Brevet FR2767971A1 — publié le 19990305

La présente invention concerne une lentille d'antenne, notamment pour un système radar de véhicule automobile dans lequel - au moins une première et une seconde zone de lentille sont prévues dans un plan perpendiculaire à l'axe optique de la lentille d'antenne, - les zones de lentilles sont réalisées de façon que les ondes électromagnétiques sont regroupées ou étalées d'une première manière au passage de la première zone et que les ondes sont regroupées ou étalées d'une seconde manière au passage de la seconde zone de lentille. L'invention concerne également un système de radar de véhicule automobile équipé d'un dispositif d'antenne avec une lentille selon l'invention. Etat de la technique De nombreuses publications par exemple le document WO 91/09323 publient des systèmes de radar d'onde moyenne, d'une manière générale des détecteurs de distance, pour équiper un véhicule automobile et utiles par exemple pour signaler une distance ou servir à la régulation adaptative de la vitesse. De tels systèmes peuvent être réalisés sous la forme de systèmes à micro-ondes comme dans le document évoqué ci-dessus ou encore en variante ou en complément ou utiliser le principe des ondes lumineuses. Le document propose un système de radar avec un dispositif d'antenne dont l'angle d'ouverture peut être modifié de préférence en fonction de la vitesse du véhicule. Le besoin d'un tel moyen découle du fait que la plage d'observation d'un tel système de radar et ainsi de l'angle d'ouverture de son dispositif d'antenne doit être plus large en circulation urbaine et à des vitesses plus lentes que par exemple sur une autoroute. Selon ce document, l'inconvénient d'un angle d'ouverture de forme générale très large est son prix plus élevé. L'inconvénient d'un angle d'ouverture trop étroit est en particulier de ne pouvoir détecter les objectifs qui se trouvent à courte distance, à côté du capteur de distance et ils sont ainsi négligés. Le document WO 91/09323 décrit un dispositif permettant d'alterner entre une plage d'observation large et une plage d'observation étroite mais les deux plages ne peuvent s'utiliser qu'en alternance. Un autre inconvénient est que la solution selon ce document WO 91/09323 réside dans le dispositif d'antenne lui-même, qui nécessite des modifications pendant le fonctionnement du système radar. Comme les exigences relatives à la précision de l'ajustage d'un tel dispositif d'antenne dans la plage des fréquences utilisées (actuellement 77 GHz) sont extrêmement élevées, toute intervention ou modification du dispositif d'antenne détériore le réglage par rapport au réglage optimum. Le document US 4 769 646 décrit un système d'antenne avec une lentille développant en même temps un lobe d'antenne large et un lobe d'antenne étroit en liaison avec deux éléments à ressort. Le lobe d'antenne large permet d'observer une plage angulaire large et le lobe d'antenne étroit une plage angulaire étroite ou un espace étroit. Le dispositif d'antenne décrit comprend une lentille d'antenne à plusieurs zones constituées de façon que les ondes électromagnétiques à leur passage dans une certaine zone de lentille soient regroupées ou dispersées plus ou moins fortement. Toutefois, le dispositif décrit ici n'exclut pas que les composantes de signal qui proviennent de réflexion sur l'objectif dans la plage d'observation large du lobe d'antenne le plus large, soient également reçues par l'élément d'alimentation prévu pour former le lobe d'antenne le plus étroit et inversement. Cela conduit nécessairement à des erreurs d'interprétation de la situation environnante du système de radar. De façon technique, les deux éléments d'alimentation et leurs plages d'observation différentes ne sont pas complètement découplés l'un par rapport à l'autre. Problèmes, solutions et avantages de l'invention La présente invention a pour but de développer une lentille d'antenne qui en liaison avec au moins deux éléments d'alimentation, forme au moins deux lobes d'antenne de largeur différente et améliore le découplage entre les lobes d'antenne de largeur