(57)【要約】【課題】明瞭さおよび信号の集束に関して受信アンテナによる検出を改善すること。【解決手段】方法に関しては、間隔（ｄ）を、明瞭領域の境界がサイドローブを通るように、選択すること、および反射する物体を、受信アンテナ（３，４）の信号のベクトル和によって検出することを特徴とする。装置に関しては、明瞭領域の境界がサイドローブを通るときの間隔（ｄ）と、受信信号（３，４）によって受信された信号のベクトル和を形成する手段とを特徴とする。【選択図】      図２
2006058303.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
送信アンテナ（２）によって送信される電磁的な信号を、少なくとも２つの実質的に同一の受信アンテナ（３，４）によって検出する方法であって、前記受信アンテナの感度曲線は、受信角度で、基本方向に対し対称的に、傾斜する側面を持つ最大値（Ｍ）と、続いて、再度高められた感度を持つサイドローブ（ＳＬ）とを有し、前記送信された信号を反射する物体の有無に関する角度測定は、前記２つの受信アンテナ（３，４）を用いて、明瞭領域（θｕ）における位相測定によってなされ、前記明瞭領域の境界（Ｌ）は前記受信アンテナ（３，４）の間隔（ｄ）によって事前設定されてなる方法において、
前記間隔（ｄ）を、前記明瞭領域（θｕ）の前記境界（Ｌ）が前記サイドローブ（ＳＬ）を通るように、選択すること、および前記反射する物体を、前記受信アンテナ（３，４）の信号のベクトル和を用いて検出することを特徴とする方法。
【請求項２】
前記受信アンテナ（３，４）は、互いに前記基本方向と平行に延出されることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記送信アンテナによって、送信信号が、前の信号成分に対し常に１つの周波数段（ｆｉｎｃｒ）だけシフトした周波数を有する多くの信号成分により形成される少なくとも２つの部分信号（Ａ，Ｂ，Ｃ）から形成され、前記部分信号の信号成分は交互に送信され、所定の周波数領域（ｆＳｗｅｅｐ）に亘って延びていることを特徴とする請求項１または２に記載の方法。
【請求項４】
前記送信信号は３つの部分信号（Ａ，Ｂ，Ｃ）から形成されることを特徴とする請求項３に記載の方法。
【請求項５】
電磁的な信号を送信するための送信アンテナ（２）および少なくとも２つの実質的に同一の受信アンテナ（３，４）と、前記２つの受信アンテナ（３，４）によって受信されかつ物体から反射される信号の位相差を、前記受信アンテナ（３，４）の前記間隔（ｄ）によって事前設定された明瞭領域（θｕ）において測定するための評価手段とを具備し、前記受信アンテナの感度曲線は、受信角度で、基本方向に対し対称的に、傾斜する側面を持つ最大値（Ｍ）と、続いて、再度高められた感度を持つサイドローブ（ＳＬ）とを有してなる装置において、
前記明瞭領域（θｕ）の前記境界（Ｌ）が前記サイドローブ（ＳＬ）を通るときの間隔（ｄ）と、前記受信信号（３，４）によって受信された信号のベクトル和を形成する手段とを特徴とする装置。
【請求項６】
前記受信信号（３，４）は平面アンテナであることを特徴とする請求項５に記載の装置。
【請求項７】
前記平面アンテナは、少なくとも１列に設けられたアンテナ・パッチ（５）を有することを特徴とする請求項６に記載の装置。
【請求項８】
前記平面アンテナは、それぞれ平行に並設された２列のアンテナ・パッチ（５）を有することを特徴とする請求項７に記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、送信アンテナによって送信される電磁的な信号を、少なくとも２つの実質的に同一の受信アンテナによって検出する方法に関し、受信アンテナの感度曲線は、受信角度で、基本方向に対し対称的に、傾斜する側面を持つ最大値と、続いて、再度高められた感度を持つサイドローブとを有し、送信された信号を反射する物体の有無に関する角度測定は、２つの受信アンテナを用いて、明瞭領域における位相測定によってなされ、明瞭領域の境界は受信アンテナの間の間隔によって事前設定されている。
