Ein Antennenkonzept mit dielektrischer Linse für den Einsatz in hochauflösenden 77 GHz-Kraftfahrzeug-Weitbereichsradarsensoren

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1. Verfasser: Wenig, Peter (VerfasserIn)
Format: Abschlussarbeit Buch
Sprache:German
Veröffentlicht: Tönning Der Andere Verlag 2009
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adam_text XV INHALTSVERZEICHNIS 1 EINLEITUNG 1 1.1 STAND DER TECHNIK 2 1.2 ZIELSETZUNG UND AUFBAU DER ARBEIT 3 2 RADARSENSORIK IM AUTOMOBILBEREICH 5 2.1 RADAR-GRUNDLAGEN 5 2.1.1 RADARPRINZIP 5 2.1.2 ZIELPARAMETER 5 2.1.3 RADARGLEICHUNG UND RADARMESSVERFAHREN 6 2.1.4 FMCW-PRINZIP 8 2.1.5 ZIELDETEKTION 10 2.1.6 MATCHING 10 2.1.7 CLUTTER UND MEHRWEGEAUSBREITUNG 11 2.2 77 GHZ WEITBEREICHSRADAR IM AUTOMOBIL 11 2.2.1 ANFORDERUNGEN AN DIE LEISTUNGSFAEHIGKEIT 12 2.2.2 ATMOSPHAERISCHE DAEMPFUNG 13 2.3 FMCW-TRANSCEIVER-KONFIGURATIONEN 13 2.3.1 MECHANISCH SCANNENDE SYSTEME 14 2.3.2 MEHRSTRAHLIGE SYSTEME 14 2.3.3 DBF-SYSTEME 15 2.4 SAEGNALVERARBEITUNGSKETTE 17 3 ANTENNENANORDNUNGEN UND WINKELSCHAETZVERFAHREN 21 3.1 ARRAY-ANTENNEN 21 3.1.1 ARRAY-FAKTOR 21 3.1.2 SICHTBARER BEREICH UND GRATING-LOBES 23 3.1.3 PLANARES ARRAY 23 3.1.4 MULTIPLIKATIONSFORMEL UND VERKOPPLUNG 24 3.2 DIGITALE STRAHLFORMUNG BEI LINEAREN ARRAYS 27 3.3 KALIBRIERUNG 31 3.4 WINKELSCHAETZVERFAHREN FUER WEITBEREICHSRADAR 32 3.4.1 EXTRAKTION DER WINKELINFORMATION BEI FMCW-RADAR 33 3.4.2 MONOPULS-VERFAHREN 34 3.4.3 BEAMSCANNING-VERFAHREN 34 3.4.4 UNTERRAUMBASIERTE VERFAHREN 35 3.4.5 PARAMETRISCHE VERFAHREN 35 3.4.6 ORDNUNGSSCHAETZUNG 35 BIBLIOGRAFISCHE INFORMATIONEN HTTP://D-NB.INFO/999218646 DIGITALISIERT DURCH 3.5 KRITISCHE SZENARIEN FUER DIE WINKELSCHAETZUNG 36 3.6 DBF-ANTENNENKONZEPT MIT ZYLINDERLINSE 38 3.7 ANFORDERUNGEN AN DIE RICHTCHARAKTERISTIK 39 3.8 DIELEKTRISCHE LINSENANTENNEN 41 3.8.1 GEOMETRISCHE OPTIK 42 3.8.2 KANONISCHE LINSENFORMEN 44 3.8.3 ZONUNG 47 3.8.4 BERECHNUNG DER FERNFELD-RICHTCHARAKTERISTIK 48 3.8.5 WIRKUNGSGRAD UND GEWINN 52 3.8.6 AUSWAHL DER LINSENFORM 56 SPEISEANORDNUNGEN FUER DIE LINSE 57 4.1 MICROSTRIP-PATCH-ANTENNEN 57 4.2 PASSIVE MIKROSTREIFEN-LEISTUNGSTEILER 60 4.3 MICROSTRIP-PATCH-ANTENNENSPALTEN