专利名称：用于车辆的驾驶员辅助装置、车辆以及用于操作雷达设备的方法
技术领域：
本发明涉及用于车辆的驾驶员辅助装置，其包括用于检测车辆之外物体的雷达设备。雷达设备具有天线单元以及衰减元件，所述天线单元用于放射和/或接收电磁波，所述衰减元件联接至天线单元并具有引导和衰减电磁波的目的。天线单元可以经由衰减区域联接至雷达设备的发射器和/或接收器装置。本发明还涉及具有这样的驾驶员辅助装置的车辆，以及涉及用于操作车辆中的雷达设备的方法。
背景技术：
这里的重点在于衰减元件，所述衰减元件用于衰减电磁波。在现有技术中，这样的衰减元件被用在特别是发射天线组中，在所述发射天线组中，具有方向特性的主瓣的振荡 以电子的方式实施(波束形成);或切换在主瓣的各方向之间被实施(波束切换)，也是以电子的方式。在现有技术中，使用多个天线单元，且每一个天线单元包括一个或多个单独的天线元件并被分开地馈入，即，独立于其他天线单元。天线单元(其例如可以布置为一个挨着一个)每一个馈入有高频信号。信号的水平从中央天线单元(例如天线组的中央)对称地朝向位于各边缘处的天线单元增加。这有必要抑制天线特性的副瓣为相对于主瓣减少-13dB。否则，当所有天线单元通过相同水平的信号激励(称为“矩形波串激励”)时，最多可能获得-13dB的副瓣抑制。衰减元件(也已知为术语“衰减器”)特别地用于减少位于中央之外的各个天线单元的水平的目的。所述天线单元必须具有正确、稳定的衰减值，且尤其是必须不具有相对于彼此的任何相移。衰减元件可以通过使用电阻浆料被实施，例如当天线单元以LTCC (低温共烧陶瓷(Low Temperature Cofired Ceramics))技术制造时。还已知使用电阻箔，所述电阻箔可以用在衰减元件中。但是，用电阻浆料或电阻箔构成的衰减元件具有由于工艺容差或工艺不准确性造成的电阻值的显著变化。对于高频基板，迄今为止还没有用于通过以极高准确度或低容差应用电阻箔或电阻浆料而设定衰减值的方法。高准确度衰减元件，具体是以SMD (表面安装装置)技术的，已从现有技术中已知。但是，这样的部件较昂贵。进一步的可能是使用π或T衰减元件，其借助三个电阻器实施。但是，这些衰减元件不能在雷达设备的频域(例如24GHz)中以足够的准确度制造。特别地，每一个衰减元件的相移不能在该变体中以可再现方式获得，这是由于对使用SMD电阻器的需要。
发明内容
本发明的目的是示出一种构造衰减元件的方法，所述衰减元件用于在开始提到的大体类型的驾驶员辅助装置的雷达设备，其没有可接受花销且关于衰减值和相移具有非常高的准确度。根据本发明，借助于具有根据本专利权利要求I的特征的驾驶员辅助装置，以及借助于具有根据本专利权利要求8的特征的车辆，以及借助于具有根据本专利权利要求9的特征的方法，该目的被实现。本发明的有利实施例是从属权利要求和说明书的主题。本发明的用于车辆的驾驶员辅助装置包括用于检测车辆之外的物体的雷达设备。雷达设备包括天线单元以及衰减元件，所述天线单元用于放射和/或接收电磁波，所述衰减元件联接至天线单元并具有引导和衰减电磁波的目的。天线单元可以经由衰减元件联接至雷达设备的发射器和/或接收器装置。衰减元件包括分支单元，所述分支单元具有第一线路分支以及第二线路分支，所述第一线路分支用于在一方面发射器装置和/或接收器装置以及另一方面天线单元之间引导被衰减的电磁波，所述第二线路分支联接至第一线路分支并通过无反射终端元件终止。根据本发明的效果因此借助具有分支单元的衰减元件获得，电磁波的功率的一部分可以借助所述分支单元被分接出并被转移特别是至无反射终端元件。分支单元因此具有分配电磁波的功率的功能。第一线路分支用于馈入天线单元，而第二线路分支通过无反射终端元件终止并因此用于使功率的被分接出的部分消失。