différente. L'invention a également pour but de développer un système de radar pour véhicule automobile, possédant deux plages d'observation différentes, très bien découplées l'une de l'autre. Ce problème est résolu selon l'invention en ce que les zones de lentille ont des perméabilités différentes dépendant de la polarisation pour les ondes électromagnétiques. Le problème est en outre résolu par un système de radar comportant un dispositif d'antenne à au moins deux éléments d'alimentation et une lentille d'antenne avec au moins deux éléments d'alimentation réalisés pour avoir des directions préférentielles de polarisation différentes. Suivant d'autres développements avantageux de l'invention - la perméabilité de la première zone est maximale pour les zones électromagnétiques correspondant à la première pola risation, et la perméabilité de la seconde zone de lentille est minimale et inversement - la seconde zone est entourée au moins partiellement par la première zone - la première zone définit les dimensions latérales extérieu res de l'ensemble de la lentille d'antenne et présente ain si une découpe dans laquelle se trouve la seconde zone - la première zone crée un plus fort regroupement et la se conde zone un regroupement plus atténué des ondes électro magnétiques L'invention concerne également un système de radar de véhicule automobile comportant un dispositif d'antenne composé dau moins deux éléments d'alimentation ainsi que d'une lentille d'antenne formant un faisceau, - la lentille d'antenne formant un faisceau ayant au moins deux zones de lentille perpendiculairement à son axe opti que, - les zones de lentille, sont réalisées pour que les ondes électromagnétiques, au passage de la première zone sont re groupées ou dispersées d'une première manière et qu'au pas sage de la seconde zone elles sont regroupées ou dispersées selon une seconde manière, - et les zones de lentille ont des perméabilités différentes, dépendant de la polarisation vis-à-vis des ondes électroma gnétiques et, - au moins deux alimentations d'antenne sont réalisées pour avoir des directions préférentielles de polarisation, dif férentes. La lentille d'antenne selon l'invention et un système de radar de véhicule automobile, équipé d'une telle antenne offre l'avantage de pouvoir découpler très bien au moins deux plages d'observation de largeur différente. On évite ainsi qu'une réflexion par l'objectif dans une plage d'observation intervienne dans l'autre plage d'observation et associe ainsi une autre position dans l'espace. Une telle fausse attribution des réflexions de l'objectif pourrait conduire à des visées fausses et ainsi à une erreur d'interprétation de la situation de circulation réelle. Contrairement à de tels systèmes, les antennes séparées pour des plages d'observation différentes du système de radar selon l'invention, présentent néanmoins une construction compacte. La lentille d'antenne selon l'invention n'entraîne aucune élévation du coût de fabrication par rapport à celui des lentilles d'antenne simples, connues selon l'état de la technique. De même aucune construction mécanique particulière n'est nécessaire pour le dispositif d'antenne de sorte que globalement le coût de fabrication et de montage d'un tel système de radar de véhicule automobile selon l'invention n'est pas supérieur à celui des systèmes connus, malgré le développement des fonctions. Description des exemples de réalisation Des exemples de réalisation de l'invention seront décrits ci-après dans les dessins annexés dans lesquels - les figures la et lb montrent un exemple de réalisation d'une lentille d'antenne selon l'invention en vue de dessus et en coupe transversale, - la figure 2 est un schéma de principe d'un système de radar de véhicule automobile selon l'invention, - la figure 3 représente un diagramme d'antenne d'un système de radar de véhicule automobile selon l'invention. La figure 1 montre une vue de dessus d'une lentille d'antenne selon l'invention qui comporte une première zone d'antenne 1 et une seconde d'antenne 2. Selon un mode de réalisation préférentiel de l'invention, la seconde zone