kann dazu beitragen, dass die Strahlung im Fernfeld der Antenne 230 auf die Trägerstruktur 210 auftrifft oder Nahfeldeffekte beim Ausbreiten der Strahlung 220 durch die Trägerstruktur 210 im Wesentlichen abgeklungen sind. Nahfeldeffekte können damit beim Design von mit der Antenne gekoppelten Hochfrequenzschaltungen vernachlässigt werden.

Fig. 3 zeigt schematisch einen Querschnitt drei weiterer Beispiele von Wellenleitern 300-1 , 300- 2 beziehungsweise 300-3. Die drei Beispiele werden in Fig. 3 als Option a, Option b und Option c bezeichnet. Die Wellenleiter 300-1, 300-2 und 300-3 sind entlang einer Fläche einer Trägerstruktur 310 angeordnet.

Jeder der Wellenleiter 300-1 , 300-2 und 300-3 weist jeweils eine an die T rägerstruktur 310 angepasste Fläche zur Anbringung des jeweiligen Wellenleiters 300-1 , 300-2 und 300-3 an die Trägerstruktur 310 auf.

Jeder der Wellenleiter 300-1 , 300-2 und 300-3 weist ferner jeweils mindestens einen Einkopplungsbereich zum Einkoppeln einer von mindestens einer jeweiligen Antenne abgestrahlten Radiostrahlung in den jeweiligen Wellenleiter 300-1, 300-2 und 300-3 und jeweils mindestens einen Auskopplungsbereich entlang der Fläche zum Auskoppeln der Radiostrahlung aus dem jeweiligen Wellenleiter 300-1 , 300-2 und 300-3 auf.

Eine jeweilige Antenne, etwa Antenne 320, ist vor dem Einkopplungsbereich jedes Wellenleiter 300-1 , 300-2 und 300-3 angeordnet. Außerdem weist jeder der Wellenleiter 300-1, 300-2 und 300-3 einen jeweiligen Wellenleiterträger, etwa Wellenleiterträger 330, auf, durch den mindestens ein Ausbreitungskanal zwischen dem Einkopplungsbereich und dem Auskopplungsbereich geführt ist. Die Wellenleiter 300-1 und 300-2 aus Option a und b weisen jeweils einen Ausbreitungskanal auf, vor dem eine Antenne angeordnet ist. Der Wellenleiter 300-3 aus Option c weist sechs Ausbreitunskanäle auf, vor dem eine jeweilige Antenne angeordnet ist. Jeweils drei der sechs Ausbreitungskanäle sind äquidistant zueinander angeordnet.

Die Wellenleiter 300-1 und 300-2 aus Option a und b haben jeweils eine gewinkelte Form mit einer an die Trägerstruktur 310 angepassten, schrägen Seite. Der Einkopplungsbereich in Option a ist auf einer horizontal verlaufenden Seite des Wellenleiters 300-1 gegenüber der schrägen Seite angeordnet. Der Einkopplungsbereich in Option b ist auf einer vertikal verlaufenden Seite des Wellenleiters 300-2 gegenüber der schrägen Seite angeordnet. Der Wellenleiter 300-3 aus Option c hat eine flache, rechteckige Form. Der Einkopplungsbereich in Option c ist auf einer zur Fläche parallelen Seite des Wellenleiters 300-2 gegenüber der Fläche angeordnet.

Die gezeigten Optionen a, b und c mit verschieden angeordneten Einkopplungsbereichen und Wellenleiterformen veranschaulichen, wie die erfindungsgemäßen Wellenleiter die Flexibilität beim Anordnen der Antennen erhöhen.

In den in Fig. 3 gezeigten Beispielen ist in jeden der Optionen a, b und c eine Hauptausbreitungsrichtung der Radiostrahlung nach Auskoppeln aus dem Auskopplungsbereich gegenüber einer Flächennormalen der Fläche gleichermaßen geneigt, sodass die Hauptausbreitungsausrichtung im Wesentlichen horizontal ist.

Der jeweilige Ausbreitungskanal jedes der Wellenleiter 300-1, 300-2 und 300-3 verläuft zumindest abschnittsweise nicht geradlinig. In Option a und Option c verläuft der jeweilige Ausbreitungskanal des Wellenleiters 300-1 beziehungsweise 300-3 teilweise geradlinig und weist in einem Abschnitt zwei Knicke auf, die eine Ausbreitungsrichtung im Ausbreitungskanal insgesamt um etwa 90° beziehungsweise 60° ändern. In Option b verläuft der Ausbreitungskanal des Wellenleiters 300-2 teilweise geradlinig und weist in zwei Abschnitten jeweils zwei Knicke auf, die zu Richtungsänderungen von jeweils mindestens 120° führen. Die Radiostrahlung kann damit durch Mehrfachreflexion schlangenlinienförmig durch den Ausbreitungskanal geleitet werden. In anderen Ausführungsbeispielen kann der Ausbreitungskanal mehrere Richtungsänderungen von mindestens 45° oder mindestens 90° aufweisen.