【０００２】
更に、本発明は、電磁的な信号を送信するための送信アンテナおよび少なくとも２つの実質的に同一の受信アンテナと、２つの受信アンテナによって受信されかつ物体から反射される信号の位相差を、受信アンテナの間隔によって事前設定された明瞭領域において測定するための評価手段とを具備し、受信アンテナの感度曲線は、受信角度で、基本方向に対し対称的に、傾斜する側面を持つ最大値と、続いて、再度高められた感度を持つサイドローブとを有してなる装置に関する。
【背景技術】
【０００３】
送信信号を反射する物体の角度を、受信アンテナによって受信される２つの受信信号の位相差の測定によって、測定することは知られている。いわゆる位相モノパルス方法（非特許文献１）は、図１に明示されている。位相差ΔΦは路程λ／２π・ΔΦに対応する。２つの受信アンテナが同じに向きであるとき、式ｓｉｎθ＝λ／２π・ΔΦ／ｄが成り立つ。
【０００４】
従って、角度θが測定され、θ＝ａｒｃｓｉｎ（λΔΦ／２πｄ）が形成される。
角度測定は、位相差がΔΦ≧πまたはΔΦ≦−πであるとき、曖昧になる。曖昧さが生じない領域は、明瞭領域である（非特許文献２）。通常、このような装置はレーダ波長で作動される。波長λ＝12.43ｍｍに関しおよび複数の受信アンテナの間の間隔ｄ＝14.55ｍｍに関して、明瞭領域θｕ＝±25.39°が生じる。
【０００５】
出来る限り大きい明瞭領域に関しては、間隔ｄは出来る限り小さくならねばならないだろう。これにより、受信アンテナの小型化が図れるが、受信信号の十分な集束が得られない。出来る限り良好な集束を得るためには、出来る限り大きい受信アンテナの受信面を選択せねばならない。このようにすると、不要で小さい明瞭領域ができる。受信信号の評価、すなわち特に物体の位置および／または速度の測定にとって、受信アンテナのサイドローブは特に望ましくない。サイドローブは、受信アンテナで再度高められた感度を有するため、側方の物体からの強い信号を生成する。これらの信号は、受信アンテナの基本方向の周りのより狭い角度範囲内で、有効信号の検出を妨げることがある。特に、自動車両に設けられ、例えば２４ＧＨｚで作動し、通常は同じ車線で前を走る車両との間隔を測定する間隔センサとして用いられるレーダ装置に当て嵌まる。
【０００６】
【非特許文献１】メリル・Ｉ・スコルニック、レーダハンドブック、第2版、マグローヒル1990、18-9編以下および18-17編以下
【０００７】
【非特許文献２】フーダー『レーダ技術入門』1999、146ないし148頁
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
従って、明瞭さおよび信号の集束に関して受信アンテナによる検出を改善するという課題が、本発明の基礎になっている。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
前記課題を解決するために、本発明に基づき、明細書導入部に記載されたタイプの方法は、間隔を、明瞭領域の境界がサイドローブを通るように、選択すること、および反射する物体を、受信アンテナの信号のベクトル和によって検出することを特徴とする。
【００１０】
前記課題を解決するために、更に、明細書導入部に記載されたタイプの装置は、明瞭領域の境界がサイドローブを通るときの、複数の受信アンテナの間の間隔と、受信信号によって受信された信号のベクトル和を形成する段とを特徴とする。