d'antenne est entourée au moins partiellement et dans le cas présent totalement, par la première zone d'antenne. La première zone d'antenne 1 définit les dimensions latérales extérieures de l'ensemble de la lentille d'antenne et comporte une découpe recevant la seconde zone d'antenne 2. Selon l'invention, les deux zones de lentille 1, 2 ont une transparence différente dépendant de la polarisation pour les ondes électromagnétiques. Cela est indiqué par des hachures décalées de 90". Si la lentille d'antenne est par exemple une lentille formée par une plaque métallique, la perméabilité différente dépendant de la polarisation peut être obtenue par des plaques métalliques alignées différemment, de manière correspondante. Dans le cas d'une lentille en céramique ou en matière plastique, on obtient une perméabilité différente, dépendant de la polarisation, par exemple par l'insertion de feuilles de polymère ou de fibres de carbone dans ou sur le corps de lentille ; la structure moléculaire ou de fibres doit alors présenter les directions préférentielles dépendant de la polarisation souhaitée. Comme cela sera détaillé ultérieurement, en combinaison avec les éléments d'alimentation qui lui sont associés, la zone de lentille 1 forme des lobes d'antenne, ayant un angle d'ouverture relativement étroit. La zone de lentille 2 forme en combinaison avec les éléments d'alimentation associés, des lobes d'antenne ayant un angle d'ouverture plus large. Dans un système de radar de véhicule automobile, la zone de lentille 1 développe une plage d'observation relativement étroite et la zone de lentille 2 développe une plage d'observation plus large. La plage d'observation la plus étroite est utilisée notamment sur les autoroutes pour des zones d'observation allant par exemple jusqu'à 150 mètres. La plage d'observation plus étroite est utilisée notamment pour la circulation dite en accordéon, c'est-à-dire la circulation urbaine ou en cas de bouchon. Les systèmes de radar de véhicule automobile connus actuellement sont conçus pour observer la zone éloignée, étroite, et pour cela en général ils ont une lentille d'antenne dont les dimensions latérales extérieures correspondent à celles de la zone de lentille 1. La lentille selon l'invention, correspondant à la figure la n'est pas augmentée dans ce mode de réalisation préférentiel par rapport aux lentilles d'antenne, connues. En variante de l'exemple de réalisation représenté, la zone de lentille 2 peut toutefois être prévue par exemple au bord de la zone de lentille 1, c'est-à-dire comme si deux lentilles d'antenne, indépendantes étaient réunies. La figure lb montre une coupe transversale de la lentille d'antenne de la figure la faisant apparaître les deux zones de lentilles 1, 2. La référence 9 désigne l'axe optique de la zone de lentille 1 ; la référence 10 désigne l'axe optique de la zone de lentille 2. Les deux axes sont parallèles mais décalés dans cet exemple de réalisation. En principe, on peut également envisager des axes optiques 9, 10 et deux zones de lentille 1, 2 qui coïncident. Les références 3 et 4 désignent à titre d'exemple deux éléments d'alimentation qui forment un dispositif d'antenne en commun avec la lentille d'antenne. Les deux lignes 5 qui s'écartent en forme de V désignent un trajet de faisceau selon lequel les ondes électromagnétiques générées par l'élément d'alimentation 3 se déploient dans la direction de la lentille d'antenne. Les deux lignes 6 en forme de V désignent deux chemins des faisceaux correspondant au développement des ondes électromagnétiques générées par l'élément d'alimenta- tion 4 dans la direction de la lentille d'antenne. Le chemin 5 plus large que le chemin 6, éclaire dans le cas idéal toute la zone de lentille 1 sans en déborder. Cela peut se réaliser le cas échéant par des éléments de focalisation, appropriés, en liaison avec l'élément d'alimentation 3. Pour réaliser le trajet de faisceau 6 étroit, il est prévu une lentille de préfocalisation 11 entre l'élément d'alimentation 4 et la lentille d'antenne. En variante, cette lentille peut être constituée par exemple sous la forme