用于机动车的雷达传感器的制造方法
【技术领域】
[0001 ]本发明涉及一种用于机动车的雷达传感器。
【背景技术】
[0002] 在驾驶员辅助系统的范畴内，雷达传感器用于检测交通周围环境、例如用于雷达 支持的间距调节(ACC，Adaptive Cruise Control:自适应巡航控制）。所述驾驶员辅助系统 例如由公开文献"Adaptive Fahrgeschwindigkeitsregelung ACC"（Robert Bosch有限公 司，黄皮书系列，2002出版，技术指导）已知。除距离和相对速度以外，所定位的对象的角度 也是雷达传感器的一个重要的测量参量。在此，不仅水平角（方位角）而且垂直角（俯仰角） 是重要的。方位角用于估计横向错位并且因此用于车道分配(Spurzuordnung)。俯仰角例如 能够实现在可以在其下方或者在其上方驶过的对象与是真实障碍物的对象之间进行区分。 因此，尤其在安全应用(PSS，Predictive Safety Systems:预测性安全系统）中能够避免通 过金属对象一一例如通道盖、金属罐等等引起的错误触发。
[0003] 方位角分辨能力大多通过以下方式实现:产生多个角度错位的雷达波瓣，在所述 多个雷达波瓣中分析处理在分离的通道中的雷达回波。也已知进行扫描的雷达系统，其中 使雷达波瓣偏斜。发射波瓣的和/或接收波瓣的偏斜例如可以借助相控阵列天线实现。天线 装置的方向特性则通过各个天线元件的辐射图的叠加得到。
[0004] 由WO 2012 089 385 Al已知一种用于机动车的雷达传感器，借此可以至少粗略地 估计所定位的对象的俯仰角。所述雷达传感器具有至少一个通过天线元件的线性布置构成 的组合天线、具有用于将具有可调节的相位关系的发射信号馈入天线元件中的馈给装置、 具有用于控制所述馈给装置的控制装置以及具有用于分析处理所接收的雷达回波并且用 于角度分辨地定位对象的分析处理装置。
【发明内容】
[0005] 本发明的任务是，创造一种具有简化的构造的、角度分辨的雷达传感器。
[0006] 在本发明的一种实施方式中，所述任务通过以下方式解决:将组合天线分成至少 两个不交叉的子组，所述馈给装置构造用于给每一个子组的天线元件输送相位相同的发射 信号，而发射信号对于不同的子组具有可调节的相位差，所述控制装置构造用于使所述可 调节的相位差从测量循环至测量循环地周期性地通过以下方式变化:所述发射信号在一个 测量循环中具有基相位差而在另一测量循环中具有与所述基相位差相差一固定量值的相 位差，并且所述控制装置还构造用于根据所接收的雷达回波的电平在测量循环之间的电平 差的最大化意义上调节所述基相位差。
[0007] 由这两个子组发射的雷达波叠加成一个雷达波瓣，所述雷达波瓣的主辐射方向取 决于相应的相位差。如果基相位差是0,则在第一测量循环中相位相同地控制整个组合天线 的所有天线元件，并且主辐射方向相应于组合天线的平面的法线。在下一测量循环中，相位 差则大了一固定量值，所述固定量值通常是180°的量级。在相位差180°时，在法线上得到相 消干涉，从而所接收的雷达回波的电平对于位于法线上的对象而言是最小的。如果基相位 差不为0,则在第一测量循环中主辐射方向与法线偏差，并且在下一测量循环中相消干涉的 方向相应地与法线偏差。因此，雷达波瓣可以在一定的边界内偏斜，其方式是，使基相位差 变化。如果定位出单个对象，则在所述对象所出现的角度与基相位差之间存在固定的且已 知的关系，其中在第一测量循环中接收的雷达回波(在相长干涉时)与在下一测量循环中接 收的雷达回波(在相消干涉时)之间的电平差是最大的。因此，通过使基相位差变化，能够确 定或至少粗略地估计所定位的对象的角度。
[0008] 所述解决方案具有以下优点：原则上需要仅仅一个唯一的移相器来调节相应的相 位差，而例如在常规的相控阵列天线中对于每一个单个天线元件必须存在一个分开的移相 器。
[0009] 上述解决方案类似地也应用到以下组合天线上:所述组合天线用作接收天线或者 在单站天线方案中用作组合的发射与接收天线。因此，根据另一实施方式，本发明的主题是 用于机动车的雷达传感器，所述雷达传感器具有至少一个通过天线元件的线性布置构成的 组合天线、具有用于使所述天线元件的接收信号借助可调节的相位关系来叠加的叠加装 置、具有用于控制所述叠加装置的控制装置以及具有用于分析处理所接收的雷达回波并且 用于角度分辨地定位对象的分析处理装置，其中所述组合天线分成至少两个不交叉的子 组，所述叠加装置构造用于使每一个子组的天线元件的接收信号相位相同地叠加，而使不 同子组的接收信号借助可调节的相位差来叠加，所述控制装置构造用于使所述可调节的相 位差从测量循环至测量循环地周期性地通过以下方式变化:所述接收信号在一个测量循环 中具有基相位差而在另一测量循环中具有与所述基相位差相差一固定量值的相位差，并且 所述控制装置还构造用于根据所接收的雷达回波的电平在所述测量循环之间的电平差的 最大化意义上调节所述基相位差。