Die Wellenleiter 300-1, 300-2 und 300-3 können zum Einen ermöglichen, dass die jeweilige Antenne eine andere Ausrichtung aufweist als die gewünschte Hauptausbreitungsrichtung der Radiostrahlung, was wiederum mehr Freiheitsgrade bei der Anordnung der Antenne eröffnet. Zum Beispiel kann die Antenne mit einer Abstrahlfläche parallel zur Trägerstruktur angeordnet sein wie in Option c, etwa zur flachen Befestigung der Antenne an der Trägerstruktur 310. Dadurch kann Bauraum eingespart und eine Seamless-Integration sowie ein verdeckter Verbau ermöglicht werden.

Der nicht geradlinige Verlauf der Wellenleiter 300-1, 300-2 und 300-3 kann zum Anderen den jeweiligen Ausbreitungskanal gegenüber einer geradlinigen Ausführung verlängern und dennoch den benötigten Bauraum geringhalten. Eine solche Verlängerung des Ausbreitungskanals und eine damit einhergehende Verlängerung der Propagationsdistanz der Radiostrahlung zwischen Antenne und Trägerstruktur 310 kann dazu beitragen, dass die Strahlung im Fernfeld der Antenne auf die Trägerstruktur 310 auftrifft oder Nahfeldeffekte beim Ausbreiten der Strahlung durch die Trägerstruktur 310 im Wesentlichen abgeklungen sind. Nahfeldeffekte können unberücksichtigt bleiben beim Auswerten eines auf der Reflektion der Strahlung basierenden Radarsignals. Die Auswertung des Signals kann sich aufgrund der sich im Wesentlichen gemäß geometrischer Strahlenoptik ausbreitenden Strahlung vereinfachen und die dementsprechende Auswerteeinheit kann einfach und robust entwickelt werden.

Der mehrfach geknickte Ausbreitungskanal des Wellenleiters 300-2 kann zusätzlich den Bauraum entlang der Trägerstruktur 310 besser ausnutzen, um eine flache Integration in die Trägerstruktur 310 zu gewährleisten und dennoch eine gewünschte Länge des Ausbreitungskanals zu erreichen.

Die Vielzahl an Ausbreitungskanälen der Option c, die in dem Wellenleiterträger des Wellenleiters 300-3 zu einer Leiste zusammengefasst sind, veranschaulichen, dass die erfindungsgemäßen Wellenleiter eine Integration mehrerer Ausbreitungskanäle (Wellenleiterstrukturen) ermöglichen. Die Ausbreitungskanäle können zum Beispiel in einem Array in einem bauraumsparenden Bauteil (im Wellenleiterträger des Wellenleiters 300-3) zusammengefasst sein. Der Wellenleiter kann sich als mehrdimensionales Bauteil in jegliche Richtung (x, y-, und/oder z-Richtung), etwa parallel zur Trägerstruktur 310, erstrecken.

Es sei angemerkt, dass der Verlauf der Ausbreitungskanäle, die Anordnung der Einkopplungsbereiche und die Form der Wellenleiter 300-1 , 300-2 und 300-3 der Optionen a, b und c in anderen Beispielen miteinander kombiniert sein können.

Fig. 4a bis Fig. 4d zeigen Beispiele eines Antennensystems 400. Das Antennensystem 400 umfasst einen erfindungsgemäßen Wellenleiter 410 und die Antenne 420. Die Antenne 420 kann etwa zusammen mit dem Wellenleiter 410 in kompakter Bauweise an der Trägerstruktur angebracht werden. Die Antenne 420 ist am Einkopplungsbereich des Wellenleiters 410 angeordnet, um die Radiostrahlung 430 in den Ausbreitungskanal des Wellenleiters 410 abzugeben. Die Antenne 420 kann beispielsweise als Slot- oder Patch-Antenne ausgeführt sein.

