(57)【要約】【課題】本発明は、パルス放射線を発する、自動車に使用するためのレーダセンサに関する。【解決手段】このレーダセンサは、層状に構造化されており、かつ八木原理に基づいて設けられた複数の金属層（３６，３８，４０，４２）を有する少なくとも１つのブロック（３４）を具備し、複数の金属層は、夫々、誘電性の中間層（４６，４８，５０）によって互いに分離されており、少なくとも１つの金属層（３６，３８，４０，４２）が、レーダ周波数を有する供給回路（１８）によって励起される。
2007503587.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
パルス放射線を発する、自動車に使用するためのレーダセンサ（１０）において、
このレーダセンサ（１０）は、層状に構造化されており、かつ八木原理に基づいて設けられた複数の金属層（３６，３８，４０，４２）を有する少なくとも１つのブロック（３４）を具備し、前記複数の金属層は、夫々、誘電性の中間層（４６，４８，５０）によって互いに分離されており、少なくとも１つの金属層（３６，３８，４０，４２）が、レーダ周波数を有する供給回路（１８）によって励起されることを特徴とするレーダセンサ（１０）。
【請求項２】
各々の誘電性の中間層（４６，４８，５０）は、５と５０の間の誘電率を有する特徴とする請求項１に記載のレーダセンサ（１０）。
【請求項３】
前記複数の金属層（３６，３８，４０，４２）のうちの少なくとも２は、前記供給回路（１８）によって、別個の構造体（３０，５６）を介して位相結合で励起されることを特徴とする請求項１または２に記載のレーダセンサ（１０）。
【請求項４】
前記層状に構造化されたブロック（３４）の前記個々の層（３６，３８，４０，４２、４６，４８，５０）は、少なくとも部分的に、窪地状に形成されていることを特徴とする前記全ての請求項のいずれか１に記載のレーダセンサ（１０）。
【請求項５】
前記層状に構造化されたブロック（３４）は、前記供給回路（１８）への結合点から離れるにつれて、テーパをなすことを特徴とする前記全ての請求項のいずれか１に記載のレーダセンサ（１０）。
【請求項６】
高周波電磁エネルギを供給する付近に設けられた金属面（３６，３８）は、遠く離隔して設けられた金属面（４０，４２）よりも密に積み上げられていることを特徴とする前記全ての請求項のいずれか１に記載のレーダセンサ（１０）。
【請求項７】
前記層状に構造化されたブロック（３４）のうちの複数のブロックは纏められて装置を形成し、これらの層状に構造化されたブロックは位相結合で励起されることを特徴とする前記全ての請求項のいずれか１に記載のレーダセンサ（１０）。
【請求項８】
前記レーダセンサ（１０）は、請求項５に記載の複数の装置を有すること、および複数の装置は位相結合で励起されることを特徴とする請求項５に記載のレーダセンサ（１０）。
【請求項９】
前記供給回路（１８）によって準備されたレーダ周波数が２４ギガ・ヘルツであることを特徴とする前記全ての請求項のいずれか１に記載のレーダセンサ（１０）。
【請求項１０】
パルス放射線を発する、自動車に使用するためのレーダセンサ（１０）を製造するための方法において、
前記レーダセンサのアンテナは、層状に構造化されており、かつ八木原理に基づいて設けられた複数の金属層（３６，３８，４０，４２）を有する少なくとも１つのブロック（３４）として製造され、前記複数の金属層は、夫々、誘電性の中間層（４６，４８，５０）によって互いに分離されており、少なくとも１つの金属層（３６，３８，４０，４２）が、レーダ周波数を有する供給回路（１８）によって励起されることを特徴とする方法。
【請求項１１】
前記誘電性の中間層（４６，４８，５０）は、     ＩＴＣＣ層として製造されることを特徴とする請求項１０に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、パルス放射線を発する、自動車に使用するためのレーダセンサに関する。更に、本発明は、このようなレーダセンサを製造する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
このようなレーダセンサは知られている。自動車へのレーダセンサの用途としては、一般的には、駐車補助、死角のモニタ、事故予知（事故事前感知）、間隔モニタおよび／または間隔制御（クルーズ・コントロール支援）を伴う発車／停車動作あるいは走行動作といった用途が適切である。