本発明は、角度測定のために複数の受信アンテナの間の間隔を調整することに関する新たな基準に基づいている。間隔は、明瞭領域の境界が、受信アンテナの感度曲線の（それ自体望ましくない第１の）サイドローブを通って延びているように、調整される。このことによって、比較的大きな明瞭領域が生成される。２つの受信信号のベクトル和によって、以下の信号成分が増幅に関して完全に加算される。これらの信号成分は物体から基本方向にまたはこの基本方向の回りの狭い角度で反射され、かくて、著しい位相差をもたらさない。これに対し、明瞭領域の境界にあり、物体から反射される信号成分は、πの位相差（１８０°）をもたらす。それ故に、明瞭領域の境界にある信号成分、すなわちサイドローブの信号成分が互いに引き算される。それ故に、これらの信号成分は、受信アンテナが実質的に同一であると仮定すれば、互いに減じられるか、あるいは、これらの信号成分が最早顕著な役割を果たさないほどに、少なくともその程度に著しく抑制される。従って、信号が反射される物体の、その位置および／または速度の評価のために、受信信号のベクトル和が用いられる。このことによって、以下の受信信号が用いられる。この受信信号は、基本方向での著しく改善された集束に対応する。他の場合には、より高い感度に基づいて、サイドローブからの望ましくない信号成分が除去される。
【００１１】
一方では、複数の受信アンテナの間の間隔の本発明に係わる選択と、他方では受信信号のベクトル和の評価とによって、評価のためには、最早サイドローブの望ましくない成分を有しない改善された信号が用いられる。
受信アンテナの基本方向が互いに平行に延びていることは適切である。
【００１２】
本発明に係わる方法にとっておよび本発明に係わる装置の作動にとって、送信アンテナによって、送信信号が、前の信号成分に対し常に１つの周波数段だけシフトされた周波数を有する多くの信号成分により形成される少なくとも２つの部分信号から形成され、これらの部分信号の信号成分は交互に送信され、所定の変調領域に亘って延びていることは適切である。このような送信信号の使用、および反射する物体の位置および速度の測定への送信信号の適合は、ドイツ特許公開第100 50 278 A1号公報に記載されている。ここでは、この公報の開示内容を参照するよう指摘する。送信信号が３つの部分信号から形成されることは好ましい。
【００１３】
本発明に係わる装置の構成的な構造にとって、アンテナが平面アンテナであることは好都合である。このような平面アンテナが、少なくとも１列に設けられたアンテナ・パッチから形成されていることは好ましい。実際には、平行に並設された２列のアンテナ・パッチが有効である。受信アンテナの基本方向は、アンテナ・パッチの面に垂直にある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、添付した図面を参照して本発明を詳述する。図２は支持プレート１上のアンテナ装置の正面図を示す。この支持プレートには、大きな面を占める送信アンテナ（ＴＸ）２および２つのストリップ状に形成された受信アンテナ３，４が設けられている。これらの受信アンテナは互いに平行に整列されており、受信アンテナの中央は縦方向に互いの間隔ｄを有する。
【００１５】
送信アンテナ２および受信アンテナ３は、多数の、規則的に設けられた、小さな、正方形のアンテナ・パッチ５からなる。これらのアンテナ・パッチは、各々のアンテナ２，３，４の内側で、互いに接続されている。アンテナ・パッチ５から形成される、平面アンテナの形のこれらのアンテナ２，３，４の技術は、知られている。平面アンテナの面は方位角および仰角を規定する。角度測定は、アンテナ・パッチ５の複数の列に平行に延びている基準線を中心とする方位角に関してなされる。
【００１６】
図３は、送信時間ｔｃｈｉｒｐに亘って送信され、かつ部分信号Ａ，Ｂ，Ｃからなる送信信号の信号形態を明示する。各々の部分信号は、夫々短時間の間一定の周波数ｆＴ，Ａ，ｆＴ，Ｂ，ｆＴ，Ｃを有する信号成分から構成される。部分信号Ａ，Ｂ，Ｃの一部である信号成分は、周波数段ｆＩｎｃｒ＝ｆＳｗｅｅｐ／Ｎ−１を有する。
【００１７】