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根据本发明的方法具有多个优势衰减元件可以被成本有效地制造；所有必需的是两个线路分支一例如两个带状线一和无反射终端元件。此外，不需要将任何离散部件，诸如SMD部件，任何电阻浆料或任何电阻膜用在第一线路分支中，即天线单元的信号分支。这避免了衰减元件的相移以及它的衰减值的不准确性，该不准确性导致现有技术中定向特性的退化和因此雷达设备的整个效率的退化。在连续生产中，各个衰减元件的衰减值和相移距设定点值有偏差的风险因此被减少到最小。分支单元可以实际上借助线结构实施，例如电路板上的导体轨道结构，其可以被极精确地制造，这确保了大规模连续生产期间的恒定性质。制造分支单元中发生的成本非常低，因为不要求特定的或昂贵的高频部件、材料或工艺。分支单元优选地以带状导体技术实施，特别是以微带技术。第一和第二线路分支于是每一个是带状线，特别是微带线。但是，还可以提供其他类型的带状线，例如共面线等。带状导体技术中的分支单元的实施例特别是当使用贴片天线时确保了存在紧凑并节省空间的衰减元件。带状线还比其他波线更成本有效，并可以以一方式制作该方式允许它们以高准确度重复生产并可以以材料上经济的方式制造。这证明是特别有利的，特别是当存在多个天线单元(除了中央天线单元，每一个天线单元需要衰减元件)时。实际上，具有相同相位属性和极精确衰减值的多个分支单元则是必需的。其证明如果分支单元具有并行分支(也已知为名称“T接头”或“功率分配器”)是特别有利的。第一和第二线路分支随后被电连接。该实施例确保了特别紧凑的衰减元件。衰减元件可以因此还用在这样的雷达设备中，其中，存在在安装在共用基板上的各个天线单元之间的可用空间较小。并行分支还具有以下优势衰减元件的期望的衰减值可以在没有很大花销的情况下被特别准确地实施；因为第一和第二线路分支的线阻抗的合适选择，且更精确地，因为各自的λ/4变压器，期望的功率分布可以被实施。通过使用λ/4变压器，阻抗适应性可以在并行分支中在没有大的花销的情况下获得。有利的是如果各λ/4变压器的至少一个部分体现为环形段或环的形式，且分支单元于是特别紧凑。在一个替换实施例中，分支单元具有定向耦合器，具体地，特别是TEM (横向电磁)线路耦合器或混合式耦合器(还已知为术语“4χ λ /4线路耦合器”或“分支线路耦合器”或“90°环混合”)。在TEM线路耦合器的情况下，第一线路分支与第二线路分支电绝缘，且布置为与第二线路分支并行。通过这样的定向耦合器，还可以分接出电磁波的功率的一部分，并将其转移至无反射终端元件。无反射终端元件位于第二线路分支中，并因此不影响经由第一线路分支传输的信号的相位。原理上，终端元件可以因此以任何期望的方式实施；所有必需的是没有明显的反射在终端元件处发生。“无反射终端元件”被理解为意味着，特别地，功率反射小于-IOdB(特别是小于-15dB，甚至更精确地小于-20dB)的元件。在无反射终端元件方面，多种实施例是适当可行的终端元件可以具有电阻器，所述电阻器经由电短路元件连接至参考电势，即，接地。如果第二线路分支是微带线，短路元件是延伸穿过基板并将电阻器电连接至接地表面的元件(通路)。以该方式，可以使得在没有大量花销的情况下可获得无反射终端元件，且电阻器可以是SMD部件、电阻浆料和/或电阻膜。
但是，终端元件还可以是吸收器，所述吸收器与参考电势电绝缘或缺乏质量的。于是不需要使用短路元件。可以使这样的吸收器可用，例如，为楔形吸收器、螺旋吸收器、共振吸收器或电阻涂层的形式。吸收器的所有上述类型不具有反射系数。雷达设备可以具有至少四个天线单元，例如八个天线单元。至少两个天线单元可以经由指定的衰减元件分别联接至雷达设备的发射器和/或接收器装置。各衰减元件可以具有不同的衰减值。在该实施例的一个实施方式中，雷达设备可以包含具有八个天线单元的天线组，所述天线单元每一个具有多个贴片单元元件。