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Dokumentenidentifikation DE102004053419A1 11.05.2006
Titel Antennenanordnung
Anmelder Robert Bosch GmbH, 70469 Stuttgart, DE
Erfinder Gottwald, Frank, 71287 Weissach, DE;
Voigtlaender, Klaus, 73117 Wangen, DE;
Toennesen, Tore, 72760 Reutlingen, DE;
Binzer, Thomas, 70565 Stuttgart, DE
DE-Anmeldedatum 05.11.2004
DE-Aktenzeichen 102004053419
Offenlegungstag 11.05.2006
Veröffentlichungstag im Patentblatt 11.05.2006
IPC-Hauptklasse H01Q 21/08(2006.01)A, F, I, 20051017, B, H, DE
Zusammenfassung Bei einer Antennenanordnung sind in oder am Radom (3) Linsenelemente (4, 41) zur Strahlformung und/oder Beeinflussung des Gewinns der Antennenanordnung vorgesehen.

Beschreibung[de]

Die Erfindung geht aus von einer Antennenanordnung mit Antennenelementen auf einem Träger und einem Radom in einem definierten Abstand zum Träger.

Aus der WO 01/56 11 89 A1 ist eine Antennenanordnung bekannt mit dielektrischen Elementen, die ein Antennenarray im Sinne einer Strahlfokussierung beeinflussen und somit als Linse wirken.

Aus der EP 0896 749 A1 ist eine Antennenanordnung für ein Kraftfahrzeug-Radarsystem bekannt mit Antennenelementen auf einem Bauelementeträger und einer dielektrischen Linse in einem definierten Abstand davor.

Vorteile

Mit den Maßnahmen des Anspruchs 1, d.h. es ist mindestens ein Linsenelement zur Strahlformung und/oder Beeinflussung des Gewinns der Antennenanordnung vorgesehen, welches in das Radom integriert ist oder am Radom befestigt ist, ist es möglich zusätzlich zur Strahlformung durch das eigentliche Antennenarray gezielt eine Strahlformung bezüglich einzelner Antennenelemente oder Gruppen von Antennenelementen zu erreichen. Damit können Nebenkeulen gezielt unterdrückt werden, ohne am eigentlichen Antennenarray etwas zu verändern.

Dies ist wichtig um unerwünschte Störstrahlung in einem vorgegebenen Frequenzbereich wirksam zu unterdrücken. Mit den erfindungsgemäßen Maßnahmen ist es möglich eine geringe Baugröße für einen Radarsensor zu erzielen mit Einhaltung vorgegebener Frequenz- und/oder Störstrahlungstoleranzen.

Die Erfindung bietet die Möglichkeit, den Gewinn einer Empfangsantenne und damit die Empfindlichkeit eines Radarsensor zu erhöhen, sodass die Sendeleistung nicht erhöht werden muss, um eine höhere Reichweite zu erzielen. Eine Erhöhung der Sendeleistung kommt meist sowieso nicht in Frage, da durch die Breitbandigkeit eines Radarsystems, z.B: 4GHz andere Funkdienste gestört werden würden und damit eine Zulassung des Radarsystems scheitern würde.

Mit den Linsenelementen kann sowohl auf der Sendeseite als auch auf der Empfangsseite die durch das Antennenarray vorgegebene Strahlformung gezielt verändert werden, z.B. Einengung oder Erweiterung des Detektionsfeldes.

Für die Anordnung der Linsenelemente wird erfindungsgemäß ein meist sowieso insbesondere bei Kraftfahrzeuganwendungen vorgesehenes Radom verwendet, an dem die Linsenelemente befestigt werden oder in das sie direkt integriert werden.

Die erfindungsgemäße Lösung eignet sich vorteilhaft für Antennenarrays mit suberregten Elementen, d.h. es ist mindestens ein Antennenelement entfernt vom Träger der Antennenelemente vorgesehen, welches durch mindestens eines der Antennenelemente auf dem Träger erregt wird. Diesem suberregten Antennenelement kann gezielt ein Linsenelement zugeordnet werden, das auch Toleranzen und ungewollte Störungen dieses Elements beeinflussen bzw. kompensieren kann.