【０００３】
この場合、一方では、車両周辺のモニタのために、他方では、遠い距離にある物体の検知のために、通常は、異なったレーダ周波数で作動する、異なったセンサが用いられる。近い区域のモニタの場合には、高い位置解像度（Ortsaufloesung）（間隔および角度）が重要である。他方、距離がより遠い場合、角度情報は余り重要でない。
【０００４】
かなり大きなカバレージでの間隔のモニタのためには、市場で入手可能なレーダセンサの場合、約７６ギガ・ヘルツで作動がなされる。しかし、このような周波数は、マイクロ波の範囲にある短い波長の故に、標準的な構成部材が最早使用できないという欠点をもたらす。
【０００５】
これに対し、近い区域のモニタの場合、帯域幅で放射されることができる、約２４ギガ・ヘルツ分のいわゆるＩＳＭ周波数領域が、用いられる。帯域幅の信号は望ましい。何故ならば、反射する物体の位置解像度、従って、２つの離隔した物体が離隔していると認識されてなる出来る限り短い間隔が、帯域幅の増加につれて改善される。帯域幅を更に増加させるために、知られたレーダセンサは、通常、パルス式に作動される。何故ならば、信号の帯域幅は、パルス幅が狭くなるにつれて、広がるからである。
【０００６】
従って、知られたレーダセンサは、平面状に設けられかつスロット結合された複数のパッチ・アンテナを有する。電磁波を放射するためのこれらのパッチ・アンテナは、金属製の接地面に形成されておりかつ割り当てられた開口部、および接地面と放射面との間に設けられた誘電体を介して、レーダセンサの供給回路によって、励起される。知られたレーダセンサの寸法は、数１０センチの長さおよび幅と、約３ｃｍまでの深さを有し、レーダセンサが自動車両の通常のショックアブソーバに組み込まれるほどの寸法である。
【０００７】
三角測量アルゴリズムを用いておよび複数のレーダセンサによって、複数の物体を、広い角度範囲で検知することができる。この場合、送信アンテナおよび受信アンテナの指向特性は、干渉原理によって幾何学的に調整され、信号の位相差または信号遅延位相差を用いて、約４ないし６のパッチ（放射面）によって、３ｄＢにおよび一方の方向では約１５ないし２５°の、他方の方向では約７０°の角度に調整される。
【０００８】
従来のアンテナに比較した平面アンテナ構造の利点は、このようなアンテナ構造が、安価なかつコンパクトな軽量構造で、標準的な構成部材を用いて製造され、マイクロ・ストリップ回路と容易に組み込まれることができることにある。
【０００９】
物体検知の小さなカバレージにとっては、この安価な原理で十分である。
【００１０】
しかし、物体から例えば４０メートルの大きな距離のためには、比較的強く束ねられたビームが必要である。何故ならば、そうでない場合、周囲の影響が余りに強く作用するだろうからである。実際の干渉原理をベースにした従来の平面アンテナ技術によって、より強く束ねられたビームを実現するためには、より多いパッチ従ってまたより大きな所要面積が必要だろう。この場合、アンテナ面は、センサの大きさを定めるだろう。今後のセンサの大きさは、実際のレーダセンサの大きさを遥かに上回るだろう。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
この背景からは、本発明の課題は、知られたレーダセンサの寸法を著しく上回らない幾何学的な寸法を有する只１つのレーダセンサを具備する複数の標準的な部材を使用しつつ、近くの物体の検出のほかに、更に遠い物体の検出も可能にする、自動車に使用するための安価なレーダセンサを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
この課題は、明細書導入部に記載されたタイプのレーダセンサの場合、レーダセンサが、層状に構造化されており、かつ八木原理に基づいて設けられた複数の金属層を有する少なくとも１つのブロックを具備し、複数の金属層は、夫々、誘電性の中間層によって互いに分離されており、少なくとも１つの金属層が、レーダ周波数を有する供給回路によって励起されることによって解決される。
【００１３】
更に、この課題は、明細書導入部に記載されたタイプの方法の場合、レーダセンサのアンテナが、層状に構造化されており、かつ八木原理に基づいて設けられた複数の金属層を有する少なくとも１つのブロックとして製造され、複数の金属層は、夫々、誘電性の中間層によって互いに分離されており、少なくとも１つの金属層が、レーダ周波数を有する供給回路によって励起されることによって解決される。
