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Doppellinse für Radarantennen

Neue Linsengeometrie zur Fokussierung von Radarsignalen erzeugt eine gemeinsame Hauptstrahlrichtung für getrennte Sende- und Empfangsantennen mithilfe einer neuentwickelten Doppellinse.

Beispiel eines Radarsensors mit Doppellinse zur Abstandsmessung. Die Abstrahlrichtungen der Antennen sind präzise in eine Richtung ausgerichtet und ermöglichen eine so erhöhte Messdistanz bzw. verbesserte Messdynamik. (Bild: Sören Marahrens / KIT)

Mit zunehmendem technologischen Fortschritt werden die Einsatzgebiete von Radarsensoren immer vielseitiger. Eine wesentliche Herausforderung besteht darin, die Effizienz von Sensoren mit getrennten Sende- und Empfangsantennen bei gleicher oder gesteigerter Präzision zu erhöhen und dabei die Abmessungen zu reduzieren. Für viele Anwendungen, wie z.B. Abstands- oder Füllstandssensoren, ist dabei die Fokussierung der Radarsignale in eine definierte Richtung erforderlich.

Stand der Technik

Zur Einstellung der Hauptstrahlrichtung werden üblicherweise Linsen verwendet, die den Öffnungswinkel der Antennen und dadurch auch die Strahlbreite des Radars reduzieren. In der Praxis werden die Antennen dazu möglichst nah beieinander unter einer gemeinsamen Linse positioniert. Bedingt durch den leichten Versatz der Antennen zum Linsenbrennpunkt kommt es zur Verkippung der Abstrahlrichtungen, die zu einem Leistungsverlust in der gemeinsamen Hauptstrahlrichtung führt.

Technologie

Eine neuartige Linse vom Institut für Hochfrequenztechnik und Elektronik (IHE) des KIT verringert diese Nachteile und liefert eine identische Hauptabstrahlrichtung für beide Antennen. Zunächst werden die Linsengeometrien entsprechend der Antennenkonfigurationen unabhängig voneinander konstruiert. Die entworfenen Linsen können identisch, aber auch mit unterschiedlichen Parametern, wie Durchmesser, Brennweite oder Form, ausgeführt sein. Die konstruierten Linsengeometrien werden dann ineinandergeschoben und zu einer Doppellinse verschmolzen, wodurch die separaten Antennen im jeweiligen dazugehörigen Brennpunkt der Doppellinse liegen. Gefertigt werden die Doppellinsen analog zu klassischen Linsen durch Spritzguss, CNC-Fräsen oder 3D-Druck, meist aus Kunststoff.

Vorteile

Die Doppellinse erzeugt einen eindeutigen Hauptstrahl mit verbesserter Sendeleistung und mit deutlich reduziertem Leistungsverlust durch Strahlverkippung. Im Vergleich zu klassischen Linsen ist das Antennendesign zudem flexibler. Darüber hinaus ist die neue Doppellinse ohne weiteres in bestehende Radarsysteme integrierbar.

Optionen für Unternehmen

Unterschiedliche Designs der Doppellinse wurden am Institut für Hochfrequenz-Anwendungen bereits getestet. Das KIT sucht Lizenznehmer zum industriellen Einsatz, insbesondere im Automobilbereich oder in der Industrieautomatisierung.

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Ihr Ansprechpartner für dieses Angebot

Dr.-Ing. Philipp Scherer, Karlsruher Institut für Technologie (KIT)
Innovationsmanager Mobilität, Innovations- und Relationsmanagement (IRM)
Telefon: +49 721 608-28460

E-Mail: philipp.scherer@kit.edu

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