每一个天线单元可以分开地联接到发射器和/或接收器装置。两个最外面的天线单元每一个可以经由具有最大衰减值的这种衰减元件联接至发射器和/或接收器装置。两个中央天线单元可以优选地不经由衰减元件联接至发射器和/或接收器装置；将中央天线单元联接至发射器和/或接收器装置的波线的长度应该仅优选地适应于衰减元件的相移，并因此它们的相移应该仅优选地适应于衰减元件的相移。朝外相邻于中央天线单元的天线单元每一个优选地经由具有最小衰减值的这种衰减元件联接至发射器和/或接收器装置。朝内相邻于最外面的天线单元的天线单元每一个联接至具有居中衰减值的这种衰减元件。因此存在关于中央天线单元对称的信号的水平分布。设计为辐射调频连续电磁波(也称为术语FMCW (调频连续波))的连续波雷达用作雷达设备。通过这样的雷达设备，可以确定物体和所述雷达设备之间的距离，以及物体相对于雷达设备的相对速度以及相对位置。雷达设备可以包含发射天线装置和与之分开的接收天线装置。指定的衰减元件优选地用于发射天线装置。天线单元于是经由衰减元件联接至发射器装置，而接收天线装置联接至接收器装置。这样的接收器装置可以包括，例如，混合器、低通滤波器、低噪声放大器和模拟数字转换器。接收天线装置接收的信号随后被缩混至接收器装置中的基带，低通滤波并经受模拟数字转换或离散化。发射天线装置可以借助用于产生发射信号的局部振荡器馈入。发射信号还可以被供送至接收器装置中的混合器，以便将接收到的信号缩混至基带。发射天线装置可以在车辆中被相控，至少沿方位角方向，以便能够总体上检测具有沿水平方向的定向特定的窄主瓣的较宽方位角范围。根据本发明的车辆，特别是汽车，包括根据本发明的驾驶员辅助装置，或其优选改进。
根据本发明的方法配置为用于操作车辆中的驾驶员辅助装置的雷达设备。电磁波被雷达设备的天线单元福射和/或接收，并借助联接至天线单元的衰减元件被引导和衰减，且天线单元借助所述衰减元件联接至雷达设备的发射器和/或接收器装置。电磁波经由一方面发射器和/或接收器装置和另一方面天线单元之间的衰减元件的分支单元的第一线路分支被引导，并经由联接至第一线路分支的第二线路分支引导至无反射终端元件。关于根据本发明的驾驶员辅助装置显示的优选实施例，及其优势，相应地应用到根据本发明的车辆和根据本发明的方法。本发明的进一步优势可以在权利要求、附图和附图的描述中被发现。在说明书中的上述所有特征和特征组合以及以下在附图的描述中提及的和/或在附图中简单示出的特征和特征组合可以不仅用在分别指出的组合中，也可以用在其他组合中或单独使用。
现在将参考各个优选示例性实施例以及还参考附图更详细地解释本发明，在附图 中图I是根据本发明的实施例的机动车辆的示意性平面图；图2是雷达设备的块图，诸如用在根据图I的机动车辆中的雷达设备中；图3是发射天线装置的示意图，诸如用在根据图2的雷达设备中的发射天线装置中；图4a是具有适合长度或相移的波线的示意性和多次放大图(布局)；和图4b至4d是根据本发明的实施例的具有不同衰减值的衰减元件在每一种情况下的示意性和多次放大图(布局)。
具体实施例方式在图中，为相同和功能相同的元件提供相同的附图标记。图I所示的机动车辆I包括驾驶员辅助装置2，该驾驶员辅助装置2辅助驾驶员驾驶机动车辆I。驾驶员辅助装置2可以是例如用于盲点监视系统和/或事故早期检测系统，特别是用于后端碰撞和/或ACC (自适应巡航控制(Adaptive Cruise Control))系统。驾驶员辅助装置2包括第一雷达设备3以及第二雷达设备4。第一雷达设备3布置在后保险杠的左角，第二雷达设备4布置在同一保险杠的右角。第一雷达设备3检测一检测范围7。检测范围7通过方位角α定义，所述方位角α在图I中被两条线7a、7b界定。相应地，第二雷达设备4具有检测范围8，所述检测范围8通过对应的方位角α定义。方位角α被两条线8a、8b界定。