用于车辆的天线设备

摘要

本发明涉及一种用于车辆的天线设备，所述天线设备具有：用于产生电磁波的产生装置、用于传输电磁波的波导系统，其中，所述波导系统包括多个波导装置，其中，所述波导装置分别具有用于馈入所产生的电磁波的输入端，其中，所述波导装置分别具有与相应输入端连接的、用于耦合输出被馈入到所述相应输入端中的电磁波的多个输出端，其中，所述相应的多个输出端与表面中的开口连接，所述电磁波能够从所述开口辐射出，从而所述表面具有多个区域，所述多个区域的相应开口借助自身的波导装置与自身的输入端连接。

权利要求

1.一种用于车辆(401)的天线设备(101)，所述天线设备具有：用于产生电磁波的产生装置、

用于传输电磁波的波导系统，其中，

所述波导系统包括多个波导装置，其中，

所述波导装置分别具有用于馈入所产生的电磁波的输入端(205，207，209，211，213，

215)，其中，

所述波导装置分别具有与相应输入端(205，207，209，211，213，215)连接的、用于耦合输出被馈入到所述相应输入端(205，207，209，211，213，215)中的电磁波的多个输出端，其中，所述相应的多个输出端与表面中的开口(113)连接，所述电磁波能够从所述开口辐射出，从而所述表面具有多个区域(105，107，109，111)，所述多个区域的相应开口(113)借助自身的波导装置与自身的输入端(205，207，209，211，213，215)连接。

2.根据权利要求1所述的天线设备(101)，其中，所述多个区域(105，107，109，111)的至少一些区域构成彼此成角度布置的平面。

3.根据权利要求1或2所述的天线设备(101)，其中，所述产生装置构造用于将具有分别不同的频率和/或强度的电磁波馈入到所述输入端(205，207，209，211，213，215)中。

4.根据以上权利要求中任一项所述的天线设备(101)，其中，所述波导装置具有用于电磁波的至少成对地不同的传输特性和/或耦合输出特性。

5.根据以上权利要求中任一项所述的天线设备(101)，其中，设有用于检测电磁波的检测装置，所述检测装置与所述多个波导装置的所述相应输入端(205，207，209，211，213，

215)连接，从而在电磁波馈入到与所述相应输入端(205，207，209，211，213，215)连接的开口(113)中并且所馈入的电磁波借助所述相应波导装置传输到所述相应输入端(205，207，

209，211，213，215)时能够借助所述检测装置检测在那里耦合输出的电磁波。

6.根据以上权利要求中任一项所述的天线设备(101)，其中，所述开口(113)按列地和/或按行地布置。

7.根据以上权利要求中任一项所述的天线设备(101)，其中，所述表面是容纳所述产生装置的壳体(103)的壳体外表面(112)的一部分。

8.根据权利要求7所述的天线设备(101)，其中，所述波导装置延伸地构造在所述壳体(103)的壁(201)中。

9.根据权利要求8所述的天线设备(101)，其中，所述相应输入端(205，207，209，211，

213，215)构造在所述壁(201)的面向所述产生装置的内表面(203)上。

说明书

用于车辆的天线设备

技术领域

[0001] 本发明涉及一种用于车辆的天线设备。

背景技术

[0002] 汽车雷达系统通常由平坦的激励器行或平面辐射电磁波。所述系统尤其不利的是，从平面出发仅仅能够实现理论上最大的辐射角180°。但在实际中，因此通常能够实现分别最大±50°的分析处理范围。

