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DE102024207505A1 - Photonic radar with multi-chip usage - Google Patents

Photonic radar with multi-chip usage

Info

Publication number
DE102024207505A1
DE102024207505A1 DE102024207505.1A DE102024207505A DE102024207505A1 DE 102024207505 A1 DE102024207505 A1 DE 102024207505A1 DE 102024207505 A DE102024207505 A DE 102024207505A DE 102024207505 A1 DE102024207505 A1 DE 102024207505A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
circuit
radar
semiconductor circuit
photonic
signal
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
DE102024207505.1A
Other languages
German (de)
Inventor
Heiko Gustav Kurz
Thomas Gisder
Marc-Michael Meinecke
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Volkswagen AG
Original Assignee
Volkswagen AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Volkswagen AG filed Critical Volkswagen AG
Priority to DE102024207505.1A priority Critical patent/DE102024207505A1/en
Publication of DE102024207505A1 publication Critical patent/DE102024207505A1/en
Pending legal-status Critical Current

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    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01SRADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S7/00Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00
    • G01S7/02Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00 of systems according to group G01S13/00
    • G01S7/03Details of HF subsystems specially adapted therefor, e.g. common to transmitter and receiver
    • G01S7/032Constructional details for solid-state radar subsystems
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
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    • G01S13/00Systems using the reflection or reradiation of radio waves, e.g. radar systems; Analogous systems using reflection or reradiation of waves whose nature or wavelength is irrelevant or unspecified
    • G01S13/88Radar or analogous systems specially adapted for specific applications
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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Radarkopfeinrichtung (300, 300-n) für ein photonisches Radarsystem, bei dem eine Signalübertragung zwischen einer Zentralstation und der Radarkopfeinrichtung (300, 300-n) mittels eines modulierten über mindestens ein optisches Übertragungsmedium übertragenen Trägersignals erfolgt, umfassend
eine Leiterplatte (600'),
eine mit der Leiterplatte (600') gekoppelte integrierte photonische Halbleiterschaltung (700, 700', 700'', 700''', 700'''', 700''''') und
eine mit der Leiterplatte (600') gekoppelte integrierte elektronische Halbleiterschaltung (800, 800', 800'', 800''', 800'''', 800'''''),
dadurch gekennzeichnet, dass
die integrierte photonische Halbleiterschaltung (700, 700', 700'', 700''', 700'''', 700''''') mindestens ein photonisches Koppelelement zum Einkoppeln eines optischen Signals in die integrierte photonische Halbleiterschaltung (700, 700', 700'', 700''', 700'''', 700''''') und einen Signalausgang (740) umfasst, und die integrierte photonische Halbleiterschaltung (700, 700', 700'', 700''', 700 '''', 700''''') auf der Leiterplatte (600') so angeordnet ist, dass der Signalausgang (740) der integrierten photonischen Halbleiterschaltung (700, 700', 700'', 700''', 700'''', 700''''') signaltechnisch mit einem Signaleingang der integrierten elektronischen Halbleiterschaltung (800, 800', 800'', 800''', 800'''', 800''''') gekoppelt ist.
The invention relates to a radar head assembly (300, 300-n) for a photonic radar system, in which signal transmission between a central station and the radar head assembly (300, 300-n) takes place by means of a modulated carrier signal transmitted via at least one optical transmission medium, comprising
a printed circuit board (600'),
an integrated photonic semiconductor circuit (700, 700', 700'', 700'''', 700'''', 700''''') coupled to the printed circuit board (600') and
an integrated electronic semiconductor circuit coupled to the printed circuit board (600') (800, 800', 800'', 800'''', 800'''', 800''''),
characterized by the fact that
The integrated photonic semiconductor circuit (700, 700', 700'', 700'''', 700'''', 700'''') comprises at least one photonic coupling element for coupling an optical signal into the integrated photonic semiconductor circuit (700, 700', 700'''', 700'''', 700'''''') and a signal output (740), and the integrated photonic semiconductor circuit (700, 700', 700'''', 700'''', 700'''''') is arranged on the circuit board (600') such that the signal output (740) of the integrated photonic semiconductor circuit (700, 700', 700'', 700'''', 700'''', 700'''''') is connected to a signal input of the integrated electronic semiconductor circuit. (800, 800', 800'', 800'''', 800'''', 800'''') is coupled.

