(57)【要約】本発明は、複数のアンテナ素子（１０）と、ランプ状に変調された周波数（ｆｅ、ｆｅ＋Δｆ、ｆｅ＋２Δｆ、ｆｅ＋３Δｆ）を有する送信信号を複数のアンテナ素子に供給するための給電回路（１４）と、を備え、個々のアンテナ素子に供給される送信信号が特定の周波数オフセット（Δｆ）を有する近接場モードと、送信信号の周波数（ｆｅ）が同一である遠距離場モードとの間で給電回路を切り替えるための切替え装置（２８）を特徴とする、ＦＭＣＷレーダセンサに関する。
2009541724.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のアンテナ素子（１０；１０’；６０ａ−ｄ〜６６ａ−ｄ）と、ランプ状に変調された周波数（ｆｅ、ｆｅ＋Δｆ、ｆｅ＋２Δｆ、ｆｅ＋３Δｆ）を有する複数の送信信号を前記複数のアンテナ素子に供給するための給電回路（１４）と、を備えるＦＭＣＷレーダセンサにおいて、
個々の前記複数のアンテナ素子に供給される前記複数の送信信号が特定の周波数オフセット（Δｆ）を有する近接場モードと、前記複数の送信信号の周波数（ｆｅ）が同一である遠距離場モードとの間で前記給電回路を切り替えるための切替え装置（２８）を備えるレーダセンサ。
【請求項２】
前記複数の送信信号が供給される各前記複数のアンテナ素子（１０）の前記給電回路（１４）は、前記送信信号を生成するための独自の発振器（１６）を備えたチャネル（１、２、３、４）を有することを特徴とする、請求項１に記載のレーダセンサ。
【請求項３】
レーダ信号の受信に用いられるアンテナ素子（１２）には、受信信号を複数の中間周波数信号（Ｚ１、Ｚ２、Ｚ３、Ｚ４）に変換するために、少なくとも１つの追加的な発振器（１６）が割り当てられていることを特徴とする、請求項２に記載のレーダセンサ。
【請求項４】
前記発振器（１６）は、位相制御されていることを特徴とする、請求項２または請求項３に記載のレーダセンサ。
【請求項５】
前記発振器（１６）は、共通の基準発振器（２０）によって同期されていることを特徴とする、請求項２〜請求項４のいずれかに記載のレーダセンサ。
【請求項６】
送信に用いられる前記複数のアンテナ素子（１０）は、間隔（Ｄ）をおいて配置されており、前記間隔（Ｄ）は、放出されたレーダ光線の０．５〜０．８倍の波長（λ）に相当することを特徴とする、請求項１〜請求項５のいずれかに記載のレーダセンサ。
【請求項７】
送信に用いられる前記複数のアンテナ素子（１０）は、レンズ（４４）の光軸に対してずらして配置されていることを特徴とする、請求項１〜請求項６のいずれかに記載のレーダセンサ。
【請求項８】
送信に用いられる前記複数のアンテナ素子（１０）は、複数の下位素子（６０ａ−ｄ、６２ａ−ｄ、６４ａ−ｄ、６６ａ−ｄ）を有するアレイによって形成されることを特徴とする、請求項１〜請求項５のいずれかに記載のレーダセンサ。
【請求項９】
異なるアンテナ素子の前記複数の下位素子は、交互に配置されていることを特徴とする、請求項８に記載のレーダセンサ。
【請求項１０】
前記複数の下位素子は、放出されたレーダ光線の０．５〜０．８倍の波長（λ）に相当する間隔を置いて配置されていることを特徴とする、請求項８または請求項９に記載のレーダセンサ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数のアンテナ素子と、ランプ状に変調された周波数を有する送信信号を供給するための給電回路とを備えるＦＭＣＷセンサに関わる。
【背景技術】
【０００２】
アンテナ素子は、例えば、共通のレーダレンズの光軸に関してずらして配置されている、個々のアンテナまたはパッチが関わりうる。各アンテナ素子の指向性は、特に、最大放射強度の方向または最大感度の方向は、光軸に対して関連する素子をずらすことによって与えられる。代替的に、アンテナ素子は、複数の下位素子から成るフェーズドアレイに相当しうる。複数の下位素子には、干渉により所望の指向性が生じるような位相関係において、送信信号が供給される。レーダ信号の送信および受信のために、同じアンテナ素子、または代替的に、異なるアンテナ素子も利用可能である。