[0010] 本发明的有利构型在从属权利要求中说明。
[0011] 在一种有利的实施方式中，天线元件的线性布置具有垂直的列，从而实现在俯仰 方面的角度分辨能力。随后，可以利用基相位差的调节来补偿在将雷达传感器安装到车辆 中时可能的调准误差。如果雷达传感器由于所述调准误差例如如此被安装，使得组合天线 的平面的法线相应于非0°的俯仰角，则可以如此匹配所述基相位差，使得雷达波瓣在第一 测量循环中恰好以如此程度偏斜，使得其主辐射方向相应于俯仰角〇°。
[0012] 优选地，雷达传感器具有多个以多个并排布置的列形式的组合天线，它们被相位 相同地控制，从而在方位方面实现更强的方向性。
【附图说明】
[0013] 下面根据附图详细阐述实施例。附图示出：
[0014] 图1:根据本发明的雷达传感器的框图；
[0015] 图2至7:用于阐述在估计对象的俯仰角时雷达传感器的功能方式的示图。
【具体实施方式】
[0016] 在图1中示出的雷达传感器具有天线装置，所述天线装置具有发射天线装置Tx和 接收天线装置Rx。发射天线装置Tx具有多个组合天线10,所述多个组合天线通过天线元件 12的平行地并排布置的垂直列构成。每一个组合天线10分成两个子组IOa和10b。所述子组 没有交叉，即属于同一子组的所有天线元件12彼此直接相邻。在所示出的示例中，每一个子 组具有相同数量的天线元件。
[0017]天线元件12用于发射由本地振荡器14产生的雷达信号。待发射的雷达信号通过第 一馈给网络16分布到组合天线10中的每一个组合天线的子组IOa上并且然后在每一个子组 内串行地馈入到各个天线元件12中。相应地，待发射的雷达信号通过第二馈给网络18分布 到组合天线10中的每一个组合天线的子组IOb上并且然后在每一个子组内串行地馈入到各 个天线元件12中。
[0018]通过组合天线10构成的列具有均匀的水平的彼此间距。馈给网络16如此配置，使 得相位相同地控制所有组合天线10的子组IOa的全部天线元件12,从而通过由各个天线元 件发射的辐射的叠加得到不仅在方位方面而且在俯仰方面的聚束效果。主辐射方向在此垂 直于以下平面:在所述平面中天线元件12例如布置在一个共同的高频衬底上。为了相位相 同地激励子组的各个天线元件12,使所述子组内的两个相邻的天线元件12之间的间距dl与 所述衬底上的波长λ-致(或者是所述波长的整数多倍）。子组IOb的天线元件12也具有相同 的间距dl，并且子组IOa的最后一个天线元件与子组IOb的第一个天线元件之间的间距也是 dl 〇
[0019] 馈给网络18也如此配置，使得相位相同地控制所有组合天线10的子组IOb的全部 天线元件12。然而，所述馈给网络不包含以下移相器20:借助所述移相器可以调节一方面输 送给子组IOa的而另一方面输送给子组IOb的发射信号之间的相位差。当所述衬底垂直地安 装到车辆中时，如果所述相位差不为〇，则对于发射天线装置Tx而言作为整体地通过干涉得 到与衬底平面的法线偏差的主辐射方向并且因此得到具有非〇的俯仰角α的主辐射方向。
[0020] 如果由发射天线装置Tx发射的雷达信号到达对象、例如前方行驶的车辆上，则雷 达辐射的一部分被反射，其中所述雷达信号经受与所述对象的相对速度相关的多普勒移 位，并且所反射的信号然后由接收天线装置Rx的天线元件22接收。天线元件22布置成四列 并且在每一列内彼此串联连接。每一列构成一个接收通道并且连接到四通道混频器24的输 入端上。由振荡器14给所述四通道混频器24的另一输入端输送同一信号，所述信号也被传 送到馈给网络16和18上。由每一个天线列接收的信号与本地振荡器14的信号进行混频。因 此，作为混频结果，四通道混频器24提供四个中频信号Ζ1-Ζ4,所述中频信号的频率分别相 应于所接收的信号与本地振荡器14的信号之间的频率差。
[0021 ]根据FMCW雷达(Frequency Modulated Continuous Wave:调频连续波）的原理，斜 坡状地调制振荡器14的频率（因此准确地说，天线元件12之间的间距dl相应于衬底上的平 均波长）。由天线元件22接收的雷达回波的频率因此与本地振荡器的信号相差一量值，所述 量值一方面取决于从雷达传感器至对象并且返回的信号渡越时间（Signallaufzeit)而另 一方面由于多普勒效应取决于对象的相对速度。相应地，中频信号Z1-Z4也包含关于对象的 间距和相对速度的信息。在频率调制中，上升的频率斜坡和下降的频率斜坡相互交替，并且 通过将中频信号在上升斜坡上和在下降斜坡上相加一次和相减一次，使与间距相关的份额 和与速度相关的份额相互分离，从而得到用于所定位的每一个对象的间距D和相对速度V的 值。
[0022]中频信号Z1-Z4输送给分析处理装置26并且在那里逐通道地、分别在频率斜坡的 持续时间上描绘并且通过快速傅里叶变换分解到频谱中。在所述频谱中，通过峰示出每一 个对象，所述峰在通过相应的对象间距和相对速度所确定的频率