Description

Die Erfindung betrifft als Sender- und/oder Empfängermodule ausgebildete Radarkopfeinrichtungen von photonischen Radarsystemen, die für ein Umfelderfassung, insbesondere von Fahrzeugen, eingesetzt werden, insbesondere die schaltungstechnische Ausbildung der Radarkopfeinrichtungen.The invention relates to radar head devices designed as transmitter and/or receiver modules of photonic radar systems, which are used for environmental detection, in particular of vehicles, and in particular to the circuit design of the radar head devices.

Bei einem photonischen Radarsystem wird die auszusende Radarsignalinformation in einer Zentralstation erzeugt und die erfassten Radarechoinformationen in der Zentralstation ausgewertet. Eine Übertragung der auszusende Radarsignalinformation und der erfassten Radarechoinformationen erfolgt jeweils optisch mittels eines optischen Trägersignals, auf das die auszusende Radarsignalinformation bzw. die erfassten Radarechoinformationen moduliert sind.In a photonic radar system, the radar signal information to be transmitted is generated in a central station, and the acquired radar echo information is evaluated in the central station. The transmission of the radar signal information to be transmitted and the acquired radar echo information is carried out optically using an optical carrier signal onto which the transmitted radar signal information and the acquired radar echo information are modulated.

Eine als Sendermodul ausgebildete Radarkopfeinrichtung wandelt die übermittelte auszusendende Radarsignalinformation in ein elektromagnetisches Radarsignal und sendet dieses über eine hiermit gekoppelte Antenne aus. Eine als Empfängermodul ausgebildete Radarkopfeinrichtung empfängt über eine mit der Radarkopfeinrichtung gekoppelte Antenne reflektiertes elektromagnetisches Radarsignal. Das Empfängermodul extrahiert hieraus die Radarechoinformation und moduliert diese auf das Trägersignal für die Rückübertragung zu der Zentralstation.A radar head unit configured as a transmitter module converts the transmitted radar signal information into an electromagnetic radar signal and transmits it via an antenna coupled to it. A radar head unit configured as a receiver module receives the reflected electromagnetic radar signal via an antenna coupled to the radar head unit. The receiver module extracts the radar echo information from this signal and modulates it onto the carrier signal for transmission back to the central station.

Um eine hohe Winkelauflösung zu erreichen, weisen photonische Radarsysteme in der Regel eine Vielzahl von Radarkopfeinrichtungen auf, die als Sender- und/oder Empfängermodule ausgebildet sind und in einer als Antennenarray bezeichneten Anordnung beabstandet zueinander angeordnet sind. Die erreichbare Auflösung wird im Wesentlichen durch die geometrische Größe, d.h. die Abmessungen des Antennenarrays festgelegt. Die Erzeugung aller auszusendenden Radarsignalinformationen und die Auswertung aller erfasster Radarechoinformationen erfolgt gemeinsam in der Zentralstation. Die Verwendung eines optischen Trägersignal für die Signalübertragung von der Zentralstation zu den Radarkopfeinrichtungen und umgekehrt ermöglichst es, die Signale phasenstarr zu übermitteln. Wird hiervon gebraucht gemacht, so spricht man von einer kohärenten Auswertung.To achieve high angular resolution, photonic radar systems typically employ a multitude of radar head units, configured as transmitter and/or receiver modules, arranged at intervals from one another in an array known as an antenna array. The achievable resolution is primarily determined by the geometric size, i.e., the dimensions, of the antenna array. The generation of all transmitted radar signal information and the processing of all acquired radar echo information are performed simultaneously at the central station. The use of an optical carrier signal for signal transmission between the central station and the radar head units enables phase-locked signal transmission. When this is employed, it is referred to as coherent processing.

Aus dem Stand der Technik sind photonische Radarsysteme der eingangs genannten Art bekannt. Da die Signalübertragung zwischen der Zentralstation und der entsprechenden Radarkopfeinrichtung optisch erfolgt, benötigt jede Radarkopfeinrichtung eine photonische Halbleiterschaltung. Das abgestrahlte elektromagnetische Radarsignal liegt hingegen in einem Frequenzbereich, für dessen Verarbeitung, z.B. Verstärkung, elektronische Halbleiterschaltungen benötigt werden.Photonic radar systems of the type mentioned above are known from the prior art. Since the signal transmission between the central station and the corresponding radar head is optical, each radar head requires a photonic semiconductor circuit. The emitted electromagnetic radar signal, however, lies in a frequency range for which electronic semiconductor circuits are required for processing, e.g., amplification.