示例性实施例中的方位角α约170°。雷达设备3、4的检测范围7、8重叠，因此提供了重叠范围9。重叠范围9依据线7b、8b构成的角被界定。在示例性实施例中，重叠范围9的张角β约70°。在它们各自的检测范围7、8中，雷达设备可以将物体定位。具体地，雷达设备3、4可以确定物体距相应雷达设备3、4的距离、目标夹角和物体相对于机动车辆I的相对速度。如从图I可见的，雷达设备3、4的检测范围7、8还包括机动车辆I的各盲点区域，即，驾驶员在内部后视镜或在外部后视镜中不能看到的区域。图2示出包括控制装置5的各个雷达设备3、4的电路块图。雷达设备3、4包括发射天线装置13，所述发射天线装置13包括一组天线单元14，所述天线单元彼此分开地馈入。各个天线单元14可以每一个包括多个贴片天线(参见图3)。发射天线装置13经由供电电路15被供电，特别是在局部振荡器16的帮助下。局部振荡器产生发射信号发射信号Stl是调频电磁波，其频率在示例性实施例中具有锯齿形轮廓。发射信号Stl因此是调频的；它的频率在第一值(例如23. 8GHz)和第二值(例如24. 2GHz)之间周期性地变化。发射信号Stl的中心频率在示例性实施例中是24GHz。局部振荡器16由控制装置5促动。振荡器16例如是压控振荡器，其以一频率产生发射信号Stl，所述频率取决于通过控制装置5在振荡器15处可获得的直流电压的幅度。雷达设备3、4还包括一个或多个接收器17(如在图2中示意性地示出的)。接收器 17包括接收天线装置18，在示例性实施例中所述接收天线装置18可以包括多个贴片天线。接收天线装置18还可以为二维天线矩阵(阵列)。接收天线单元18联接到供电电路19。供电电路19使得可以获得信号Se，所述信号Se是接收信号。接收到的信号Se借助于低噪音放大器20被放大，使用混合器21进行缩混，使用低通滤波器22进行低通滤波，以及通过模拟数字转换器23经受从模拟到数字转换。为了缩混接收到的信号Se，使用发射信号Stl，且发射信号Stl被引导至混合器21，特别地例如，使用定向耦合器。随后使用控制装置5处理接收到的数字信号SE。控制装置5由信号Se确定，例如，距物体的距离，它的相对速度，以及目标夹角。图2是雷达设备3、4的基本视图，并仅以示意性形式示出了雷达设备的运行方法。因此，雷达设备3、4在图2中仅以示例性形式表示。发射天线装置13和，更精确地，供电电路15可以因此以如下方式被控制它通过在检测范围7或8的各个局部范围上切换而发出按时间顺序的序列。例如，为了该目的，发射天线装置13的发射瓣可以沿方位角方向被以电子方式扫掠，具体地根据相控阵(phasearray)原理。在该情况下，接收天线装置18可以沿方位角方向具有覆盖整个检测范围7或8的宽接收特性。其他设置可以替换地连同宽发射瓣实施窄接收角范围。在此重点在于发射天线装置13的供电电路15，特别是在于它的衰减元件。参考图3，如已陈述的，发射天线装置13包括多个天线单元14，所述天线单元14又具有多个单独的贴片天线。更精确地，示例性实施例中的发射天线装置13包括具有相同设计的八个天线单元14。在示例性实施例中，每一个天线单元14包括六个贴片天线元件。所有贴片天线元件安装在共用基板上。此外，供电电路15也安装在该基板上，供电电路15在示例性实施例中以微带技术构造。对于每一个天线单元14，供电电路15不仅包括两个中央天线单元14，在每一种情况下还包括衰减元件，相应天线单元14经由所述衰减元件联接至局部振荡器16。更精确地，最外面的天线单元14每一个联接到衰减元件24,相邻于最外面的天线单元14的天线单元在每一种情况下联接到衰减元件25，相邻于中央天线单元14的天线单元14在每一种情况下联接至衰减单元26。衰减单元24、25、26每一个在成对基础上具有相同的衰减值。衰减元件24具有第一衰减值，衰减元件25具有第二衰减值，衰减元件26具有第三衰减值。