发明内容

[0003] 因此，本发明所基于的任务可以视为，提供一种用于车辆的改善的天线设备，该天线设备克服已知的不利并且能够实现大于180°的辐射角。

[0004] 所述任务借助根据权利要求1的主题来解决。本发明的有利构型是从属权利要求的主题。

[0005] 根据一个方面，提出一种用于车辆的天线设备，所述天线设备具有：

[0006] 用于产生电磁波的产生装置、

[0007] 用于传输电磁波的波导系统，其中，

[0008] 所述波导系统包括多个波导装置，其中，

[0009] 所述波导装置分别具有用于馈入所产生的电磁波的输入端，其中，

[0010] 所述波导装置分别具有与相应输入端连接的、用于耦合输出被馈入到所述相应输入端中的电磁波的多个输出端，

[0011] 其中，所述相应的多个输出端与表面中的开口连接，所述电磁波能够从所述开口辐射出，

[0012] 从而所述表面具有多个区域，所述多个区域的相应开口借助自身的波导装置与自身的输入端连接。

[0013] 根据一个方面，提供一种车辆，其包括一个或多个天线设备。

[0014] 尤其引起以下技术优点：表面由于开口而起天线作用或者构成天线，电磁波通过所述开口辐射出。如此构成的天线尤其具有天线瓣。现在能够实现任意的表面形状，电磁波辐从该表面形状射出。因此，能够以有利的方式克服现有技术的限于平坦的激励器行的限制。因为现在能够实现具有大于180°的辐射范围的天线，其方式是，简单地相应成型具有其开口的表面。因为电磁波从所述开口辐射出，所以所述表面也称作辐射表面。因此，当相应于安装空间的形状地选择表面的形状时，所述辐射表面可以安装到任意成型的安装空间中。由于起天线作用的或者构成天线的辐射表面的灵活成型，可以实现与安装位置的轮廓的匹配。在此，尤其有利地引起与要穿透(关于电磁波的穿透)的第一/下一平面(例如：车辆的保险杠)的在几何上更紧密的连接。因此，能够以有利的方式最小化天线的或表面的辐射区域与车身部分之间的所不期望的反射。

[0015] 通过多个波导装置的设置尤其还引起以下技术优点：所述表面具有能够彼此独立地辐射电磁波的多个区域。因为给每一个区域分配一个自身的输入端。因此，每一个区域构成具有自身天线瓣的天线或者起所述天线的作用。因此，多个天线以有利的方式集合在一个表面中。所述表面优选具有多个天线。因此，所述区域中的每一个可以承担自身的功能，以便产生不同的天线特性。因此，在雷达波的情况下可以如此构成相应的区域，使得检测近区域(例如10cm至3m)。远区域(例如大于10m)尤其可以借助雷达辐射或雷达波来照明。在近区域中例如可以扫描泊车位。远区域尤其可以与自动的速度调节装置相关联地使用。所述速度调节装置以英语通常称作ACC(Adaptive Cruise Control：自适应巡航控制)。

[0016] 因此，所述表面的多个区域可以承担不同功能。所述功能例如可以是以下功能：近区域雷达、中区域雷达、远区域雷达、泊车辅助、泊车位测定、行人保护以及车道变换辅助。

[0017] 同时，通过在第一/下一待穿透平面上的直接安装或布置能够最小化天线特性的失真。通过辐射区域/天线的成型并且通过天线设计(关于辐射面的占用的信号分布、振幅和相位占用)也可以避免天线特性的失真。

[0018] 根据一种实施方式，所述表面是部件——例如壳体——的表面。

[0019] 根据一种实施方式，可以设置在THz至GHz范围内的电磁波。尤其可以设置1GHz至24GHz的范围。这尤其意味着，产生装置构造用于产生在上述频率范围中的电磁波。电磁波例如是雷达波。

[0020] 本发明意义上的波导系统或波导装置尤其包括一个或多个彼此连接的波导。波导尤其可以与下水道的通道网络类似地构造。因此，波导装置例如包括一个或多个分支，波导从所述一个或多个分支分支出。波导装置尤其包括一个或多个结点，在所述一个或多个结点处多个波导分别集合成一个共同的波导。

[0021] 所述多个波导装置例如可以相同或优选不同地构造。

[0022] 根据一种实施方式，所述多个区域中的至少一些区域构造为彼此成角度布置的平面。由此，尤其引起以下技术优点：可以实现>180°的辐射区域。一个平面优选具有仅仅一个区域。一个平面尤其具有多个区域。所述平面优选相同或例如不同地构造。因此，一个平面例如可以具有多个区域，其中，另一平面具有仅仅一个区域。

[0023] 在一种实施方式中，表面具有曲率，所述区域中的至少一个区域尤其具有曲率。曲率例如可以相应于球形。

[0024] 在另一种实施方式中，产生装置构造用于将具有分别不同的频率和/或强度的电磁波馈入到输入端中。由此，尤其引起以下技术优点：可以产生不同的天线瓣。因此，根据区域可以引起不同的功能。所述功能例如可以涉及前述功能中的一个。

