Automotive-Radar Forscher charakterisieren erstmals Antennen im D-Band

Redakteur: Sven Prawitz

Forscher haben erstmals Frequenzen im D-Band über die Luftschnittstelle (OTA) an einem Radarmodul demonstriert und vollständig sowohl 2D als auch 3D vermessen.

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Die Anwendungsfälle für Radarsensoren nehmen zu. Zum Frontradar kommen nun auch Sensoren in den Ecken und Seiten von Fahrzeugen zum Einsatz.
Die Anwendungsfälle für Radarsensoren nehmen zu. Zum Frontradar kommen nun auch Sensoren in den Ecken und Seiten von Fahrzeugen zum Einsatz.
(Bild: NXP)

Neben dem 5-G-System und die dazugehörigen Komponenten für die Millimeterwellen sind es auch die Antennensysteme und HF-Transceiver für künftige Drahtlos- und Automotive-Radar-Anwendungen, die beim Test nicht unkritisch sind. Dazu gehören in erster Linie die hohen Betriebsfrequenzen, die höhere Anzahl an Antennen und der Umstand, dass die verwendeten Module über keine externen HF-Anschlüsse verfügen. Sie lassen sich folglich nicht leitungsgebunden testen. Einzig über die Luftschnittstelle in einer geschirmten Umgebung ist der Test möglich.

Der sogenannte OTA-Test (Over the Air) wurde von den Messtechnik-Experten von Rohde & Schwarz und von IHP (Innovations for High Performance Microelectronics des Leibniz-Institut für innovative Mikroelektronik) haben das Messverfahren in den Sub-THz-Bereich übertragen und demonstrierten erstmals vollständige 2-D- und 3-D-OTA-Messungen an einem Radarmodul bei Frequenzen im D-Band.

Gruppenantennen mit höherer Bandbreite

IHP testete vier unterschiedliche Prüflinge, basierend auf dem gleichen D-Band-Radar-Transceiver-Chipset, jedoch mit unterschiedlichen Antennenstrukturen. Sie umfassten auf dem Chip integrierte (On-Chip-)Patchantennen, ausgeführt als Einzelantennen und als übereinander angeordnete Antennen mit entsprechender Belüftung sowie einer On-Chip-Gruppenantenne. Mithilfe der OTA-Charakterisierung ließ sich nachweisen, dass die Ausführungen als Mehrfach- bzw. Gruppenantenne eine höhere Bandbreite liefern als die Einzelantenne.

Die Leistungsfähigkeit der verschiedenen Prüflinge wurde durch Messungen in einem Kugelkoordinatensystem mit zwei unterschiedlichen Messeinstellungen ermittelt. Durch Vergrößerung der Elevationsschrittweite von 1° auf 5° (Verringerung der Anzahl der Abtastpunkte) ließ sich die Gesamt-Testzeit für einen Prüfling von 70 auf zwölf Minuten reduzieren. Dabei verglichen die Forscher die unterschiedlichen Prüflings-Designs anhand der gewonnenen Messdaten und konnten so die Auswirkung des endlichen Reflektorbereichs auf das Sichtfeld (Field of View) eines Automotive-Radarsensors analysieren.

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