Optional umfasst das Antennensystem 400 eine Schaltung 440 zur Ansteuerung der Antenne 420. Die Schaltung 440 kann etwa ein konventioneller oder ein elektronisch-photonischer (Halbleiter-) Radarchip sein. Die Schaltung 440 kann optional in oder an einer Leiterplatte 450, etwa eine Printed Circuit Board oder eine Flexible Printed Circuit, angeordnet sein. Die Leiterplatte 450 kann etwa ein Sendemodul (und/oder Empfangsmodul) sein. Die Schaltung 440 kann über eine elektronischen oder optischen Verbindungsleitung 470 mit einer Signalerzeugungsschaltung (oder Signalauswertungsschaltung) verbunden sein. Über die Verbindungsleitung 470 können beispielsweise Steuersignale und Signaldaten übertragen werden.

Die Schaltung 440 ist in den in Fig. 4b bis 4d gezeigten Beispielen ebenfalls am Einkopplungsbereich angeordnet. In dem in Fig. 4a gezeigten Beispiel ist die Antenne 420 über eine Verbindungsleitung 460 (etwa eine Hochfrequenzleitung) mit der gegenüber dem Ausbreitungskanal des Wellenleiters 410 versetzten Schaltung 440 verbunden, um ein Signal von der Schaltung 440 zu empfangen. In dem in Fig. 4b gezeigten Beispiel ist die Antenne 420 in die Schaltung 440 integriert. Die Antenne 420 kann somit mithilfe von Antenna-on-Chip Packaging kostengünstig und platzsparend integriert werden. Es kann außerdem eine nachträgliche Ausrichtung der Antenne 440 in dem Antennensystem 400 und eine aufwendige Kalibrierung entfallen. In den in Fig. 4c und 4d gezeigten Beispielen ist die Antenne 420 in den Wellenleiter 410 integriert. Die Einkopplung der Strahlung in den Wellenleiter 410 kann in diesem Fall direkt aus der Schaltung 440 heraus erfolgen. Der Wellenleiter 410 kann somit die Antenne 420 bilden, was zu einer Platzersparnis führen kann.

In einem Ausführungsbeispiel entspricht der Wellenleiter 410 einer Ausführung zum Auskoppeln der Radiostrahlung 430 am Auskopplungsbereich. In diesem Fall kann die Schaltung 440 ausgebildet sein, ein optisches Signal zu empfangen, ein elektromagnetisches Signal basierend auf dem optischen Signal zu erzeugen und das elektromagnetische Signal an die Antenne 420 auszugeben. Die Antenne 420 ist ausgebildet, die Radiostrahlung 430 basierend auf dem elektromagnetischen Signal abzustrahlen.

Eine solche Kointegration von elektronischen und photonischen Komponenten in der Schaltung 440 kann eine Signalübertragung von GHz-Signalen mittels eines optischen Trägersignals im THz-Frequenzbereich ermöglichen. Die Schaltung 440 kann sehr robust gegenüber Umweltstörungen wie Temperaturänderungen entwickelt werden. Dadurch kann die Korrelation der emittierten Radiostrahlung mit ihren Reflektionen erleichtert und daher die Kohärenz bei der Signalauswertung verbessert werden. Somit kann sich ein erhöhtes Auflösungsvermögen des Antennensystems 400 ergeben, etwa eine Auflösung von 0,1°. Die Schaltung 440 kann in analoger Weise einer Signalwandlung und -Übertragung im Falle einer empfangenden Antenne 420 dienen.

Zwei beispielhafte Ausführungen der Schaltung 440 als Sendeschaltung beziehungsweise Empfangsschaltung (zur Anbindung an eine sendende (Tx) Antenne beziehungsweise an eine empfangende (Rx) Antenne) werden in Fig. 5a und Fig. 5b dargestellt. In den in Fig. 5a und 5b gezeigten Beispielen ist die Schaltung 440 ein elektronisch-photonisch integrierter Schaltkreis (EPIC), etwa basierend auf Siliziumphotonik-Technologie.

Die Schaltung 440 umfasst in dem in Fig. 5a gezeigten Beispiel die folgenden photonischen Komponenten: Gitterkoppler 510a und Photodiode 520a. Die Schaltung 440 umfasst in dem in Fig. 5b gezeigten Beispiel die folgenden photonischen Komponenten: zwei Gitterkoppler 510a und 510b, Photodiode 520b, Modulator 530b.