【０００３】
このようなレーダセンサは、例えば、車両のためのＡＣＣシステム(Ａｄａｐｔｉｖｅ  Ｃｒｕｉｓｅ  Ｃｏｎｔｒｏｌ)で用いられることができ、先行車両までの間隔、および、先行車両の相対速度を測定する役目を果たす。従って、適応間隔および速度制御が可能となる。レーダセンサのある程度の角度分解能は、測定される対象物のアジマス角を算定することを可能にする。従って、例えば、自車線の先行車両と、隣接車線の車両とを区別することができる。
【０００４】
このようなレーダセンサの例として、欧州特許出願公開第１３８０８５４号明細書において、静的なＥＭＣＷマルチビームレーダが記載されている。「静的」という概念は、この関連において、個々のアンテナ素子により生成されるレーダ光線の方向が、時間に関しては不変であることを意味している。従って、個々のアンテナ素子により伝達された信号を並行して評価することによって、角度分解型レーダセンサの測定角度範囲全体を同時に監視することが可能である。
【０００５】
ＦＭＣＷレーダ（Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ  Ｍｏｄｕｌａｔｅｄ  Ｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓ  Ｗａｖｅ）の場合、個々のアンテナ素子に供給された送信信号の周波数は、ランプ状に変調されている。各個々のアンテナ素子により受信された信号は、このアンテナ素子に供給された送信信号と混合される。この方法で、中間周波数信号が獲得される。中間周波数信号の周波数は、送信信号と受信信号との間の周波数差を示している。この周波数差は、ドップラー効果に基づいて、測定された対象物の相対速度に依存する。しかし、送信信号の変調に基づいて、信号の往復時間および対象物までの間隔にも依存する。
【０００６】
中間周波数信号は、デジタル化され、個々の周波数ランプにほぼ対応する期間の間記録される。このように獲得された信号の推移は、高速フーリエ変換によって、その周波数スペクトルに分離される。このスペクトルでは、各測定された対象物が、個々のピークによって際立っている。個々のピークの周波数位置は、関連する対象物までの間隔、および対象物の相対速度に依存する。送信信号が、ランプ勾配が異なる周波数ランプによって、例えば、上昇するランプおよび下降するランプによって交互に変調される場合に、個々の対象物のために、両ランプのために獲得されたスペクトルにおけるピークの位置から、対象物の間隔および相対速度が一義的に算出される。複数の対象物が同時に測定される場合には、各対象物に対してピークを一義的に対応付けるために、少なくとも１つの更なる別の周波数ランプによる、送信信号の変調が必要である。
【０００７】
各チャネル、すなわち、各アンテナ素子のために、各周波数ランプにおいて、測定された対象物がピークとして際立つスペクトル、が獲得される。その際、個々の対象物に付属するピークに関して、例えばピークの頂点での中間周波数信号の振幅および位相が、チャネルごとに少し異なっている。複素振幅とも総称される、振幅と位相における差異は、アンテナ素子の異なる指向性に起因し、関連する対象物のアジマス角に依存する。
【０００８】
各個々のアンテナ素子について、複素振幅は、アンテナパターンに示されるアジマス角に対する特徴的な依存性を示す。対象物までの間隔、および、対象物の相対速度は、全チャネルにおいて同じファクタで複素振幅に含まれる。従って、異なるチャネルにおける複素振幅を比較することによって、関連する対象物のアジマス角が探索される。簡単に言えば、このために、付属するアンテナパターンに対して、ピークの頂点で測定された各複素振幅が最良にフィットするアジマス角が検出される。欧州特許出願公開第１３８０８５４号明細書で記載されるレーダセンサの場合、角度分解能を改善するために、複素振幅は、各ピークの頂点のみならず、この頂点の近傍の複数の周波数において評価される。