[0025] 根据另一种实施方式，所述波导装置具有用于电磁波的至少成对地不同的传输特性和/或耦合输出特性。

[0026] 由此，尤其引起以下技术效果或优点：所述区域的每一个区域可以产生不同的天线瓣，从而能够实现不同的功能。

[0027] 不同的传输特性和/或耦合输出特性尤其可以通过波导装置的不同尺寸引起。各个波导的宽度和/或高度例如可以相应于所期望的待传输的电磁波地选择。

[0028] 根据一种实施方式，所述波导中的至少一个、尤其所有波导是矩形波导。

[0029] 在另一种实施方式中，设有用于检测电磁波的检测装置，所述检测装置与所述多个波导装置的所述相应输入端连接，从而在电磁波馈入到与所述相应输入端连接的开口中并且所馈入的电磁波借助所述相应波导装置传输到所述输入端时能够借助所述检测装置检测在那里耦合输出的电磁波。

[0030] 由此，尤其引起以下技术优点：所述天线设备现在也可以起接收器作用并且不仅起发射器作用。检测装置因此优选在多个输入端的情况下、即在多个波导装置的情况下相应地构造用于检测在那里分别耦合输出的电磁波。由此，例如引起以下技术效果或优点：能够实现从哪个区域发出哪些电磁波的定位。

[0031] 在电磁波耦合输入到开口中的情况下，所述开口因此构成用于电磁波到相应波导装置中的输入端(或者起输入端作用或者充当输入端)。波导装置的输入端对于馈入或者耦合输入到开口中的电磁波而言构成输出端(所述输入端起输出端作用或者充当输出端)，电磁波从所述输出端耦合输出或辐射出电磁波。因此，能够实现电磁波在波导装置中的双向传送或双向传输。

[0032] 所述区域中的每一个区域起自身传感器作用或者构成自身传感器。因此，所述区域中的每一个在雷达波的情况下构成雷达传感器或者起雷达传感器作用。因此，所述区域通常可以称作传感器、例如称作雷达传感器(在使用和/或检测雷达波的情况下)。

[0033] 根据另一种实施方式，所述开口按列地和/或按行地布置。这尤其也就是说，开口类似于表格或矩阵地以列和行布置或者仅仅布置在一列中或仅仅布置在一行中。由此，例如引起以下技术优点：表面中的开口可简单地制造。通过规律性，能够实现天线瓣的简单计算。相反，在所期望的天线瓣的情况下借助相应的按列和/或按行的布置在实际上实现所述天线瓣。

[0034] 根据另一种实施方式，所述表面是容纳所述产生装置的壳体的壳体外表面的一部分。由此，例如引起以下技术优点：所述壳体可以保护产生装置。壳体以有利的方式具有以下双重功能：保护和辐射。

[0035] 根据一种实施方式，检测装置同样容纳在壳体中。所述优点类似地适用。

[0036] 根据一种实施方式，所述波导装置延伸地构造在所述壳体的壁中。由此，例如引起以下技术优点：波导装置受保护地在壁中。此外，引起节省空间的安装。

[0037] 根据另一种实施方式，所述相应输入端构造在所述壁的面向所述产生装置的内表面上。由此，例如引起以下技术优点：产生装置和相应的输入端彼此靠近，这可以引起简单的耦合输入。

[0038] 根据一种实施方式，设有印制电路板(或也称作印刷电路板)，在其上布置有产生装置和/或检测装置。由此，例如引起以下技术优点：可以简单地引起产生装置与检测装置的电接触。

[0039] 根据一种实施方式，产生装置同时构造为检测装置，反之亦然。这尤其也就是说，设有检测/产生装置，其引起以下两个功能：产生电磁波并且接收或检测电磁波。这种装置例如可以称作发射接收器，英语：“Transceiver”。在雷达波中，这种装置例如可以称作雷达发射接收器。