Fig. 5c zeigt ein Beispiel einer Zentralstation 500, die etwa eine Signalerzeugungsschaltung und/oder Signalauswertungsschaltung umfasst. Die Zentralstation 500 kann etwa ein FMCW- Signal (oder ein vergleichbares Signals, wie PMCW, CDMA, Puls) erzeugen und die Signalverarbeitung und -auswertung durchführen. Die Zentralstation 500 umfasst eine optische Signalleitung 540c (optische Faser) zur Anbindung an die Schaltung 440. Die Zentralstation 500 erzeugt eine optische Trägerfrequenz. Auf diese kann mit 1/8 der Frequenz der Radiostrahlung moduliert und per optischer Signalleitung 540c an die Schaltung 440 gesendet. Die Schaltung 440 ist ausgebildet, daraufhin eine Frequenzverachtfachung des optischen Signals vorzunehmen, so dass die resultierende Strahlung von den Antennen emittiert werden kann. Die Signalauswertung (Signaldetektion) kann analog auf dem umgekehrten Weg geschehen. Die ankommenden Signale werden auf der Zentralstation 500 verarbeitet.

Die Zentralstation 500 kann der zentralen Daten- und Signalverarbeitung der empfangenen Signale und/oder der Ansteuerung der zu sendenden Signale, etwa für Beamforming (Waveforming), dienen. Die Zentralstation 500 kann Daten, die auf den empfangenen Signalen basieren, an ein Umfeldmodell übergeben und damit eine Umfelderfassung ermöglichen.

Zurückverweisend auf Fig. 4a bis 4d: Das Antennensystem 400 umfasst optional einen Wellenleiterträger 480, der den Ausbreitungskanal des Wellenleiters 410 einfasst. In dem in Fig. 4d gezeigten Beispiel umfasst das Antennensystem 400 ferner Mikrostrukturen 490, etwa zur Impedanzanpassung und Einkopplungsoptimierung des Wellenleiters 410.

Fig. 6 zeigt einen Querschnitt eines weiteren Beispiels eines Antennensystems 600. Das Antennensystem 600 umfasst mehrere erfindungsgemäße Wellenleiter 610-1 bis 610-n und an einem Ende eines Ausbreitungskanals jedes der Wellenleiter 610-1 bis 610-n angeordnete Schaltungen 620-1 bis 620-n. Das Antennensystem 600 umfasst ferner die Antenne und weitere Antennen, die in eine jeweilige Schaltung der Schaltungen 620-1 bis 620-n integriert sind.

Die Wellenleiter 610-1 bis 610-n sind als Array in einen Wellenleiterträger 630 integriert und äquidistant angeordnet. Ihre Ausbreitungskanäle verlaufen parallel zueinander von dem Ende, an denen sich die Schaltungen 620-1 bis 620-2 befinden, in Richtung einer Trägerstruktur 640. Die Wellenleiter 610-1 bis 610-n sind flach entlang einer Anbringungsfläche der Trägerstruktur 640 angeordnet.

Die Schaltungen 620-1 bis 620-n können miteinander verschaltet sein, sodass die Antennen eine Phased-Array-Antenne bilden. Das heißt, die Antenne und die weiteren Antennen können eine phasengesteuerte Gruppenantenne sein, die die Radiostrahlung 650 durch die Trägerstruktur 640 abstrahlen. Die Antennen strahlen die Radiostrahlung 650 senkrecht zur Anbringungsfläche der Trägerstruktur 640 ab.

Mithilfe der zusätzlichen Phased-Array-Konfiguration kann das Antennensystem 600 eine weitere Richtwirkung erzielen, die elektronisch steuerbar ist. Damit kann ein Antennendiagramm des Antennensystem 600 zusätzlich zur Richtwirkung der Wellenleiter 610-1 bis 610-n auf bestimmte Zielbereiche beschränkt werden, was zu einer höheren Auflösung in den Zielbereichen führt.

Es sei angemerkt, dass die Wellenleiter 610-1 bis 610-n in anderen Beispielen eine andere Form und Anordnung haben können als die in Fig. 6 dargestelle. Zum Beispiel können die Wellenleiter 610-1 bis 610-n die in den Fig. 1 , 2 oder 3 dargestellte Form und Anordnung aufweisen.

Das Antennensystem 600 kann als Leiste etwa hinter eine Windschutzscheibe eines Fahrzeugs angeordnet werden und eine Azimutauflösung einer auf Radar basierenden Umfelderfassung des Fahrzeugs erhöhen.

Fig. 7 zeigt drei Beispiele eines erfindungsgemäßen Fahrzeugs 700 in einer Rückansicht, einer Vorderansicht beziehungsweise einer Seitenansicht. Das Fahrzeug 700 umfasst ein erfindungsgemäßes Antennensystem 710 und die Trägerstruktur. In dem in Fig. 7 gezeigten Beispielen umfasst die Trägerstruktur eine Heckscheibe, einen Stoßfänger, eine Windschutzscheibe und eine Fahrzeugverkleidung, darunter eine B-Säule des Fahrzeugs.