【０００９】
公知のレーダセンサの場合、全アンテナ素子には、同一の周波数変調された送信信号が供給される。例として、送信および受信のために、同じアンテナ素子を利用することが仮定できる。各アンテナ素子は、自身により送信された信号の反射波のみならず、他のアンテナ素子より送信された信号の反射波も受信する。これら全信号は、同じ対象物に由来する限り周波数が同じであり、受信アンテナ素子において、重なり合って和信号となる。例えば、アジマス角が異なる２つの対象物の間隔および相対速度が同じである場合に、その信号は、スペクトルにおいてもはや分離されない。従って、レーダセンサは、両対象物の異なるアジマス角を求めることが不可能である。
【００１０】
公知のレーダセンサの角度分解能を損なう更なる別の影響は、個々のアンテナ素子が、回折作用および干渉作用に基づいて、鋭く収束した光線ではなく、むしろ比較的広く膨らんだレーダロープを生成することにある。典型的には、メインローブの他に、２つ以上のサブローブも形成される。メインローブおよびサブローブの形状および強度は、他のアンテナ素子により送信された、周波数が同じ信号との結合に作用される。
【００１１】
例えば、都市交通において、または、渋滞時のストップアンドゴー駆動において使用される高度なＡＣＣシステムの場合、近接場における交通環境の詳細な検出が必要である。このためには、上記のＦＭＣＷレーダセンサは、近接場においてレーダローブが十分に広く膨らんでいないため、一般的には十分ではない。従って、横方向にずれた対象物は測定不可能である。従って、従来では、ＦＭＣＷセンサに加えて、近接場のための更なる別の構成要素を設ける必要がある、または、強くまたは弱く収束させるアンテナ間で、または、フェーズドアレイの駆動パターンの間で切り替える必要がある。従って、比較的複雑な構成が要求される。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
本発明の課題は、近接領域での対象物の測定のためにも使用可能なＦＭＣＷセンサを創出することにある。その際、追加的なアクティブ素子は可能な限り使用しない。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本課題は、本発明に基づいて、個々のアンテナ素子に供給される送信信号が特定の周波数オフセットを有する近接場モードと、送信信号の周波数が同一である遠距離場モードとの間で給電回路を切り替えるための切替え装置によって解決される。
【００１４】
遠距離場モードでは、従来のＦＭＣＷセンサの場合のように、異なるアンテナ素子により送信される信号の間での結合が起こる。アンテナ素子の適切な配列によって、この結合は、遠距離場における対象物の測定に特に適した、比較的鋭く収束したメインローブが発生するように、作用される。
【００１５】
これに対し、近接場領域においては、周波数オフセットによって、異なるアンテナ素子により送信された信号は互いに分離される。これにより、広く膨らんだメインローブが実現されるので、特に近接領域でも、より大きく横方向にずれた対象物の測定を可能にする、より大きな測定角度範囲が生じる。
【００１６】
２つのモード間の切り替えは、本発明に基づくレーサセンサの場合、周波数オフセットの作動および非作動により非常に簡単に実行される。従って、センサは、簡単な方法で適切にその都度の利用状況に対して調節される。例えば、比較的速度が速い走行のために、遠距離場モードを選択することができる。一方、速度がより遅い場合に、または、ストップアンドゴー駆動において、自動的に近接場モードへと切り替えることが可能である。非常に早く連続して両駆動モード間で切り変えることも構想可能なので、近接場および遠距離場をほとんど同時に監視できる。
【００１７】