d'une tige multiple ou encore par des moyens de focalisation sur l'élément d'alimentation 4, directement ou en complément. Le chemin 6 est de ce fait choisi plus étroit pour éclairer aussi précisément que possible la zone 2 de la lentille alors que le chemin 5 éclaire l'ensemble de la zone 1 de la lentille. Comme indiqué à la figure lb, on ne peut toutefois éviter complètement le chevauchement de la zone de lentille 2 avec le chemin 6. Cela signifie que les ondes électromagnétiques générées par l'élément d'alimentation 4 traversent en grande partie la zone de lentille 2 mais également, avec une partie que l'on ne peut éviter, la zone de lentille 1. Inversement, comme le chemin de faisceau 5 est plus large, des ondes électromagnétiques générées par l'élément d'alimentation 4 éclairent la zone de lentille 2. L'effet de focalisation des zones de lentille 1, 2 est alors accentué avec une intensité différente comme déjà indiqué. Cela peut par exemple se faire par l'utilisation de matières différentes et/ou en donnant une forme différente aux surfaces de passage des zones de lentille. Les ondes électromagnétiques traversant la zone de lentille 1 sont plus fortement regroupées dans l'exemple de réalisation préférentiel alors que les ondes électromagnétiques traversant la zone de lentille 2 sont moins fortement regroupées. Cela est indiqué par les chemins 7, 8. Le découplage des éléments d'alimentation 3, 4 l'un par rapport à l'autre s'obtient si les deux zones de lentille 1, 2 présentent comme déjà indiqué, des perméabilités différentes selon la polarisation vis-à-vis des ondes électromagnétiques. Il est clair que les éléments d'alimentation de la direction préférentielle dépendant de la polarisation respective doivent être adaptés aux zones de lentille 1, 2. Cela est représenté de manière encore plus explicite à l'aide de la figure 2. La lentille selon l'invention est utilisée de préférence selon les figures la et lb dans un système de radar de véhicule automobile. L'élément d'alimentation 3 pi schématiquement, forme avec la zone de lentille 1, un lobe d'antenne ayant un angle d'ouverture relativement étroit et qui est ainsi utilisé pour observer une zone éloignée allant par exemple jusqu'à 150 mètres. L'élément d'alimentation 4 pris en liaison avec la lentille de préfocalisation 11 et la zone de lentille 2 développe un lobe d'antenne ayant un angle d'ouverture plus large et permettant d'observer une zone proche du système radar allant par exemple jusqu'à 20 mètres. Une réflexion du signal de la zone éloignée, qui présente une intensité de signal suffisante au niveau de l'élément d'alimentation 4, est associée à la zone proche par un traitement de signal suivant. Inversement, une réflexion par l'objectif provenant de la zone proche, et tombant sur l'élément d'alimentation 3 avec une intensité de signal suffisante, serait associée à la zone éloignée par le traitement de signal suivant. Ces erreurs d'attribution peuvent être éliminées grâce aux perméabilités différentes dépendant de la polarisation pour les deux zones de lentille, en liaison avec les directions préférentielles des éléments d'alimentation, dépendant différemment de la polarisation. La figure 2 montre un schéma par blocs d'un système de radar selon l'invention. Comme cela est fréquent de manière préférentielle pour l'application, ce système est conçu comme un système de radar FMCW. On pourrait également utiliser un radar impulsionnel ou encore un radar de distance utilisant des ondes optiques. Le système de radar décrit ici comprend un oscillateur 201 relié par deux interrupteurs 202, 203 à deux circuits de réception et d'émission de signaux, séparés. L'oscillateur 201 génère des signaux d'émission en modulation de fréquence correspondant au principe du radar FMCW ; ces signaux sont appliqués par l'interrupteur 203 aux aiguillages d'émission/réception 205 ainsi qu'au mélangeur de réception 207. Les aiguillages d'émission/réception 205 appliquent des signaux d'émission aux éléments d'alimentation 206 réalisés de préférence sous la forme d'éléments étiquettes. Pour avoir une direction