【００１４】
これらの特徴によって、本発明の課題は完全に解決される。自動車に用いるための、本発明に係わるレーダセンサは、安価な方法で実施されることができ、同時に、近くのおよび遠い物体を検知することができる。レーダセンサの大きさは、公知のレーダセンサの大きさと比較可能である。八木アンテナは、知られるように、複数の双極子からなる縦方向放射器である。この縦方向放射器の場合、所望の指向性のために必要な電流は、放射線結合によって発生されることができる。知られたレーダセンサの金属パッチを、１つまたは複数の積層されたブロック構造に取り替えることによって、より強い指向性が達成される。
【００１５】
各々の誘電性の中間層が、５と５０の間の誘電率を有するセラミックからなることは好ましい。
【００１６】
セラミックの比較的高い誘電値は波長を減じる。それ故に、ブロック構造体のブロックの高さが余りに大きくなることなく、比較的多くの層（Lagen）が八木原理に寄与することができる。かくして、八木原理に基づいて設けられた金属層を有する層状に構造化された個々のブロックによってだけでも、かなりの指向性が達成される。
【００１７】
更に、複数の金属層のうちの少なくとも２つの金属層が、供給回路によって、別個の構造体を介して位相結合で励起されることは好ましい。
【００１８】
層状に構造化されたブロックの個々の層が、少なくとも部分的に、窪地状に形成されていることも好ましい。
【００１９】
更に、層状に構造化されたブロックが、供給回路への結合点から離れるにつれて、テーパをなすことは好ましい。
【００２０】
これらの実施の形態も、八木原理に基づいて設けられた金属層を有する層状に構造化されたブロックの指向性を更に高める。このことは個別の処置のみならずこれらの処置の各々の組合せにも当て嵌まる。
【００２１】
更に、高周波電磁エネルギを供給する付近に設けられた金属面が、遠くに設けられた金属面よりも密に積み上げられていることは好ましい。
【００２２】
更に外側に位置している金属面の励起が、このことによって、改善されることは明らかであった。この処置も、前に開示された好ましい実施の形態と組み合わせられることができる。
【００２３】
他の好ましい実施の形態は、層状に構造化された複数のブロックが纏められて装置を形成し、個々のブロックは位相結合で励起されることを特徴とする。
【００２４】
複数のブロックにＨＦ（高周波）エネルギを適切な位相でかように供給することによって、ＬＴＣＣ八木ブロック装置の指向性を更に高めることができる。
【００２５】
更には、レーダセンサが、前記装置のうちの複数の装置を有すること、および複数の装置が位相結合で励起されることは好ましい。
【００２６】
この実施の形態もアンテナの指向性を更に高める。
【００２７】
供給回路によって準備されたレーダ周波数が２４ギガ・ヘルツであることも、好ましい。この特徴は、ＩＳＭ周波数範囲にある、知られた、帯域幅の、近くの区域のモニタを、より遠くにある物体を指向性の放射によって本発明に基づき検知することを達成することと組み合わせることを可能にする。
【００２８】
方法を鑑みれば、金属層が埋設された誘電性の中間層が、ＬＴＣＣ（Low Temperature Cofired Ceramic）層として製造されることは好ましい。
【００２９】
ＬＴＣＣ技術は、モノリシックなセラミック製の多層システムの製造に適切である。これらの多層システムには、金属層のような導電性の非常に良い材料が組み込まれる。
【００３０】
他の利点は明細書および添付された図から明らかである。
【００３１】
前記のおよび後述する特徴が、本発明の枠から離れることなく、その時々に記述された組合せだけでなく、他の組合せまたは単独でも用いられることができることは自明である。
【００３２】
本発明の実施の形態は図面に示されている。これらの実施の形態を以下の記述において詳述する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３３】
図１の参照符号１０は、蓋部１４によって閉じられるハウジング１２を有するレーダセンサの略全体図を表わす。破線１５は、ハウジング１２内での個々の放射線素子の整列および配列を示す。参照符号１６は、レーダセンサに例えば配電電圧を供給するおよび／またはレーダセンサ１０が信号を自動車両の制御装置に発信しまたは制御装置から信号を得るために用いる接続要素を表わす。参照符合１７が付された矢印は、自動車両の縦軸の方向を示す。