Die DE 10 2017 221 257 A1 beschreibt beispielhaft ein solches Radarsystem.The DE 10 2017 221 257 A1 describes an example of such a radar system.

Auch die DE 10 2016 210 771 B3 zeigt ein Radarsystem mit optischer Signalübertragung, jedoch sind zumindest einige der Antenneneinrichtungen nur indirekt über andere Antenneneinrichtungen mit der Zentralstation verbunden.Even the DE 10 2016 210 771 B3 The diagram shows a radar system with optical signal transmission, however, at least some of the antenna installations are only indirectly connected to the central station via other antenna installations.

Aus der DE 10 2022 201 447 A sind Radarsensorvorrichtungen bekannt, bei denen die Sende- und/oder Empfangseinrichtungen Schaltungen mit mindestens einer organischen Elektronikkomponente umfassen.From the DE 10 2022 201 447 A Radar sensor devices are known in which the transmitting and/or receiving devices comprise circuits with at least one organic electronic component.

Aus dem Stand der Technik sind sogenannte elektronisch-photonisch kointegrierte Chip oder Halbleiterschaltungen (EPIC) bekannt. Diese sind monolithisch ausgebildet und umfassen auf einem Wafer in Regionen mit Silizium auf einem Isolator (silicon-on-Insulator) photonische Bauelemente und in Regionen mit Festkörpersilizium (bulk silicon) elektronische Bauelemente.Electronically-photonically cointegrated chips or semiconductor circuits (EPICs) are known from the prior art. These are monolithic and comprise photonic devices in regions with silicon on an insulator (silicon-on-insulator) and electronic devices in regions with solid-state silicon (bulk silicon) on a wafer.

Der technologische Aufwand diese EPIC-Chips herzustellen ist sehr groß.The technological effort required to manufacture these EPIC chips is very high.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde Radarkopfeinrichtungen für photonische Radarsysteme und photonische Radarsysteme, die einfacher, insbesondere ressourcensparender herzustellen sind, zu schaffen.The invention is based on the objective of creating radar head devices for photonic radar systems and photonic radar systems that are simpler, and in particular more resource-efficient, to manufacture.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Radarkopfeinrichtung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 und ein Radarsystem mit den Merkmalen des Patentanspruchs 10 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.The problem is solved according to the invention by a radar head assembly with the features of claim 1 and a radar system with the features of claim 10. Advantageous embodiments are described in the dependent claims.

Der Erfindung liegt die Idee zugrunde, auf einer Leiterplatte einen photonischen Halbleiterchip mit einem elektronischen Halbleiterchip informationstechnisch zu koppeln. Die beiden Halbleiterchips können dann in getrennten Prozessen hergestellt. werden. Hierdurch ist es möglich für jeden Typ von Halbleiterchip, d.h. für photonische Halbleiterchips als auch elektronische Halbleiterchips, die optimale Herstellungstechnologie verwenden zu können. Da für photonische Halbleiterbauelemente die optischen Wellenlängen eine Begrenzung bei den Strukturgröße bedingen, können Strukturen von elektronischen Bauelementen sehr viel kleiner ausgebildet werden. Dieses führt unter anderem dazu, dass ein Ressourcenverbrauch an Halbleitermaterial deutlich verringert werden kann, da die elektronischen Halbleiterschaltungen mit sehr viel kleineren Strukturgrößen erzeugt werden können. Für jede benötigte Strukturgröße können die optimalen Technologien eingesetzt werden. Fener können Skalierungseffekte genutzt werden, da sowohl photonische Halbleiterchips für die Signalübertragung mittels optische Trägersignale als auch elektronische Chips zur Verarbeitung elektromagnetischer Signale im Gigahertz-Bereich in anderen technischen Bereichen, wie der Telekommunikation eingesetzt werden.The invention is based on the idea of coupling a photonic semiconductor chip with an electronic semiconductor chip on a printed circuit board. The two semiconductor chips can then be manufactured in separate processes. This makes it possible to use the optimal manufacturing technology for each type of semiconductor chip, i.e., for both photonic and electronic semiconductor chips. Since the optical wavelengths of photonic semiconductor devices limit the feature size, the structures of electronic devices can be made much smaller. This leads, among other things, to a reduction in the resource consumption of semiconductor material. The cost can be significantly reduced because electronic semiconductor circuits can be manufactured with much smaller feature sizes. The optimal technologies can be used for each required feature size. Furthermore, scaling effects can be exploited, since both photonic semiconductor chips for signal transmission via optical carrier signals and electronic chips for processing electromagnetic signals in the gigahertz range are used in other technical fields, such as telecommunications.