[0040] 在一种实施方式中，天线设备如此安装或布置在车辆中，使得所述区域中的至少一个区域面向行车道，即尤其朝向或看向行车道方向。因此，由所述区域辐射的电磁波由行车道反射，从而可以检测所反射的电磁波。因为行车道作为待探测的测试对象始终存在，所以能够以有利的方式实施失调准识别和/或失明识别，如以下结合附图的实施例进一步阐述的那样。在那的实施通常也适于与在那描述的实施例分开。

附图说明

[0041] 以下根据优选的实施例进一步阐述本发明。附图示出：

[0042] 图1：天线设备的壳体；

[0043] 图2：图1的壳体的壁的内表面的斜俯视图；

[0044] 图3：根据图2的、具有所安装的印制电路板的内表面；

[0045] 图4：具有天线设备的车辆；

[0046] 以下对于相同的特征使用相同的附图标记。

具体实施方式

[0047] 图1示出用于车辆(未示出)的天线设备101。天线设备101包括壳体103作为部件，所述壳体构造为九面的多面体。在其他未示出的实施方式中，设置另外的壳体形状。九面的多面体形状因此是示例性的并且不是限制性的。壳体103的一些面以附图标记105、107、109和111表示。这些面是壳体103的壳体外表面112的一部分。面105、107、109和111彼此成角度地构造，其中，每一个面都是平的。面105、107、109、111中的每一个具有多个开口113。面105、107和109的开口113分别按列地且按行地构造或布置。面111的开口113仅仅按行地布置。所述开口因此构成一行。

[0048] 附图标记115表示包括面105的开口113的一个区域。附图标记117、119和121与附图标记115类似地分别表示面107的分别包括多个开口113的三个区域。附图标记123与附图标记115类似地表示包括面109的开口113的一个区域。类似地，附图标记125表示包括面111的开口113的一个区域。

[0049] 图2示出具有壳体103的内表面203的壁201，其中，属于内表面203的壳体外面是面107。在壁203上构造有多个输入端205、207、209、211、213和215，它们分别是自身波导装置的输入端。波导装置自身未示出，因为它们集成或装入在壁201中。这意味着，波导装置在壁
201中延伸。输入端205、207、209、211、213和215因此通过波导装置的波导与开口113连接。
在电磁波、尤其雷达波耦合输入到输入端205、207、209、211、213和215中时，经耦合输入的电磁波传输到开口113并且从所述开口出发远离壳体103地辐射出。

[0050] 在此未示出的波导装置因此构成用于传输电磁波的波导系统。

[0051] 在此，输入端205与区域121的开口113连接。输入端207与区域117的开口113连接。输入端209与区域119的开口113连接。输入端211与区域115的开口113连接。输入端213与区域125的开口113连接。输入端215与区域123的开口113连接。

[0052] 根据图3，印制电路板301安装到壳体103中。印制电路板301在其面向壁201的内表面203的并且因此不可见的一侧上具有多个发射接收器、优选雷达发射接收器，它们相应于输入端205、207、209、211、213和215的布置地布置。因此，与输入端205、207、209、211、213和215中的每一个相对置地布置自身的发射接收器。所述发射接收器因此构成用于电磁波的产生/检测装置。因此，通过区域117的开口113耦合输入的电磁波例如可以从相应的波导装置传输到所属的输入端207并且在那里借助相应的发射接收器来检测或接收。相应的适于其他开口113和其他输入端207、209、211、213和215。相反，电磁波可以馈入到输入端205、
207、209、211、213和215中，所述电磁波通过相应区域的开口113辐射出。区域115、117、119、
121、123和125中的每一个因此构成具有自身天线瓣的天线。

[0053] 这应如下进一步描述：

[0054] 从一个或多个高频源(发射接收器的发射器)出发，电磁波(信号)馈入到波导系统中。波导系统将信号(电磁波)通过振幅稳定和相位稳定的分布、传送到通过开口进行辐射的表面。各个波导分支的振幅和相位优选恰好根据所期望的天线特性或天线瓣来计算。通过开口进行辐射的波导中的多个波导组合成预先确定的天线特性。辐射表面(包络)可以采取任何形状。