【００３４】
縦軸の方向１７に対するレーダセンサ１０の方向付けは、自動車両に使用の際のレーダセンサ１０の、典型的な取付位置を表わす。しかし、本発明は、当然ながら、自動車両の縦軸の方向１７に対するレーダセンサ１０の相対的な整列に限定されない。
【００３５】
図２は図１に示したレーダセンサ１０の知られた内部構造を部分断面図で示す。図２では、参照符号１８は、図１の接続要素１６に接続されておりかつ高周波基板２２の第１の面２０に設けられている供給回路を表わす。金属製の接地面２４は高周波基板２２の第２の面２６に設けられている。レーダセンサ１０は、更に、少なくとも１つの放射面２８（パッチ）を有する。電磁波を放射するためのこの放射面は、金属製の接地面２４に形成された開口部３０および接地面２４と放射面２８との間に設けられた誘電体３２を介して、供給回路１８によって励起される。知られたレーダセンサの場合、放射面２８は誘電体３２に設けられており、従って、誘電体３２によって支持されかつ担持される。誘電体３２は、知られたレーダセンサの場合に、通常、硬化性フォームとして実現される。
【００３６】
図３は、本発明に係わるレーダセンサの特徴を有する放射器の第１の実施の形態を示す。参照符号３４は層状に構造化されたブロックを表わす。このブロックは、八木原理に基づいて設けられた金属層３６，３８，４０および４２を有する。金属層３６，３８，４０および４２は、誘電層４４，４６，４８，５０および５２に埋設されている。金属層３６，３８，４０および４２の配列は八木装置である。
【００３７】
第１の金属層３６は、第１の誘電層２４と、金属製の接地面２４に形成された開口部３０と、高周波基板２２とを介して、供給回路１８に結合されている。供給回路１８は、第１の金属面３６において、電気振動を励起する。この金属面は、他の誘電層４６，４８および５０を介して、他の金属面３８，４０および４２を励起する。八木装置によって、個々の金属面から放射される電磁波の指向性が強められる。矢印５４は好ましい放射方向を示す。
【００３８】
補足として、他の金属層は供給回路１８に結合されていることができる。高周波電磁エネルギを、放射方向に相前後して位置している複数の金属面３６，３８に、適切な位相で供給する際に、ブロック３４の指向性が高められる。図３では、このような多重供給は、供給回路接続部５８の、他の金属面３８に形成された接続部５６との、開口部３０を介しての結合に追加した導電結合によって実現される。参照符号６０は、移相素子、例えば、容量性素子および／または誘導性素子および／または複数の容量性素子および／または誘導性素子からなる場合によっては制御可能な回路を表わす。このような他の結合は選択的としか理解されない。本発明は、金属面３６を供給回路１８に結合することだけでも、自らの作用を改善する。
【００３９】
図３では、複数の金属層は、等距離でセラミックに埋設されている。しかし、この配列は、以下に詳述するように、絶対的というわけではない。
【００４０】
誘電層４４，４６，４８，５０および５２を製造するためには、セラミック材料が好ましい。何故ならば、セラミックの高い誘電率が、ブロック３４内で伝達される電磁波の波長を著しく減少させるからである。このことからは、ブロック３４の高さが余りに大きくならずに、金属層とセラミック層の交互の比較的多くの積層を相前後して設けることができることが明らかである。かくして、只１つのブロック３４によっても、指向性の改善が達成される。
【００４１】
指向性を更に改善するためには、複数のこのような八木ブロック３４が互いに結合されて複数のグループが形成されることができる。或るグループ内で個々のブロック３４を適切な位相で起動する際に、個々の八木ブロック３４から発する電磁波の構造性干渉が生じる。このことは指向性の改善をもたらす。例えば、６つのまたは６つずつの八木ブロックが、図１の１本の線または複数本の線１５に沿って整列されていることができる。
【００４２】
更に、位相結合されたこのような複数のグループが構造性干渉を発生させることができるによって、指向性が高められることができる。この場合、複数のグループのパッチが、複数のグループの八木ブロックと共に纏められることができる。例えば、２つの外側の列のパッチが真中の列の６つの八木ブロックと組み合わされて３×６の配列が形成される。