préférentielle dépendant de la polarisation, les éléments étiquettes sont de forme rectangulaire et disposés de façon que dans l'exemple de réalisation représenté ici, on arrive à une direction préférentielle, dé pendant de la polarisation, inclinée à gauche à 450. Un signal réfléchi reçu par l'élément d'alimentation 206 est appliqué aux mélangeurs de réception 207 par les aiguillages émission/réception 205. Dans les mélangeurs, les signaux re çus sont mélangés aux signaux d'émission actuels de l'oscillateur d'émission 201. Les fréquences différentes résultant du mélange sont alors exploitées dans une unité de traitement de signal 208. Dans un exemple de réalisation préférentiel d'un système de radar selon l'invention, ce circuit d'émission/réception prévoit chaque fois trois éléments d'alimentation 206, trois aiguillages émission/réception 205 ainsi que trois mélangeurs de réception 207. Avec un procédé connu par exemple selon le document WO 97/20229 cela permet de définir la position angulaire d'un objectif à détecter par le radar. En plus du premier circuit émission/réception décrit ici, l'oscillateur 201 est relié par l'interrupteur 202 au second circuit émission/réception. Ces circuits sont construits exactement comme le premier circuit émission/réception décrit ci-dessus mais ils comportent chaque fois deux éléments d'alimentation 206, deux aiguillages émission/réception 209 et un mélangeur de réception 211. Les signaux du mélangeur 211 sont appliqués à un circuit d'exploitation 212. Selon l'invention, les éléments d'alimentation 210 sont alors inclinés de 900 par rapport aux éléments d'alimentation 206. De cette manière, les éléments d'alimentation 206, 210 ont des directions préférentielles de polarisation différentes. Dans le système de radar, préférentiel, selon l'invention, l'unité d'exploitation 208 est prévue pour exploiter des réflexions d'objectifs de la zone éloignée et l'unité d'exploitation 210 est destinée aux réflexions d'objectifs de la zone proche. A l'aide des interrupteurs 202, 203 et d'une unité de commande 204, on peut activer séparément les circuits émission/réception. Si ces circuits sont mis en oeuvre en alternance, cela présente l'avantage que la puissance d'émission de l'oscillateur 201 est disponible en totalité pour le circuit d'émission/réception respectif. Lors d'une mise en oeuvre simultanée des deux circuits émission/réception, dans ce mode de réalisation, la puissance d'émission générée par l'oscillateur 201 est répartie entre les deux circuits émission/réception. Il est clair que chacun des deux circuits émission/réception pourrait également être alimenté par un oscillateur indépendant 201. Audelà du dispositif formé par les éléments d'alimentation 206, 210, dans le système radar selon l'invention on a la lentille d'antenne selon l'invention non représentée dans cette figure et qui correspond aux figures la, lb. Dans cette réalisation préférentielle du système radar selon l'invention, les éléments d'alimentation 210 éclairent la zone de lentille 2 et les éléments d'alimentation 206, la zone de lentille 1. La figure 3 montrent schématiquement un diagramme d'antenne du système radar selon l'invention en coordonnées cartésiennes. Les abscisses représentent l'angle d'azimut ç les ordonnées donnent le niveau de réception E. Dans le diagramme d'antenne on remarque trois lobes plus fortement groupés 31, 32, 33 générés par les éléments d'alimentation 206 en liaison avec la zone de lentille 1. Deux lobes d'antenne 34, 35 moins fortement groupés sont formés par les éléments d'alimentation 210 en liaison avec la zone de lentille 2. Il est clair que chaque diagramme d'antenne, réel, possède en outre de nombreux lobes auxiliaires non représentés ici. Les lobes d'antenne 34, 35 atteignent néanmoins une valeur maximale plus faible que les lobes d'antenne 32, 33. Cela correspond à la conception du système radar de sorte que les lobes d'antenne 34, 35 ou les éléments d'alimentation 210 liés, observent la zone proche à une distance allant par exemple jusqu'à 20 mètres alors que les lobes d'antenne 31, 32, 33 observent une zone