Geschaffen wird eine Radarkopfeinrichtung für ein photonisches Radarsystem, bei dem eine Signalübertragung zwischen einer Zentralstation und der Radarkopfeinrichtung mittels modulierter über mindestens ein optisches Übertragungsmedium übertragenen Trägersignals erfolgt, umfassend
eine Leiterplatte,
eine mit der Leiterplatte gekoppelte integrierte photonische Halbleiterschaltung und eine mit der Leiterplatte gekoppelte integrierte elektronische Halbleiterschaltung,
dadurch gekennzeichnet, dass
die integrierte photonische Halbleiterschaltung mindestens ein photonisches Koppelelement zum Einkoppeln eines optischen Signals in die integrierte photonische Halbleiterschaltung und einen Signalausgang umfasst, und die integrierte photonische Halbleiterschaltung auf der Leiterplatte so angeordnet ist, dass der Signalausgang der integrierten photonischen Halbleiterschaltung signaltechnisch mit einem Signaleingang der integrierten elektronischen Halbleiterschaltung gekoppelt ist.
A radar head unit for a photonic radar system is created, in which signal transmission between a central station and the radar head unit takes place by means of a modulated carrier signal transmitted via at least one optical transmission medium, comprising
a circuit board
an integrated photonic semiconductor circuit coupled to the circuit board and an integrated electronic semiconductor circuit coupled to the circuit board,
characterized by the fact that
The integrated photonic semiconductor circuit comprises at least one photonic coupling element for coupling an optical signal into the integrated photonic semiconductor circuit and a signal output, and the integrated photonic semiconductor circuit is arranged on the circuit board such that the signal output of the integrated photonic semiconductor circuit is coupled to a signal input of the integrated electronic semiconductor circuit.

Ferner wird ein photonisches Radarsystem mit einer Zentralstation und mindestens einer Radarkopfeinrichtung der eingangs genannten Art geschaffen, wobei die Zentralstation zum Erzeugen der auszusendenden Radarsignalinformation und Modulieren eines optischen Trägersignal gemäß der auszusendenden Radarsignalinformation und zum Auswerten der erfassten Radarechoinformation ausgebildet ist, die von der mindestens einen Radarkopfeinrichtung auf das von der Zentralstation bereitgestellte optische Trägersignal oder ein weiteres von der Zentralstation bereitgestelltes optische Trägersignal moduliert ist, wobei die mindestens eine Radarkopfeinrichtung mittels mindestens eines optischen Übertragungsmediums mit der mindestens einen Radarkopfeinrichtung verbunden istFurthermore, a photonic radar system is created with a central station and at least one radar head of the type mentioned above, wherein the central station is configured to generate the radar signal information to be transmitted and to modulate an optical carrier signal according to the radar signal information to be transmitted and to evaluate the detected radar echo information, which is modulated by the at least one radar head onto the optical carrier signal provided by the central station or another optical carrier signal provided by the central station, wherein the at least one radar head is connected to the at least one radar head by means of at least one optical transmission medium.

Durch die Trennung von integrierter photonischer Halbleiterschaltung und integrierter elektronischer Halbleiterschaltung, kann die thermische Belastung der optischen Bauteile deutlich verringert werden. Ferner kann eine Kühlung der elektronischen Komponenten der integrierten elektronischen Halbleiterschaltung gezielter erreicht werden. Eine Wärmeableitung kann beispielweise über die Leiterplatte erfolgen. Alternativ kann ein Kühlkörper nur mit der integrierten elektronischen Halbleiterschaltung gekoppelt werden.By separating the integrated photonic semiconductor circuitry from the integrated electronic semiconductor circuitry, the thermal stress on the optical components can be significantly reduced. Furthermore, cooling of the electronic components of the integrated electronic semiconductor circuitry can be achieved more effectively. Heat dissipation can be accomplished, for example, via the circuit board. Alternatively, a heat sink can be coupled only to the integrated electronic semiconductor circuitry.

Eine integrierte Halbleiterschaltung ist eine auf einem Wafer ausgebildet integrierte Schaltung. Eine solche integrierte Halbleiterschaltung wird auch als Chip, integrierte Chip oder Halbleiterschaltungs-Chip bezeichnet.An integrated semiconductor circuit is a circuit integrated onto a wafer. Such an integrated semiconductor circuit is also referred to as a chip, integrated chip, or semiconductor circuit chip.