第一衰减值大于第二衰减值，第二衰减值大于第三衰减值。所有衰减元件24、25、26具有相同的相位属性，即，经由衰减兀件24、25、26传播的电磁波的相位以同样绝对值偏移。即，所有衰减元件24、25、26具有相同有效线长度且因此相同相移。中央天线元件14不联接至任何衰减元件，而是联接至局部振荡器16，在每一种情况下经由微带线27联接。这样的微带线27在图4a中示出。如从图4a中显见的，微带线27通过弯曲环28具有环状轮廓。因此，微带线27的有效线长度可以适用于衰减元件24、25,26的有效长度，特别是给出预先限定的可用安装空间的情况下。由微带线27造成的相移因此适应于由衰减元件24、25、26造成的相移。一方面，微带线27连接到被指派的天线单元14 ;另一方面，它联接至局部振荡器16，例如经由同轴电缆或另外的波导。根据本发明实施例的衰减元件24、25、26在图4b至4d中示出。衰减元件24、25、26还在微带技术中可用，且因此包括微带线。相应衰减元件24、25、26的第一口或第一端子29联接至局部振荡器16，例如经由同轴电缆或另外的波导。第二口 30连接至相应天线单元14。衰减元件24、25、26每一个具有分支单元,具体在这里是并行分支31 (T接头),该分支31具有第一线路分支32和第二线路分支33。两个线路分支32、33在分支点34处结合，该分支点34特别是在第一口 29处。第一分支线32因此将被指派的天线单元14联接 至局部振荡器16。发射信号Stl的功率的一部分经由第二线路分支33被分接出并被导走。该被分接出的电磁波经由电阻器35被传导至衰减元件24、25、26的第三口 36，所述口 36经由电短路元件37 (通路)接地。相应短路元件37因此相对于图平面垂直地延伸并穿过基板。在不例性实施例中，电阻器35是SMD部件,并且一方面承载在与并行分支31分开的微带接触面38上，另一方面承载在第二线路分支33的端部区域上。这里，短路元件37将微带接触面38接地。电阻器35与短路元件37 —起形成无反射终端元件。并行分支31具有两个λ /4变压器39、40，所述变压器39、40具有使输入阻抗适应于输出阻抗的功能。通过两个λ/4变压器的阻抗的合适选择，可以实施并行分支31的期望功率分布以及因此必要的衰减值。图4b示出衰减元件26，其用于为相邻于中央天线单元14的天线单元14供电。该衰减元件26具有低衰减值一 λ /4变压器39比λ /4变压器40显著更宽。图4c示出衰减元件25，其具有居中的第二衰减值。λ /4变压器39则比根据图4b的窄一些，且比第二线路分支33的λ/4变压器40稍窄。图4d中所示的衰减元件24用于为最外面的天线单元14供电。其具有最大衰减值；λ /4变压器39比λ /4变压器40相对应地显著更窄。原理上，衰减元件24、25、26还可以通过定向耦合器被实施。发射信号S。的功率的一部分则使用这样的定向耦合器被分接出，并还可以传导至无反射终端元件。总体上，因此可使衰减元件24、25、26关于相移和衰减值被成本有效地、极精确地制造，以及衰减元件24、25、26还可以以可再现方式大量制造。没有附加部件(譬如SMD部件)必须被插入到该线路分支32中，天线单元14经由该线路分支32供电。因此，电磁波的相位未被不利地影响。期望的衰减值可以通过相应地选择入/4变压器39、40的宽度而被精确地设定，没有大程度的花费。
权利要求