【００４３】
各々のブロック３４がＬＴＣＣ（Low Temperature Cofired Ceramic）技術で製造されることは好ましい。
【００４４】
この技術は、組み合わされた金属層を有しかつセラミックからなるモノリシックな構造体を製造するためには、適切である。ＬＴＣＣ技術の枠内では、まず、有機バインダーを含みかつガラスセラミックを有するセラミックグリーンシートが製造される。ガラスセラミックはセラミック材料およびガラス材料からなる。続いて、セラミックグリーンシートに複数の開口部が形成され、後の金属層で充填される。次に、セラミックグリーンシートは金属層で上下に積み重ねられ、積層されて、結合体が形成される。次に、この結合体は燒結されて、モノリシックな多層構造を有するブロックが形成される。
【００４５】
燒結工程の後に、モノリシックな層３６，３８，４０および４２からなるアンテナはブロック３４の多層体のセラミックに埋設されている。アンテナの寸法は、セラミックの（有効な）誘電率に従う。セラミックの誘電率が高くなればなるほど、ブロック３４の高さは益々低くなる。
【００４６】
図４は本発明に係わるレーダセンサを製造する方法を示す。ここでは、第１のステップ６２では、八木原理に基づいて設けられた金属層３６，３８，４０および４２を有する層状に構造化された少なくとも１つのブロック３４が製造される。これらの金属層は、夫々、誘電性の中間層４６，４８によって互いに分離されている。金属層のおよび分離するセラミック製の中間層の数は、所定の数に定められていない。層の数が増えれば増えるほど、指向性は一層よくなる。層の数は、所定の全高がレーダセンサ１０のために維持され得ることによって、限定されていることができる。
【００４７】
このステップ５６が、上記のＬＴＣＣ技術でなされることは好ましい。第２のステップ６４では、ブロックは供給回路１８に結合されており、第３のステップ６６では、ハウジングに埋設されている。供給回路１８との結合は、接地面２４に形成された開口部３０を介してなされてもよい。この接地面は、高周波基板２２の一方の面で、供給回路１８の反対側に設けられている。しかし、結合は、他の方法でも、例えば第１の金属層３６の、供給回路１８との電気的結合によっても、なされることができる。
【００４８】
図５は、本発明の他の実施の形態に基づく層状に構造化されたブロック３４の断面略図を示す。この実施の形態は、金属面３６，３８，４０および４２ならびに対応のセラミック層４４，４６，４８，５０および５２が窪地状に（凹面状に）形成されていることを提案する。この実施の形態は、指向性の一層の改善を生じさせる。
【００４９】
図６には、セラミックに等距離に埋設されていない金属層３６，３８，４０および４２を有する層状に構造化されたブロック３４が示されている。高周波電磁エネルギを供給する付近に開口部３０の上面により密に積み上げられた金属面は、移行帯を形成する。この移行帯は、更に外側に位置している金属面の励起を改善する。
【００５０】
図７は、縦方向にテーパ面をなす横断面を有する層状に構造化されたブロック３４の略図を示す。この実施の形態も、ブロック３４の指向性を改善する。
【図面の簡単な説明】
【００５１】
【図１】自動車両に用いるためのレーダセンサの略全体図を示す。
【図２】従来の技術から知られた内部構造を有する、図１に示したレーダセンサの、その断面略図を示す。
【図３】本発明の実施の形態で図２の放射面（パッチ）を代替する層状に構造化されたブロックの、その断面略図を示す。
【図４】本発明に係わる方法の実施の形態を示す。
【図５】本発明の他の実施の形態に基づく層状に構造化されたブロックの、その断面略図を示す。
【図６】層の間隔が異なった層状に構造化されたブロックの略図を示す。
【図７】縦方向にテーパをなす横断面を有する層状に構造化されたブロックの略図を示す。
【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】
2007503587.tif 000009
【国際調査報告】
2007503587.tif 000010
2007503587.tif 000011
2007503587.tif 000012
2007503587.tif 000013
2007503587.tif 000014
2007503587.tif 000015