Vorzugsweis werden die integrierte phontonische Halbleiterschaltung und die integrierte elektronische Halbleiterschaltung auf Basis verschiedener Halbleitertechnologien hergestellt. Beispielsweise kann die elektronische Halbleiterschaltung mittels eines CMOS-Prozesses in mit Silizium als Halbleitermaterial gefertigt sein, wohin gegen die photonische Halbleiterschaltung mittels organischer Komponenten ausgebildet ist.Preferably, the integrated photonic semiconductor circuit and the integrated electronic semiconductor circuit are manufactured using different semiconductor technologies. For example, the electronic semiconductor circuit can be manufactured using a CMOS process with silicon as the semiconductor material, whereas the photonic semiconductor circuit is formed using organic components.

Ebenso können unterschiedliche an die verschiedenen Strukturgrößen angepasste Prozesse verwendet werden.
Insbesondere kann hierüber eine Reduzierung der Gesamtgröße der Radarkopfeinrichtung erreicht werden, da die elektronischen Komponenten sehr mit sehr viel kleineren Strukturgrößen gefertigt werden können als photonische Bauelemente.
Similarly, different processes adapted to the different structure sizes can be used.
In particular, this allows for a reduction in the overall size of the radar head assembly, since the electronic components can be manufactured with much smaller feature sizes than photonic components.

Die Radarkopfeinrichtung kann als Sendermodul und/oder als Empfängermodul ausgebildet sein.The radar head assembly can be designed as a transmitter module and/or as a receiver module.

Bei einer Ausführungsform findet die Wandlung der von der Zentralstation übermittelten Signalinformation, insbesondere der auszusendenden Radarsignalinformation, in ein elektrisches Signal in der integrierten photonischen Halbleiterschaltung statt. Mit einer solchen integrierten photonischen Halbleiterschaltung kann jede integrierte elektronische Halbleiterschaltung kombiniert werden. Ein Ausführungsform sieht somit vor, dass die integrierte photonische Halbleiterschaltung eine Photodiode umfasst, die mit einem elektrischen Signalausgang verbunden ist und wobei die signaltechnische Kopplung der integrierten photonischen Halbleiterschaltung mit einem Signaleingang der integrierten elektronischen Halbleiterschaltung mittels einer leitenden Verbindung auf der Leiterplatte ausgebildet ist.In one embodiment, the conversion of the signal information transmitted by the central station, in particular the radar signal information to be transmitted, into an electrical signal takes place in the integrated photonic semiconductor circuit. Any integrated electronic semiconductor circuit can be combined with such an integrated photonic semiconductor circuit. One embodiment thus provides that the integrated photonic semiconductor circuit comprises a photodiode connected to an electrical signal output, and that the signal coupling of the integrated photonic semiconductor circuit to a signal input of the integrated electronic semiconductor circuit is formed by means of a conductive connection on the circuit board.

Die integrierte elektronische Halbleiterschaltung für einen Sendermodul umfasst vorzugsweise eine mit dem Signaleingang gekoppelte Frequenzvervielfachungsschaltung und eine Verstärkerschaltung, wobei die Verstärkerschaltung mit einem Antennenausgang gekoppelt ist. Bei einer solchen Ausführungsform kann die auszusendende Radarsignalinformation in der Zentraleinheit mit einer um einen Faktor geringeren Frequenz erzeugt und auf das Trägersignal moduliert werden, als die eigentlich zur Abstrahlung des Radarsignals verwendete Frequenz beträgt. Hierdurch kann eine benötigte Bandbreite auf der optischen Übertragungsstecke sowie für die Wandlung von dem optischen in das elektrische Signal reduziert werden. Eine erste Frequenzverdoppelung erfolgt vorzugsweise beim Wandeln von dem optischen in das elektrische Signal.The integrated electronic semiconductor circuit for a transmitter module preferably comprises a frequency multiplier circuit coupled to the signal input and an amplifier circuit, wherein the amplifier circuit is coupled to an antenna output. In such an embodiment, the radar signal information to be transmitted can be generated in the central unit at a frequency that is a factor lower and modulated onto the carrier signal than the actual frequency. The frequency used to transmit the radar signal is [missing information]. This reduces the bandwidth required on the optical transmission path as well as for the conversion from the optical to the electrical signal. A first frequency doubling preferably occurs during the conversion from the optical to the electrical signal.