Sowohl das oder die suberregte/n Element/e kann/können am Radom befestigt werden oder in dieses integriert werden.

Zeichnungen

Anhand der Zeichnungen werden Ausführungsbeispiele der Erfindung erläutert. Es zeigen

1 eine Antennenanordnung mit einem suberregten Antennenelement mit zugehörigem Linsenelement in/am Radom,

2 eine Anordnung gemäß 1 mit einer Gruppe suberregter Antennenelemente mit einem gemeinsamen Linsenelement in/am Radom,

3 eine Antennenanordnung mit mehreren suberregten Antennenelementen mit Linsenelementen über jedem suberregten Antennenelement.

Beschreibung von Ausführungsbeispielen

1 zeigt eine Antennenanordnung gemäß der Erfindung. Auf einem Träger 2, insbesondere einer HF-Platine, sind Antennenelemente 1 vorgesehen, die bspw. ein Antennenarray bilden. Mit diesem Antennenarray ist eine Strahlformung der Antennencharakteristik bzw. des Antennengewinns möglich. Der Träger 2 kann auch die für die Speisung der Antennenelemente 1 erforderlichen Speisenetzwerke aufweisen, die vorteilhafterweise auf der Rückseite des Trägers 2 angeordnet sind. In einem definierten Abstand zum Träger 2 befindet sich ein Radom 3, welches zum Schutz gegen Verschmutzen und Eindringen von Feuchtigkeit insbesondere bei Kraftfahrzeugradaranwendungen typischerweise vorhanden ist. Am Radom 3 oder im Radom integriert ist mindestens ein Linsenelement 4 vorgesehen, welches zur zusätzlichen Strahlformung und/oder Erhöhung des Gewinns und damit der Reichweite der Antennenanordnung geeignet ist. Das Ausführungsbeispiel gemäß 1 zeigt in einer Weiterbildung der Erfindung mindestens ein Antennenelement 11, welches entfernt vom Träger 2, d.h. der Ebene für die anderen Antennenelemente 1, angeordnet ist. Es wird von mindestens einem Antennenelement 1 auf dem Träger 2 erregt, ist also suberregt. Dieses Antennenelement 11 kann zwischen Träger 2 und Radom 3 angeordnet sein und bspw. in einem Schaum niedriger Dielektrizitätszahl zwischen Träger 2 und Radom 3 fixiert sein oder wie 1 zeigt am Radom 3 befestigt sein oder da in das Radom integriert sein. Beim Ausführungsbeispiel nach 1 ist das Linsenelement 4 direkt dem Antennenelement 11 zugeordnet und über dem Antennenelement 11 angebracht. Die Antennenelemente 1 und 11 können als Schlitz- und/oder Patchelemente ausgebildet sein. Der Aufbau der Antennenanordnung stellt eine Möglichkeit dar, den Gewinn der Empfangsantenne und damit die Empfindlichkeit eines Radarsensors mit Hilfe eines Linsenelements zu erhöhen, sodass die Sendeleistung nicht erhöht werden muss, um eine höhere Reichweite zu erzielen. Durch das Linsenelement bzw. mehrere Linsenelemente kann auch eine Strahlformung auf der Sende- und/oder auf der Empfangsseite durchgeführt werden.

Die Linsenelemente können in das Radom mit integriert werden, z.B.: Einspritzen in ein PBT-Radom, und sind deshalb kostengünstig und toleranzarm.

Ein weiterer Vorteil der Linsenelemente besteht darin, dass die Nebenkeulen der Empfangs- oder Sendeantennen verringert werden können und so unter anderem die Detektionssicherheit verbessert werden kann.

Gegenüber der Verwendung von großflächigen Arrays hat die Ausführung mit Linsenelementen den Vorteil, dass weniger Platz auf dem HF-Bord für die Antenne benötigt wird und auch die elektrischen Verluste durch die vom Array benötigten Speisenetzwerke entfallen. Dies stellt ebenfalls einen Kostenvorteil dar.

Mit der erfindungsgemäßen Antennenanordnung ist eine Bündelung in Elevation und/oder Azimutrichtung möglich. Das Material von Radom und Linsenelementen müssen nicht identisch sein.