追加的な利点は、近接場モードでは、個々のアンテナ素子により受信された信号内で、周波数オフセットに基づき、このアンテナ素子自体により送信された信号部分と、他のアンテナ素子により送信された信号部分とが区別されうる、ということにある。従って、例えば、２つのレーダローブが重なる領域に存在する１つのレーダ対象物のために、２つの付属するチャネルのそれぞれのスペクトルにおいて、２つのピークを獲得する。２つのピークのうち、一方のピークは、ダイレクトエコー、すなわち、関連するアンテナ素子により送信されこのアンテナ素子に再び受信された信号を表し、他方のピークは、他のアンテナ素子により送信されたクロスエコーを表している。これら両ピーク間の周波数差が、送信信号間の周波数オフセットに相当する。例えば各ピークの頂点における複素振幅が評価される場合に、従来のセンサの場合２つの複素振幅が獲得されるのに対し、本発明に基づくレーダセンサにおいては、従って、両関連するアンテナ素子から、合計４つの複素振幅が獲得される。従って、アジマス角の算定のために、基本的により多くの数の測定値が提供され、角度分解能が明らかに改善される。特に、２つのレーダローブの信号の評価においても、同じ間隔および同じ相対速度を有する、方向が異なる２つの対象物を分離することが可能である。この測定および評価の原則そのものは、「角度分解型レーダセンサ」という名称の、出願人により並行して提出された特許出願の発明の主題である。
【００１８】
少なくとも１つのアンテナ素子で送信周波数が高められているという状況から、更に、以下の追加的な利点が得られる。すなわち、スペクトルにおけるレーダ対象物により生成される信号の位置は、上記のとおり対象物の相対速度に依存するので、特定の相対速度の場合に、スペクトルのＤＣの範囲にも、すなわち、周波数が０の環境の周波数範囲にもずれている、または、負の周波数の範囲にさえもずれている。ＤＣの範囲にある信号部分は、従来のＦＭＣＷレーダセンサによって検出または評価されることが不可能である。正の周波数と負の周波数とは、複素中間周波数信号Ｚ＝｜Ａ｜ｅｉｆｔにおいて、周波数の符号ｆにより区別される。しかし、従来のＦＭＣＷ方式においては、中間周波数信号の実部の絶対値のみが評価されるので、正の周波数と負の周波数との間での区別が不可能である。従って、重要な信号部分が負のスペクトル範囲に存在する場合に、測定結果の歪曲が起こりうる。本発明に基づくＦＭＣＷレーダの場合、少なくとも近接場モードにおいて、各チャネルの中間周波数信号は、関連するアンテナ素子により受信された信号が、基本信号と混合されることによって形成される。基本信号の周波数は、最大で、異なるアンテナ素子に供給された送信周波数の最小送信周波数と等しい。従って、少なくとも１つのチャネルのために、信号は、スペクトルにおいて、周波数オフセットの分だけ正の周波数へとずれている。従って、信号全体、または、少なくとも信号全体の大部分が、評価可能な正の周波数範囲に存在する。
【００１９】
本発明の好適な実施形態は、特許請求の範囲に記載の従属請求項として示される。
【００２０】
レーダローブの収束および形成は、択一的に、レーダレンズによって、または、フェーズドアレイとしてのアンテナ素子の構成によって、行なうことが可能である。アンテナ素子が指向性において互いに区別されず、アジマス角の算定が、受信信号間の位相差のみによって行なわれることも構想可能である。
【００２１】
好適な実施形態において、各アンテナ素子のための給電回路は、特別な発振器を有している。特別な発振器は、ランプ状に変調された送信信号を生成し、その周波数帯域は、切り替え装置によって切り替えられる。従って、発振器は、同じ周波数帯域、または、ずれた周波数帯域において動作する。
【００２２】
発振器の位相雑音を最小に抑えるために、各発振器のために、例えばＰＬＬ（Ｐｈａｓｅ  Ｌｏｃｋｅｄ  Ｌｏｏｐ；位相ロックループ）を用いた位相制御を構想することが有利である。同様に、異なる発振器により生成された送信信号が、非常に雑音が少ない基準発振器、特にＤＲＯ（Ｄｉｅｌｅｃｔｒｉｃ  Ｒｅｓｏｎａｎｃｅ  Ｏｓｃｉｌｌａｔｏｒ；誘電体発振器）によって生成される共通の基準信号から派生する場合に、位相雑音の最小化のために有利である。