[0055] 接收路径在相反方向上根据相同的原理起作用。

[0056] 根据发射与接收侧的构造能够实现多个功能/天线的分离使用或同时使用。具有开口113的区域中的每一个构成独立的天线，该天线设置用于独立的功能。

[0057] 平的天线系统的理论上最大的180°的辐射角通过几乎任意弯曲的表面来克服。作为极端的示例，在一种实施方式中可以设置球行辐射器。具有开口的波导结构用作其基础，所述波导结构通过适合的相互连接起可缩放(skalierbar)的天线作用。

[0058] 通过至少两个或更多个天线组或天线装置(即区域)的布置，可以在一个传感器中实现多个功能(前部功能：近区域雷达、中区域雷达和远区域雷达，与侧面功能一起：泊车辅助、泊车位测定、行人保护和车道变换辅助)。功能和功能组合同样可以实现用于尾部/侧面功能。

[0059] 通过辐射区域/天线的灵活成型可以实现与安装位置的轮廓的匹配。在此，有利地引起与第一/下一待穿透平面(例如保险杠)的在几何上更紧密的连接。因此，能够最小化在辐射区域/天线和车身部分之间的所不期望的反射。同样，通过在第一/下一待穿透平面上的直接安置能够最小化天线特性的失真。也通过辐射区域/天线的成型并且也通过天线设计(关于辐射面的占用的信号分布、振幅和相位占用)。

[0060] 无自动调准的传感器能够以有利的方式通过附加的雷达射束(英语：Beam)(或者通常借助任意波长的电磁辐射)配备有失调准识别。这在以下详细阐述：

[0061] 失调准：

[0062] 涉及表面的或表面的区域的辐射方向的所不期望的仰角变化。例如通过安装位置的由于车辆的轻微事故或由于在车辆上的不按操作规程的维修工作引起的变化。

[0063] 用于失调准识别的示例性的测量方法是从辐射表面或从所述表面的辐射区域到行车道表面的渡越时间测量和/或间距测量。对于确定的安装位置得到在辐射表面或辐射区域与行车道之间的确定的距离；如果安装位置变化，则测量得到与行车道表面的变化了的距离。因此，通过与预先定义的公差边界的比较能够实现功能方面的监视。

[0064] 借此，也可以设置失明识别。这在以下详细阐述：

[0065] 失明识别：

[0066] 与失调准识别类似的构造，但在此示例性地分析处理从行车道背向散射(rückgestreut)的信号的电平。如果没有接收到或者仅仅接收到非常低的电平，则这可以意味着(表面的或表面的区域的)传感器的失明。其示例为：表面上或至少区域上的雪融。这在功能上是重要的监视装置，因为在失明情形中必须通知车辆驾驶员功能性故障。

[0067] 在所描述的或相似的实施中的两个上述功能也可以用于执行传感器的自身诊断。

[0068] 通过表面的所选择的形状例如可以确保，在车辆中的确定的安装位置处，具有开口的表面始终朝向或看向行车道或者面向行车道。因此朝行车道方向辐射的电磁波在正常情形中一定可以由所述行车道反射并且然后再次被检测，当辐射表面没有雪融等等污染时和/或当原本的安装位置没有发生改变时。因此，信号无论如何一定可以被检测。因为，行车道始终作为待探测的测试对象存在。如果没有探测到行车道，则这是安装位置已经发生变化和/或表面被污染的标志。在该具体实施例中，所述测试例如可以借助区域125来实施。

[0069] 本发明的优点首先在安装在车辆的角部位置时生效，因为在此理论上的辐射角从车身视角看为直至270°。

[0070] 图4示出包括多个天线设备101的车辆401，其中，在图4中详尽示出仅仅两个天线设备101。两个天线设备101中的一个天线设备在车辆方向上在右侧布置在前大灯区域/保险杠区域中。另一个天线设备101在车辆方向上在后方位于右大灯的区域中。附图标记403、405、407和409仅仅示意性示出天线设备101的相应天线(即区域115、117、119、121、123和
125)的所示出的辐射特性或天线瓣。之所以是示意性的，是因为在此绘出三角形，但所述三角形不能相应于真实的天线瓣。因此，仅仅通过不同的三角形表征，区域115、117、119、121、
123和125的各个天线瓣不同。

[0071] 综上，本发明尤其包括以下构思：提供一种多平面天线，其中，设置多个彼此成角度布置的平面，所述平面以自身的辐射特性辐射电磁波，从而可以提供不同的功能。