Bei der Ausführungsvariante gemäß 2 ist mehreren Antennenelementen 11, die ein Array oder Teil eines Arrays bilden (Antennenspalten oder -zeilen) ein gemeinsames Linsenelemente 41 zugeordnet. In 2 ist dies eine Zylinderlinse, die sich über die Suberreger 11 im oder auf dem Radom 3 einer Antennenspalte erstreckt.

Bei der Ausführungsvariante nach 3 ist jedem Suberreger 11 einer Antennenspalte ein separates Linsenelement 4 zugeordnet. Bei den Ausführungsvarianten gemäß 2 und 3 können auch noch weitere Antennenspalten mit Suberregern vorgesehen sein mit gemeinsamen und/oder separaten Linsenelementen 4 bzw. 41. Anstelle von Antennenspalten können Antennenzeilen innerhalb eines Arrays Suberreger aufweisen und separate oder gemeinsame Linsenelemente tragen. Somit können beliebige Strahlbündelungen in Azimut- und/oder Elevationsrichtung eingestellt werden.

Die Linsenelementformen können beliebig gewählt werden, wie z.B. plankonvex oder bikonvex.

Linsenform, Anordnung und Aufbau für zugeordnete Antennenelemente können insbesondere für Empfangs- und Sendepfad unterschiedlich sein. Das Radom 3 ist in den Ausführungsbeispielen als Planfläche dargestellt. Es kann selbstverständlich beliebig gewählte Formen aufweisen, je nach Ausgestaltung des Radarsensors oder den Einbaugegebenheiten am Kraftfahrzeug (Anpassung an Fahrzeugaußenkonturen).

Die erfindungsgemäße Antennenanordnung eignet sich vorteilhaft zur Erhöhung der Reichweite eines Kraftfahrzeugradarsystems ohne Erhöhung der Sendeleistung bei gegebener Zahl von Antennenelementen und Arraydesign, wie z.B. vorgegebene Arrayfläche.


Anspruch[de]
  1. Antennenanordnung mit Antennenelementen auf einem Träger (2) und einem Radom (3) in einem definierten Abstand zum Träger (2), wobei mindestens ein Linsenelement (4, 41) zur Strahlformung und/oder zur Beeinflussung des Gewinns der Antennenanordnung vorgesehen ist, welches in das Radom (3) integriert ist oder am Radom (3) befestigt ist.
  2. Antennenanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Linsenelemente (4, 41) am oder im Radom (3) über einzelnen Antennenelementen (1, 11) oder Gruppen von Antennenelementen eines Antennenarrays angeordnet sind.
  3. Antennenanordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Antennenelement (11) entfernt vom Träger (2) vorgesehen ist, das durch mindestens ein Antennenelement (1) auf dem Träger (2) erregt wird.
  4. Antennenanordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eines der entfernt vom Träger (2) angeordneten Antennenelemente (11) am oder im Radom (3) fixiert ist.
  5. Antennenanordnung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eines der entfernt vom Träger (2) angeordneten Antennenelemente (11) in ein Medium, z.B. Schaum niedriger Dielektrizitätszahl, eingebettet ist.
  6. Antennenanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Antennenelemente (1, 11) als Patch- und/oder Schlitzantennenelemente ausgebildet sind.
  7. Antennenanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Linsenelemente (4, 41) konvex, insbesondere plankonvex oder bikonvex ausgebildet sind.
  8. Antennenanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass ein gemeinsames Linsenelement (41) für eine Gruppe von Antennenelementen (1, 11), z.B. eine Spalte oder eine Zeile eines Antennenarrays, vorgesehen ist.
  9. Antennenanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Linsenformen, Anordnung und Aufbau für zugeordnete Antennenelemente (1, 11) unterschiedlich ausgebildet sind, insbesondere für Antennenelemente des Empfangs- und Sendepfades.
  10. Verwendung der Antennenanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 9 für die Erhöhung der Reichweite eines Kraftfahrzeugradarsystems ohne Erhöhung der Sendeleistung.
Es folgt ein Blatt Zeichnungen






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