【００２３】
遠距離場モードでは、最も簡単な実施形態において、クロスエコーの評価が不可能である。しかし、最も簡単な実施形態を発展させて、適合されたアルゴリズムにより信号処理において両駆動モードを有効に組み合わせることが構想可能である。従って、遠距離場モードにおいても角度分解能が改善される。例えば、アンテナ素子がグループにまとめられ、各グループの素子に、遠距離場モードにおいても位相がずれた送信信号を供給することが構想可能である。切替え装置によって、遠距離場モードでは、異なるグループの互いに対応するアンテナ素子に、同じ周波数が供給される。それに対し近接場モードでは、同様に互いにずれた周波数が供給される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
図１に示されるＦＭＣＷレーダセンサは、レーダ信号を送信するためのアンテナ素子１０と、対象物で反射された信号を受信するための４つの特別なアンテナ素子１２とを有している。
【００２５】
給電回路１４は、４つのチャネル１、２、３、４から構成される。４つのチャネル１、２、３、４はそれぞれ、複数のアンテナ素子１０のうちの１つに割り当てられている。各チャネルは、ローカル発振器１６（ＶＣＯ；Ｖｏｌｔａｇｅ  Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｄ  Ｏｓｃｉｌｌａｔｏｒ  電圧制御発振器）と、混合器１８を介する発振器１６の位相制御および位相安定化のための位相ロックループ（ＰＬＬ；Ｐｈａｓｅ  Ｌｏｃｋｅｄ  Ｌｏｏｐ）とを含んでいる。
【００２６】
全４つのチャネル１、２、３および４の混合器１８は、共通の基準発振器２０、例えば、位相雑音が非常に僅かなことが特徴的なＤＲＯ（Ｄｉｅｌｅｃｔｒｉｃ  Ｒｅｓｏｎａｎｃｅ  Ｏｓｃｉｌｌａｔｏｒ）から基準信号を獲得する。発振器１６の周波数は、例えば、７６ＧＨｚである。一方、基準発振器２０の周波数は、この値のほぼ４分の１である。混合器１８には、付属するＰＬＬによって中間周波数信号が供給される。中間周波数信号は、基準発振器２０の周波数を、発振器１６の送信周波数まで高める役目を果たす。発振器１６の送信周波数は、ＰＬＬによって、純粋に位相において制御される。その際、ＰＬＬは、各発振器１６の周波数を個別に制御することを可能にし、さらに、ＦＭＣＷセンサのために必要な、送信周波数の変調を行なう。
【００２７】
アンテナ素子１２には、アンテナ素子ごとに混合器２４を有する、４つのチャネル付き受信回路２２が割り当てられている。全４つのチャネルのために、ここでは、付属するＰＬＬと付属する混合器１８とを備える、位相制御された共通の発振器１６が設けられている。この発振器１６の高周波数信号は、混合器２４によって、各アンテナ素子１２により受信された信号と混合される。従って、出力信号として、中間周波数信号Ｚ１、Ｚ２、Ｚ３およびＺ４が生成される。受信回路２２の混合器１８も、基準発振器２０により生成された基準信号を獲得する。
【００２８】
受信回路２２で生成された中間周波数信号Ｚ１〜Ｚ４は、図１にブロックで示される評価ユニット２６で引き続き処理される。この評価ユニットは、必要な場合に送信信号間の周波数関係が変更されるように再プログラムするためにＰＬＬに作用する切替え装置２８を含んでいる。
【００２９】
チャネル１に付属するアンテナ素子１０は、示されている例において、図２に簡略化して示すように、ランプ状に変調された基本周波数ｆｅを有する送信信号を獲得する。残りのアンテナ素子１０に供給された送信信号も、各付属するＰＬＬによってランプ状に変調される。すなわち、常に、同じランプ時間Ｔに対して同じ（正および負の）ランプ勾配で変調される。切替え装置２８を用いて作動可能な近接場モードにおいて、４つのチャネルでの送信周波数は、図２に同様に示されるように、それぞれ周波数オフセットΔｆの分だけ互いにずらされている。