Das Antennensystem 710 umfasst mehrere Antennen und jeweilige Wellenleiter, die in einen gemeinsamen Wellenleiterträger integriert sind. Der Wellenleiterträger ist als Leiste, als T-Form oder L-Form ausgebildet. Die Antennen sind großflächig über die Trägerstruktur verteilt.

Das Antennensystem 710 kann selbst bei besonders knappen Bauräumen und hohen Designanforderungen im Fahrzeug 700 eine Integration einer Mehrzahl von Antennen ermöglichen. Das Antennensystem 710 kann durch Erhöhung der Auflösung bei der Umfelderfassung des Fahrzeugs 700 eine Einhaltung von Sicherheitsvorgaben für das automatisierte Fahren gewährleisten. Das Fahrzeug 700 kann dadurch eine verbesserte Umfelderfassung aufweisen. Fig. 8 zeigt ein Flussdiagramm eines Beispiels eines erfindungsgemäßen Verfahrens 800 zur Herstellung eines Wellenleiters. Das Verfahren 800 umfasst ein Formen 810 einer an eine Trägerstruktur angepassten Fläche des Wellenleiters zur Anbringung des Wellenleiters an die Trägerstruktur. Das Verfahren 800 umfasst ferner ein Formen 820 eines Einkopplungsbereichs in den Wellenleiter zum Einkoppeln einer von einer Antenne abgestrahlten Radiostrahlung in den Wellenleiter. Das Verfahren 800 umfasst ferner ein Formen 830 eines Auskopplungsbereich in den Wellenleiter entlang der Fläche zum Auskoppeln der Radiostrahlung aus dem Wellenleiter.

Weitere Einzelheiten und Aspekte des Verfahrens 800 werden im Zusammenhang mit den oben beschriebenen Ausführungsbeispielen eines Wellenleiter erwähnt. Das in Fig. 8 gezeigte Ausführungsbeispiel des Verfahrens 800 kann ein oder mehrere optionale zusätzliche Merkmale umfassen, die einem oder mehreren Aspekten entsprechen, die im Zusammenhang mit der vorgeschlagenen Technik oder einem oder mehreren oben (z. B. bezugnehmend auf Fig. 1 oder 2) beschriebenen Ausführungsbeispielen erwähnt wurden.

Das Verfahren 800 kann eine Abstimmung der Abstrahlcharakteristik der Radiostrahlung auf eine gewünschte Anwendung der Antenne ermöglichen. Mithilfe des Verfahrens 800 kann die Abstrahlung mit gebündelter Emissionsleistung erfolgen, um eine Fokussierung der Radiostrahlung zu erreichen. Bei Messung der Reflektionen kann sich eine Auflösung für bestimmte Raumbereiche erhöhen.

Die oben beschriebenen Ausführungsbeispiele stellen lediglich eine Veranschaulichung der Prinzipien der vorliegenden Erfindung dar. Es versteht sich, dass Modifikationen und Variationen der hierin beschriebenen Anordnungen und Einzelheiten anderen Fachleuten einleuchten werden. Deshalb ist beabsichtigt, dass die Erfindung lediglich durch den Schutzumfang der nachstehenden Patentansprüche und nicht durch die spezifischen Einzelheiten, die anhand der Beschreibung und der Erläuterung der Ausführungsbeispiele hierin präsentiert wurden, beschränkt sei. Bezugszeichenliste

100 Wellenleiter

110 T rägerstruktur

120 Fläche (Anbringungsfläche)

130 Einkopplungsbereich

140 Auskopplungsbereich

150 Ausbreitungskanal

200-1 bis 200-5 Wellenleiter

210 T rägerstruktur

220 Radiostrahlung a Hauptausbreitungsrichtung

230 Antenne

240 Wellenleiterträger

300-1 bis 300-3 Wellenleiter

310 T rägerstruktur

320 Antenne

330 Wellenleiterträger

400 Antennensystem

410 Wellenleiter

420 Antenne

430 Radiostrahlung

440 Schaltung

450 Leiterplatte

460 Verbindungsleitung

470 optische Verbindungsleitung

480 Wellenleiterträger Mikrostruktur

Zentralstationa Optokopplerb-1, 510b-2 Optokopplera Photodiode b Photodiode b Modulator c Signalleitung

Antennensystem-1 bis 610-n Wellenleiter -1 bis 620-2 Schaltung

Wellenleiterträger

T rägerstruktur

Radiostrahlung

Fahrzeug

Antennensystem

Verfahren bis 830 Verfahrensschritte