異なった部分信号Ａ，Ｂ，Ｃの、順次に送信される信号成分は、夫々、周波数ｆＳｈｉｆｔＡＢまたは周波数ｆＳｈｉｆｔＢＣだけずれている。送信信号に関する送信時間ｔｃｈｉｒｐ中に、変調範囲ｆＳｗｅｅｐは、Ｎ段で、各々の部分信号Ａ，Ｂ，Ｃによって走査される。複数の受信アンテナを使用する故に、対応の数の受信信号が得られる。以下、２つの受信アンテナを出発点とする。そこに受信された信号は以下の通りである。
アンテナＩ：
ｍＡＩ（ｎ）：ｍＢＩ（ｎ）：ｍＣＩ（ｎ）：ｎ＝０．．．Ｎ−１
アンテナＩＩ：
ｍＡＩＩ（ｎ）：ｍＢＩＩ（ｎ）：ｍＣＩＩ（ｎ）：ｎ＝０．．．Ｎ−１
モノパルス受信器の場合のように、相対的な位相位置に関する、２つの受信器の同時に走査された信号ｍＡＩ（ｎ）およびｍＡＩＩ（ｎ）の評価によって、１つまたは複数の物体に対する角度を測定することができる。このことは、通常、信号の、周波数範囲への変換後に、なされる。
アンテナＩ：
ｍＡＩ（ｎ）→ＭＡＩ（Ｋ）
ｍＢＩ（ｎ）→ＭＢＩ（Ｋ）
ｍＣＩ（ｎ）→ＭＣＩ（Ｋ）
アンテナＩＩ：
ｍＡＩＩ（ｎ）→ＭＡＩＩ（Ｋ）
ｍＢＩＩ（ｎ）→ＭＢＩＩ（Ｋ）
ｍＣＩＩ（ｎ）→ＭＣＩＩ（Ｋ）
ｎ＝０．．．Ｎ−１、時間領域における走査数値の数
ｎ＝０．．．Ｋ−１、周波数領域におけるスペクトル線の数
通常はＫ＝Ｎである。
【００１８】
少なくとも１つのスペクトルからは、複数の物体（数Ｏ）の検出ｏ＝０．．．Ｏ−１が可能である。
ドイツ特許公開第100 50 278.4号公報に詳述されたように、スペクトル線Ｋｐｅａｋ，ＲＶの場合、物体ｏとの距離Ｒおよび物体の相対速度ｖが、（スペクトル線Ｋｐｅａｋ，ＲＶに従って）算出されることができるのは、少なくともＭＡＩ（Ｋｐｅａｋ，ＲＶ）およびＭＢＩ（Ｋｐｅａｋ，ＲＶ）が計算に用いられる場合である。他の信号
ＭＣＩ（Ｋｐｅａｋ，ＲＶ）
ＭＡＩＩ（Ｋｐｅａｋ，ＲＶ）
ＭＢＩＩ（Ｋｐｅａｋ，ＲＶ）
ＭＣＩＩ（Ｋｐｅａｋ，ＲＶ）
の評価は、Ｒおよびｖの測定にとって同様に可能である。この評価は結果を改善することができるが、必ず必要という訳ではない。
【００１９】
アンテナ装置の基本方向の、物体に対する角度は、モノパルス受信器の場合に通例であるように、例えば、同様に位置Ｋｐｅａｋ，ＲＶにおけるスペクトルＡＩおよびＡＩＩからの、位相差測定によって計算される。
ＭＡＩ（Ｋｐｅａｋ，ＲＶ）＝ＭＡＩ（Ｋｐｅａｋ，ＲＶ）・ｅｊφＡＩ（Ｋｐｅａｋ，ＲＶ）
（スペクトルＡＩからの複素数値）
ＭＡＩI（Ｋｐｅａｋ，ＲＶ）＝ＭＡＩI（Ｋｐｅａｋ，ＲＶ）・ｅｊφＡＩI（Ｋｐｅａｋ，ＲＶ）
（スペクトルＡＩIからの複素数値）
ΔφＡ（Ｋｐｅａｋ，ＲＶ）＝φＡI（Ｋｐｅａｋ，ＲＶ）−φＡIＩ（Ｋｐｅａｋ，ＲＶ）
スペクトルＡＩおよびＡＩＩの位相差
物体の角度位置が生じて、
θＡ（Ｋｐｅａｋ，ＲＶ）＝ａｒｃｓｉｎ（ΔΦＡ（Ｋｐｅａｋ，ＲＶ）・λ／２πｄ）
が成り立つ。但し、λは波長であり、ｄは測定のために使用される受信アンテナの間の間隔である。
【００２０】
この測定は各々の物体ｏ＝０−Ｏ−１にとって、しかも、その時々に、物体に対応するスペクトル位置（Ｋｐｅａｋ，ＲＶ）で可能である。評価のシーケンスは、図４で、上記の段階で、再度グラフで明示されている。
上述のように、角度は、位相モノパルス方法で、明瞭領域θｕでのみ、明瞭に測定される。この区間の外では、角度θを測定するためには、測定された位相差Δφに対し、２πの数値が加減されねばならない。
【００２１】
図５には、一方の受信アンテナに関する感度曲線が示されている。この感度曲線は受信アンテナの基本方向（０°）において中央の最大値Ｍを示す。最大値からは側面がほぼ対称的に最小値まで下がる。この最小値はぎりぎり３０°の方位角である。最小値には、各々のサイドローブＳＬが続き、サイドローブは３５°と４０°の間の方位角にある。明瞭領域θｕは、上述の如く、２つの受信アンテナ（図１，２）の間の間隔ｄから生じる。本発明では、間隔ｄは、明瞭領域の境界ＬがサイドローブＳＬと、好ましくはサイドローブの最大値と一致するように、選択される。