【００３０】
一方、切替え装置２８は、遠距離場モードへの切り替えを行なうことが可能である。遠距離場モードにおいては、全アンテナ素子１０のための変調された送信信号が、同一の周波数、すなわち、基本周波数ｆｅを有し、さらに同じ位相である。
【００３１】
受信回路２２で発振器１６により生成され、全４つの混合器２４に供給される信号は、示される例において常に基本周波数ｆｅを有し、遠距離場モードにおいて、全アンテナ素子１０の送信信号と位相同期している。
【００３２】
図３には、近接場モード、すなわち、図２に示されるように送信周波数が互いにずらされているモードにおける、４つのアンテナ素子１０のアンテナ特性を示す４つの曲線３０、３２、３４および３６が示されている。異なる送信周波数に基づき隣接するアンテナ素子の間での結合が起こらないので、このモードでは、アンテナ素子は比較的小さな開口部を有し、対応してメインローブの幅が広い。従って、レーダ光線は、アジマス角Φの比較的大きい範囲で放出される。図３において、放出された光線の振幅Ａが最大である方向を示す、曲線の頂点は、互いに少し角度がずれている。
【００３３】
これに対して、遠距離場モードでは、全アンテナ素子１０に、同じ周波数の位相同期した信号が供給される場合に、４つのアンテナ素子は、１つの拡張されたアンテナアレイのように動作する。アンテナアレイの特性は、図４に１つの曲線３８で示されている。比較的狭い、すなわち十分に収束されたメインローブ４０と、いくつかの明らかにより弱いサブローブ４２とが、結合と干渉によって形成される。従って、このモードでは、遠距離場で望まれるような、高い指向性効果が達成される。
【００３４】
図５には、アンテナ素子１０の配列が示されている。４つのアンテナ素子１０は、レンズ１４の焦点面において、同一間隔Ｄを置いてボード４６上に配置されている。λが７６ＧＨｚレーダ光線の波長に相当する場合に、間隔Ｄは、約０．５〜０．８λである。アンテナ素子１０は、多少ともレンズ４４の光軸に対してずれているので、図３に示すように、このアンテナ素子の主放出方向の角度偏差が生じる。
【００３５】
個々のアンテナローブに供給される送信信号が、図５において、近接場モードのための曲線形式で示されている。周波数変調された信号は、それぞれ、Δｆの分だけ周波数がずれている。従って、アンテナ素子１０は分離されており、図５に象徴的に示される比較的幅が広いレーダローブ４８を形成する。全アンテナ素子が、隣接するアンテナ素子まで同じ周波数間隔を有することは有利であるが必須ではない。
【００３６】
図６は、遠距離場モードの対応する図を示している。この場合に、全アンテナ素子１０の送信信号は、同じ周波数である。従って、結合によって、明らかに幅がより狭いレーダローブ５０が形成される。レーダローブ５０の幅は、例えば、図５のレーダローブ４８の幅の１／４に相当する。このために、アンテナ素子間の間隔Ｄは、上記の範囲にある必要がある。
【００３７】
最後に、図７は、混合モードを示している。混合モードは、ＰＬＬにより達成される可変性に基づいて周波数変調の際の問題なくプログラムされ、かつ、切替え装置２８によって選択される。このモードにおいて、同じ周波数を有する隣接したアンテナ素子１０が２つずつ駆動される。例えば、一方の対は基本周波数ｆｅを有し、他方の対は周波数ｆｅ＋Δｆを有する。従って、ここでは、同一の対の２つのアンテナ素子の間で結合されており、その結果生じるレーダローブ５２は、レーダローブ５０よりも幅が広いが、レーダローブ４８よりは幅が狭い。１つの対に付属する２つのアンテナ素子を１つのアンテナ素子と考える場合、図７に基づく混合モードを、遠距離場モードの変形と見なすことが可能である。
【００３８】