Um eine Rückübertragung zu der Zentralstation zu gewährleisten, ist bei einer Ausführungsform vorgesehen, dass die integrierte photonische Halbleiterschaltung eine elektronisch steuerbare optische Modulatorschaltung umfasst, die mit einem elektrischen Modulationssignaleingang verbunden ist, wobei ein photonischer Ausgang der optischen Modulatorschaltung mit einem weiteren photonischen Koppelelement photonisch verbunden ist und ein photonischer Eingang der optischen Modulatorschaltung mit dem mindestens einen photonischen Koppelelement oder einem weiteren photonischen Koppelelement photonisch verbunden ist.To ensure a return transmission to the central station, one embodiment provides that the integrated photonic semiconductor circuit comprises an electronically controllable optical modulator circuit connected to an electrical modulation signal input, wherein a photonic output of the optical modulator circuit is photonically connected to another photonic coupling element and a photonic input of the optical modulator circuit is photonically connected to the at least one photonic coupling element or another photonic coupling element.

Zu einer als Empfängermodul ausgebildeten Radarkopfeinrichtung wird vorzugsweis einerseits das Trägersignal mit der aufmodulierten zu übertragenden Radarsignalinformation übermittelt, welches von der integrierten photonischen Halbleiterschaltung in ein elektronisches Signal gewandelt wird, um die im einem Radarecho enthaltene Information mittels eines Mischprozesses in der integrierten elektronischen Halbleiterschaltung in eine Zwischenfrequenz umsetzen zu können. Zusätzlich wird der integrierten photonischen Halbleiterschaltung eines solchen Empfängermoduls in einer Ausführungsform ein weiteres optisches Trägersignal bereitgestellt und in einer weiteren optischen Koppelschaltung in die integrierte photonische Halbleiterschaltung eingekoppelt und einer optischen Modulatorschaltung zugeführt, mittels der die Radarechoinformation, die von einer integrierten elektronischen Halbleiterschaltung bereitgestellt wird, auf das weitere optische Trägersignal moduliert wird. Das modulierte weitere optische Trägersignal wird über die weitere Koppeleinrichtung für die Übertragung zur der Zentraleinrichtung aus der integrierten photonischen Halbleiterschaltung ausgekoppelt. Eine Ausführungsform sieht daher vor, dass die integrierte photonische Halbleiterschaltung eine elektronisch steuerbare optische Modulatorschaltung umfasst, die mit einem elektrischen Modulationssignaleingang verbunden ist, wobei ein photonischer Ausgang der Modulatorschaltung mit einem weiteren photonischen Koppelelement photonisch verbunden ist und eine photonischer Eingang der Modulatorschaltung mit dem mindestens einen photonischen Koppelelement oder einem weiteren photonischen Koppelelement photonisch verbunden ist.Preferably, a radar head designed as a receiver module receives the carrier signal with the modulated radar signal information to be transmitted. This carrier signal is converted into an electronic signal by the integrated photonic semiconductor circuit. This electronic signal is then used to convert the information contained in the radar echo into an intermediate frequency via a mixing process within the integrated electronic semiconductor circuit. In one embodiment, an additional optical carrier signal is provided to the integrated photonic semiconductor circuit of such a receiver module. This signal is coupled into the integrated photonic semiconductor circuit via a further optical coupling circuit and fed to an optical modulator circuit. This modulator circuit modulates the radar echo information provided by the integrated electronic semiconductor circuit onto the additional optical carrier signal. The modulated optical carrier signal is then extracted from the integrated photonic semiconductor circuit via the additional coupling circuit for transmission to the central unit. One embodiment therefore provides that the integrated photonic semiconductor circuit comprises an electronically controllable optical modulator circuit connected to an electrical modulation signal input, wherein a photonic output of the modulator circuit is photonically connected to another photonic coupling element and a photonic input of the modulator circuit is photonically connected to the at least one photonic coupling element or another photonic coupling element.

Die integrierte photonische Halbleiterschaltung umfasst somit vorzugsweise eine weiteres optisches Koppelelement, um einerseits ein optisches Trägersignal eines weiteren optischen Übertragungsmediums in die integrierte photonische Halbleiterschaltung einzukoppeln und zu der Modulatorschaltung zu leiten und andererseits das modulierte optische Trägersignal aus der photonischen Halbleiterschaltung auszukoppeln.The integrated photonic semiconductor circuit thus preferably includes a further optical coupling element to couple an optical carrier signal from another optical transmission medium into the integrated photonic semiconductor circuit and to direct it to the modulator circuit, and to couple the modulated optical carrier signal out of the photonic semiconductor circuit.