【００２２】
しかし、このことは、結果として、受信アンテナが非常に大きくは構成されないこと、すなわち、過度に集束するように構成されないことを伴う。従って、受信アンテナは、実際に望ましいよりも幅の広い特性を有する。
本発明では、受信アンテナ３，４の複素数の受信信号のベクトル的な加算が実行される。ベクトル的な加算を、時間領域および周波数領域で実行することができる。周波数領域での加算に関しては、
ＭＶＳ（Ｋｐｅａｋ，ＲＶ）＝ＭＡＩ（Ｋｐｅａｋ，ＲＶ）＋ＭＡＩＩ（Ｋｐｅａｋ，ＲＶ）
が生じる。但し、ＶＳ＝ベクトル和。
【００２３】
位相差がゼロである位置に、従って受信アンテナ３，４の基本方向に対する角度がゼロの場合でも、ベクトル的な加算に基づき、アンテナ装置の最大限の感度が、建設的な重ね合わせによって生じる。
位相差πが生じる位置に、破壊的な重ね合わせによって、最小限の感度が存在する。本発明では、このことは、位相差または角度間隔の境界Ｌにおいて、当て嵌まる。境界ＬがサイドローブＳＬの領域に位置しているので、かくて、サイドローブＳＬは、少なくとも大幅に消去される。それ故に、サイドローブＳＬからの望ましくない反射が抑制される。位置Ｋｐｅａｋ，ＲＶにおける距離Ｒおよび速度ｖの、図４に説明された測定は、改善された集束によってアンテナＩおよびＩＩの信号のベクトル的な加算の実行後に、行われる。
【００２４】
当然乍ら、本発明に係わる方法が、角度ゼロとは異なる方向への受信の最大化も可能にするのは、ベクトル和の形成の際に、少なくとも１つの被加数に、位相オフセットが加えられるときである。
走査は実数式におよび複素数式に可能である。ベクトル和は、複素数式の走査の場合に、時間領域または周波数領域で形成され、実数式の走査の場合に、周波数領域でのみ形成されることができる。
【００２５】
送信アンテナ２および受信アンテナ３，４の１が１つの支持プレート１に設けられるように、本発明に係わる方法を実施することは適切である。次に、既に実現される受信アンテナ（例えば４）に関する感度曲線を測定する。次に、間隔ｄを測定する。この間隔は、明瞭領域θｕの境界Ｌを、測定されたサイドローブＳＬに一致させるために、好ましくは、サイドローブＳＬの最大値に位置決めするために、必要である。間隔ｄの測定後、第２の受信アンテナを支持プレートに取り付ける。それ故に、そのとき、本発明に係わるアンテナ装置が実現されている。本発明の実施のために、物体の検出を、受信アンテナ３，４の互いに対応する受信信号の、形成されたベクトル和によって算出し、それに続いて、パラメータすなわち距離および相対速度Ｒ，ｖの測定を実行する。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】２つの受信アンテナの受信信号の測定された位相差から角度を算出する方法を略示する。
【図２】１つの送信アンテナおよび２つの受信信号を有する本発明に係わるアンテナ装置の実施の形態を示す略正面図。
【図３】用いられた送信信号を示す略図。
【図４】２つの受信アンテナの受信信号の処理を示す略図。
【図５】角度測定のための、明瞭領域の、本発明に基づいて形成された境界を示す。
【符号の説明】
【００２７】
２  送信アンテナ
３  受信アンテナ
４  受信アンテナ
５  アンテナ・パッチ
ＳＬ  サイドローブ
θｕ  明瞭領域
Ｌ  境界
ｄ  間隔
ｆｉｎｃｒ周波数段、
Ａ  部分信号
Ｂ  部分信号
Ｃ  部分信号
ｆｓｗｅｅｐ  周波数領域
Ｍ  最大値。
【図１】
2006058303.tif 000003
【図２】
2006058303.tif 000004
【図３】
2006058303.tif 000005
【図４】
2006058303.tif 000006
【図５】
2006058303.tif 000007