図８は、送信に用いるアンテナ素子１０、および受信に用いるアンテナ素子１２の、ボード４６上での配列を示している。アンテナ素子１０および１２は、垂直方向にずらして配置されており、２つ一組で互いに方向付けられている。レンズ４４は、垂直方向において、プリズム状の構成を有する。プリズム状の構成によって、アンテナ素子の垂直方向のオフセットが補正される。
【００３９】
図９では、評価ユニット２６の構成図が示されている。受信回路２２により伝達された中間周波数信号Ｚ１、Ｚ２、Ｚ３およびＺ４は、アナログ／デジタル変換器Ａ／Ｄでデジタル化され、ランプ時間Ｔ以内の期間に渡って、時間関数として記憶装置５４に記録される。この関数は、高速フーリエ変換によって、スペクトルＳ１（ｆ）、Ｓ２（ｆ）、Ｓ３（ｆ）およびＦ４（ｆ）に分離される。
【００４０】
近接場モードにおいて個々の対象物に全４つのアンテナ素子１０のレーダローブが当たり、全４つのアンテナ１２が反射されたレーダ光線を受信する場合に、各スペクトルは、Δｆずつ離れた４つのピークを獲得する。なぜなら、中間周波数信号の周波数は、受信信号と、受信回路２２の発振器１６により混合器２４に供給される基本信号との間の周波数差に相当するからである。チャネル１に関して、この周波数差は、対象物までの間隔ｄと、対象物の相対速度ｖとに依存する。残りのチャネルに関しては、周波数差は、どのアンテナ素子１０により光線が送信されたのかに従って、周波数オフセットΔｆ、２Δｆまたは３Δｆを追加して獲得する。従って、近接場モードでのピークは、Δｆごとに互いにずれているので、互いに明確に区別することが可能である。
【００４１】
各チャネルには、解析ブロック５６が割り当てられている。解析ブロック５６は、４つのピークの頂点の位置を確認し、その複素振幅を算定する。チャネル１では、ダイレクトエコー、すなわち、チャネル１で送信されチャネル１で再び受信された信号のために、このような複素振幅Ａ（１、１）を獲得する。これに対応し他のピークに関して、このスペクトルにおいて、クロスエコー、すなわち、チャネル２、３および４で送信されチャネル１で受信された信号のために、振幅Ａ（１、２）、Ａ（１、３）およびＡ（１、４）を獲得する。同じように、残りのチャネルの解析ブロック５６は、振幅Ａ（２、１）〜Ａ（２、４）、Ａ（３、１）〜Ａ（３、４）またはＡ（４、１）〜Ａ（４、４）を伝達する。従って、個々の対象物のために、合計１６個の複素振幅値が獲得される。１６個の複素振幅から、対応するアンテナパターンとの比較によって、対象物の位相角φが高い精度で算定される。この算定は、コンピュータ５８において、例えば、最小２乗法、または、最尤法に基づいて、アンテナパターンに１６個の振幅をフィッティングさせることによって行なわれる。同様に、コンピュータ５８は、従来のＦＭＣＷレーダの場合のように、対象物までの間隔ｄ、および対象物の相対速度ｖを計算する。
【００４２】
このように獲得された値φ、ｄおよびｖは、評価ユニット２６の図示されない他の構成要素に伝達される。評価ユニットのこの構成要素は、例えば、レーダセンサを備える車両の、先行車両までの間隔を自動的に制御する公知のＡＣＣ制御装置に相当する。その際、ＡＣＣ制御装置は、測定されたデータ、および、車両の独自の動作に関する追加的なデータを利用して交通状態を検出することが可能であり、従って、交通状況において必要な場合には、近接場モードと遠距離場モードとの間で切り替えるための切替え装置２８を自動的に起動することが可能である。
【００４３】
遠距離場モード（図６）では、ダイレクトエコーとクロスエコーが同じ周波数であり、互いに重なるため別々に評価できないので、個々の対象物のために、各スペクトルムにおいて１つずつピークが獲得される。この場合、評価ユニット２６の動作形態は、従来のマルチビームＦＭＣＷレーダの場合と同じである。
【００４４】