1.一种用于车辆(I)的驾驶员辅助装置(2)，具有用于检测车辆之外的物体的雷达设备(3、4)，所述雷达设备(3、4)具有用于辐射和/或接收电磁波(\、Se)的天线单元(14)以及联接至天线单元(14)并具有引导和衰减电磁波(\、Se)目的的衰减元件(24、25、26)，天线单元(14)借助所述衰减元件(24、25、26)可以联接至雷达设备(3、4)的发射器和/或接收器装置(16、17)， 其特征在于， 衰减元件(24、25、26 )包括分支单元(31)，所述分支单元(31)具有第一线路分支(32 )以及第二线路分支(33)，所述第一线路分支(32)用于在一方面发射器和/或接收器装置(16、17)以及另一方面天线单元(14)之间引导被衰减的电磁波(Sc^Se),所述第二线路分支(33)联接至第一线路分支(32)并通过无反射终端元件(35、37)终止。
2.根据权利要求I所述的驾驶员辅助装置(2)， 其特征在于， 分支单元(31)以带状导体技术实施，特别是以微带技术，从而第一和第二线路分支(32,33)每一个是带状线，特别是微带线。
3.根据权利要求I或2所述的驾驶员辅助装置(2)， 其特征在于， 分支单元(31)具有并行分支(31)，从而第一和第二线路分支(32、33)电连接至彼此。
4.根据权利要求I或2所述的驾驶员辅助装置(2)， 其特征在于， 分支单元(31)具有定向耦合器，特别是TEM线路耦合器，其中，第一线路分支(32)优选地与第二线路分支(33)电绝缘，且布置为与第二线路分支(33)并行。
5.根据前述权利要求中的任一项所述的驾驶员辅助装置(2)， 其特征在于， 终端元件(35、37)具有电阻器(35)，所述电阻器(35)经由电短路元件(37)连接至参考电势。
6.根据权利要求I至4中的任一项所述的驾驶员辅助装置(2)， 其特征在于， 终端元件(35、37)是吸收器，所述吸收器与参考电势电绝缘。
7.根据前述权利要求中的任一项所述的驾驶员辅助装置(2)， 其特征在于， 雷达设备(3、4)具有至少两个天线单元(14)，所述天线单元(14)可以每一个经由指定衰减元件(24、25、26)联接至雷达设备(3、4)的发射器和/或接收器装置(16、17)，其中，衰减元件(24、25、26)具有不同的衰减值。
8.—种车辆(1)，特别是机动车辆，具有根据前述权利要求中的任一项所述的驾驶员辅助装置(2)。
9.一种用于操作车辆(I)中的驾驶员辅助装置(2)的雷达设备的方法，其中，电磁波(S0, Se)被雷达设备(3、4)的天线单元(14)辐射和/或接收，并借助联接至天线单元(14)的衰减元件(24、25、26)被引导和衰减，且天线单元(14)借助所述衰减元件(24、25、26)联接至雷达设备(3、4)的发射器和/或接收器装置(16、17)，其特征在于， 电磁波(\、SE)经由一方面发射器和/或接收器装置(16、17)和另一方面天线单元(14)之间的衰减元件(24、25、26)的分支单元(31)的第一线路分支(32)被引导，并经由联接至第一线路 分支(32)的第二线路分支(33)引导至无反射终端元件(35、37)。
全文摘要
本发明涉及用于车辆(1)的驾驶员辅助装置(2)，具有用于检测车辆外部物体的雷达系统(3、4)，所述雷达系统具有用于辐射和/或接收电磁波(S0、SE)的天线单元(14)和联接至天线单元(14)并具有引导和衰减电磁波(S0、SE)目的的衰减器(24、25、26)。天线单元(14)借助所述衰减器可以联接至雷达系统(3、4)的发射器和/或接收器(16、17)，其中，衰减器(24,25,26)包括分支单元(31)，所述分支单元(31)具有第一臂(32)以及第二臂(33)，所述第一臂用于在一方面发射器和/或接收器(16、17)以及另一方面天线单元(14)之间引导衰减的电磁波(S0、SE)，所述第二臂(33)联接至第一臂(32)并通过无反射终端元件(35、37)终止。本发明还涉及对应的方法。
文档编号G01S7/40GK102893451SQ201180023640
公开日2013年1月23日 申请日期2011年3月22日 优先权日2010年5月10日
发明者U.帕普齐纳, F.金兹勒 申请人:法雷奥开关和传感器有限责任公司