éloignée allant par exemple jusqu'à 150 mètres. Les lignes interrompues des lobes d'antenne 34, 35 indiquent qu'au-delà de ces lignes il n'y a plus de niveau de signal de réception si l'installation de polarisation est choisie pour que les lobes d'antenne 31, 32, 33 prennent leur sensibilité maximale. Cela signifie que les deux zones d'observation sont découplées l'une de l'autre. REVENDICATIONS 10) Lentille d'antenne, notamment pour un système radar de véhicule automobile dans lequel - au moins une première et une seconde zone de lentille (1, 2), sont prévues dans un plan perpendiculaire à l'axe opti que (9) de la lentille d'antenne, - les zones de lentilles sont réalisées de façon que les on des électromagnétiques sont regroupées ou étalées d'une première manière (7) au passage de la première zone (1) et que les ondes sont regroupées ou étalées d'une seconde ma nière (8) au passage de la seconde zone de lentille (2), caractérisée en ce que les zones de lentille ont des perméabilités différentes dépendant de la polarisation pour les ondes électromagnétiques. 20) Lentille d'antenne selon la revendication 1, caractérisée en ce que la perméabilité de la première zone est maximale pour les zones électromagnétiques correspondant à la première polarisation, et la perméabilité de la seconde zone de lentille est minimale et inversement. 30) Lentille d'antenne selon la revendication 1, caractérisée en ce que la seconde zone est entourée au moins partiellement par la première zone. 40) Lentille d'antenne selon la revendication 3, caractérisée en ce que la première zone définit les dimensions latérales extérieures de l'ensemble de la lentille d'antenne et présente ainsi une découpe dans laquelle se trouve la seconde zone. 50) Lentille d'antenne selon la revendication 3, caractérisée en ce que la première zone crée un plus fort regroupement (7) et la seconde zone un regroupement plus atténué (8) des ondes électromagnétiques. 6 ) Système de radar de véhicule automobile comportant un dispositif d'antenne composé d'au moins deux éléments d'alimentation (3, 4 ; 206, 210) ainsi que d'une lentille d'antenne formant un faisceau, - la lentille d'antenne formant un faisceau ayant au moins deux zones de lentille (1, 2) perpendiculairement à son axe optique (9), - les zones de lentille (1, 2), sont réalisées pour que les ondes électromagnétiques, au passage de la première zone (1) sont regroupées ou dispersées d'une première manière (7) et qu'au passage de la seconde zone (2) elles sont re groupées ou dispersées selon une seconde manière (8), - et les zones de lentille ont des perméabilités différentes, dépendant de la polarisation vis-à-vis des ondes électroma gnétiques et, - au moins deux alimentations d'antenne (206, 210) sont réa lisées pour avoir des directions préférentielles de polari sation, différentes. 7 ) Système de radar de véhicule automobile selon la revendication 6, caractérisé en ce que - il comporte au moins cinq éléments d'alimentation (206, 210) parmi lesquels au moins trois (206) ont une première direction préférentielle de polarisation, - la première zone de lentille pour cette première direction préférentielle de polarisation présente une transparence maximale vis-à-vis des ondes électromagnétiques, - au moins deux éléments d'alimentation (210) ont une seconde direction préférentielle de polarisation, - la seconde zone de lentille pour cette seconde direction préférentielle de polarisation présente une transparence maximale pour les ondes électromagnétiques, - au moins trois éléments d'alimentation forment en combinai son avec la première zone de lentille au moins trois lobes principaux d'antenne (31-33) plus fortement regroupés et - au moins deux éléments d'alimentation forment avec la se conde zone de lentille au moins deux lobes principaux d'antenne (34, 35) moins fortement regroupés. 8 ) Système de radar de véhicule automobile selon la revendication 5, caractérisé par des moyens de commutation (202, 203) dont au moins les trois éléments d'alimentation et au moins les deux éléments d'alimentation peuvent être activés en commun ou alternativement.