図１０は、図５に対応する近接場モードのための図であり、本発明の一実施形態に基づくレーダセンサの変形例を示している。この場合、レーダセンサはレンズを有さず、レーダ光線の収束、および、主放出方向の固定は、平面フェーズドアレイアンテナによって達成される。ここでは再び、４つのアンテナ素子が示されている。４つのアンテナ素子は、複数の下位素子、例えば、４つの下位素子６０ａ、６０ｂ、６０ｃおよび６０ｄによって形成される。３つの残りのアンテナ素子は、下位素子６２ａ〜６２ｄ、６４ａ〜６４ｄ、および、６６ａ〜６６ｄを有する。下位素子は４つより多くすることも可能であり、ボード上に交互に配置されており、図５のアンテナ素子１０のように、互いに同じ間隔Ｄを置いている。
【００４５】
送信信号は、マイクロ波線路を介して個々の下位素子に伝達される。マイクロ波線路は、多少とも長い遅延線６８を含んでいる。この遅延線は図１０に図示されており、実際にはボード４６上に設けられる。各アンテナ素子の下位素子には、同じ送信信号が供給される。この送信信号は、異なる長さの遅延線６８に基づいて、ある程度位相が偏移して、個々の下位素子に到達する。ある程度の位相偏移は、このアンテナ素子により生成されたレーダ光線の偏向のために、場合によっては、このアンテナ素子により生成されたレーダ光線の収束のために役立つ。この方法で、４つのアンテナ素子によって、４つの互いに角度がずれたレーダローブ７０が生成される。
【００４６】
近接場モードでは、示される例において、下位素子６６ａ〜６６ｄを有するアンテナ素子に、基礎周波数ｆｅを有する送信信号が供給される。さらに、残りのアンテナ素子は、対応する曲線に象徴されるように、周波数ｆｅ＋Δｆ、ｆｅ＋２Δｆ、または、ｆｅ＋３Δｆを有する送信信号を獲得する。従って、個々のアンテナ素子は分離されているので、レーダローブ７０は、これに対応して広く膨らんでいる。遠距離場モードにおいて、全アンテナ素子および全下位素子に、同一周波数、例えば基本周波数ｆｅを有する送信信号が供給される。従って、結合によって、するどく収束したレーダロープが生じる。
【００４７】
受信に用いるアンテナ素子は、図１０に示すアンテナ素子と同じように配置されることが可能である。しかし、代替的に、送信および受信のために同じアンテナ素子を利用することも可能である。このために、受信信号は、例えば、導波管サーキュレータを用いて、供給された送信信号から分離されうる。同様に、図１〜図９に基づく実施形態の場合にも該当する。
【００４８】
示されている実施形態の更なる別の構想可能な変形例は、全送信信号が、近接場モード、および場合によっては遠距離場モードにおいて、受信回路２２の混合器２４に供給される基本周波数に対して所定の周波数オフセットを有することにある。これにより、全スペクトルにおけるピークが、より高い周波数へとずれており、従って、相対速度が速い場合にも、完全に、スペクトルの評価可能な正の範囲に存在することが達成される。その際、場合によって、周波数オフセットは、ＰＬＬによっても状況に従って変更されることが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００４９】
【図１】本発明の一実施形態に基づくＦＭＣＷレーダセンサの構成図を示す。
【図２】異なるアンテナ素子の送信信号の周波数−時間曲線を示す。
【図３】近接場モードのアンテナパターンを示す。
【図４】遠距離場モードのアンテナパターンを示す。
【図５】近接場モードにおけるレーダセンサの機能形態を解説するための概略図を示す。
【図６】遠距離場モードにおける機能形態を解説するための概略図を示す。
【図７】混合モードにおける機能形態を解説するための概略図を示す。
【図８】レーダセンサの側面図を示す。
【図９】レーダセンサの評価装置の構成図を示す。
【図１０】修正された実施形態に基づくレーダセンサの構成および機能形態を解説するための概略図を示す。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【国際調査報告】
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