FUER DIE ELEVATIONSEBENE 61 4.4 UNTERGRUPPEN 66 4.5 SENDE-ARRAY 70 4.6 DBF-EMPFANGS-ARRAY 71 UNTERSUCHUNG DER LINSEN-RICHTCHARAKTERISTIK 75 5.1 SIMULATIONSMETHODEN 75 5.1.1 3D-FELDSIMULATION 76 5.1.2 2D-FELDSIMULATION 76 5.1.3 2D-GO-SIMULATION 79 5.2 DAS FELD DER SPEISEANTENNEN AN DER ERREGERSEITE DER LINSE 82 5.2.1 ELEVATIONSEBENE (E-EBENE) 82 5.2.2 AZIMUTEBENE (H-EBENE) 83 5.3 LINSENDESIGN FUER DIE ELEVATIONS-RICHTCHARAKTERISTIK 84 5.3.1 VERGLEICH DER SIMULATIONSMETHODEN 84 5.3.2 PHASENZENTRUM DER SPEISEANTENNEN 88 5.3.3 OPTIMALER LINSENABSTAND 88 5.3.4 LINSENPARAMETER UND SPALTENLAENGE NE 96 5.3.5 LINSE MIT INTEGRIERTER DECKPLATTE 100 5.4 LINSEN-AZIMUTCHARAKTERISTIK 101 5.4.1 3D-FELDSIMULATION UND MESSUNG 101 5.4.2 PARAMETERSTUDIE AM ZWEIDIMENSIONALEN MODELL 103 5.4. 6 DIGITALE STRAHLFORMUNG UND WINKELSCHAETZUNG 131 6.1 SIMULATION DER IM BASISBAND WIRKSAMEN ANTENNENCHARAKTERISTIK . . . . 131 6.1.1 ERWEITERUNG DES SIGNALMODELLS 131 6.1.2 SYSTEMSIMULATION DES HF-FRONTENDS 132 6.1.3 SIMULATION DES BASISBANDSIGNALS 134 6.2 FREQUENZABHAENGIGKEIT DER RICHTCHARAKTERISTIK 134 6.3 DIGITALE STRAHLFORMUNG 135 6.4 WINKELSCHAETZUNG 140 6.5 KOMPENSATION DURCH STRUKTURELLE MASSNAHMEN 144 6.6 KOMPENSATION MITTELS SIGNALVERARBEITUNG 145 7 ZUSAMMENFASSUNG UND AUSBLICK 147 A ANHANG 151 A.L FMCW-BASISBANDSIGNAL 151 A.2 DAS SNR BEI FMCW-RADAR 152 A.3 FELDBEREICHE EINER ANTENNE 153 A.4 WINKELSCHAETZUNG MIT BEAMSCANNING-VERFAHREN 154 A.5 WINKELSCHAETZUNG MIT UNTERRAUMVERFAHREN 154 A.6 FRESNEL SCHE GLEICHUNGEN 155 A.7 OBERFLAECHENFORMELN FUER KANONISCHE LINSENFORMEN 156 A.7.1 LINSE MIT PLANARER APERTURSEITE 157 A.7.2 LINSE MIT SPHAERISCHER ERREGERSEITE 157 A.7.3 LINSE MIT PLANARER ERREGERSEITE 158 A.7.4 LINSE MIT SPHAERISCHER APERTURSEITE 158 A.8 SIMULATIONSTOOL ZUR STRAHLENGANGANALYSE 158 A.9 INTEGRALDARSTELLUNGEN FUER DAS ZWEIDIMENSIONALE STREUPROBLEM 158 A.10 INTEGRALGLEICHUNGEN FUER DAS ZWEIDIMENSIONALE STREUPROBLEM 161 A.LL MESSAUFBAU FUER DIE RICHTCHARAKTERISTIK-MESSUNGEN 163 A.12 S-PARAMETER-MESSUNGEN DER SPEISEANTENNEN 163 A.13 NULLSTELLEN BEI EINER DOLPH-CHEBYCHEV-AMPLITUDENBELEGUNG 167 ABKUERZUNGE
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