Bei einer als Empfängermodul ausgebildeten Radarkopfeinrichtung umfasst die integrierte elektronische Halbleiterschaltung vorzugsweise einen Antenneneingang, eine Eingangsverstärkerschaltung und eine Mischerschaltung, wobei der Antenneneingang mit einem Eingang der Eingangsverstärkerschaltung verbunden ist und ein Eingangsverstärkerschaltungsausgang mit einem Eingang der Mischerschaltung verbunden ist, und der Signaleingang mit einem weiteren Eingang der Mischerschaltung verbunden ist und ein Mischerschaltungsausgang mit einem elektrischen Signalausgang der integrierten elektronischen Halbleiterschaltung verbunden ist.In a radar head assembly designed as a receiver module, the integrated electronic semiconductor circuit preferably comprises an antenna input, an input amplifier circuit and a mixer circuit, wherein the antenna input is connected to an input of the input amplifier circuit and an input amplifier circuit output is connected to an input of the mixer circuit, and the signal input is connected to another input of the mixer circuit and a mixer circuit output is connected to an electrical signal output of the integrated electronic semiconductor circuit.

Bei einer alternativen Ausgestaltung wird in die integrierte photonische Halbleiterschaltung das optische Trägersignal des Übertragungsmediums eingekoppelt und durch die integrierte photonische Halbleiterschaltung geführt. Die elektrische Wandlung geschieht nur auf der integrierten elektronischen Halbleiterschaltung, deren Signaleingang als Wandler, insbesondere Photodiode, ausgeführt ist. Bei dieser Ausführungsform wird die integrierte elektronische Halbleiterschaltung bezüglich der integrierten photonischen Halbleiterschaltung ausgerichtet, so dass das aus der photonischen Halbleiterschaltung austretende optische Signal auf den als Wandler, insbesondere als Photodiode, ausgebildeten Signaleingang gerichtet ist. Ein Teil des optischen Signals kann auch bei einer solchen Ausführungsform auf eine optische Modulatorschaltung in der integrierten photonischen Halbleiterschaltung geführt sein.In an alternative embodiment, the optical carrier signal of the transmission medium is coupled into the integrated photonic semiconductor circuit and passed through it. The electrical conversion takes place only on the integrated electronic semiconductor circuit, whose signal input is configured as a converter, in particular a photodiode. In this embodiment, the integrated electronic semiconductor circuit is aligned with respect to the integrated photonic semiconductor circuit so that the optical signal exiting the photonic semiconductor circuit is directed towards the signal input configured as a converter, in particular a photodiode. A portion of the optical signal can also be routed to an optical modulator circuit within the integrated photonic semiconductor circuit in this embodiment.

Bei dieser alternativen Ausgestaltung ist der Signaleingang der integrierten elektronischen Halbleiterschaltung somit als Wandler, insbesondere als Photodiode, ausgebildet. Bei dieser Alternative ist eine vollkommene Trennung der elektronischen Bauelemente von den photonischen Bauelementen realisierbar, es ist jedoch eine präzise Ausrichtung der integrierten photonischen Halbleiterschaltung und der elektronischen Halbleiterschaltung auf der Leiterplatte erforderlich.In this alternative design, the signal input of the integrated electronic semiconductor circuit is configured as a converter, specifically a photodiode. With this alternative, complete separation of the electronic components from the photonic components is achievable; however, precise alignment of the integrated photonic semiconductor circuit and the electronic semiconductor circuit on the circuit board is required.

Nachfolgend wird die Erfindung unter Bezugnahme auf eine Zeichnung näher erläutert.

  • 1 zeigt einen schematischen Aufbau eines als MIMO-Radar ausgebildeten photonischen Radars;
  • 2a bis 2c zeigen eine Anordnung der als Sender- und/oder Empfängermodule ausgebildeten Radarkopfeinrichtungen an einem Kraftfahrzeug;
  • 3 eine schematische Ansicht einer als Sendermodul ausgebildeten Radarkopfeinrichtung;
  • 4 eine schematische Ansicht einer als Empfängermodul ausgebildeten Radarkopfeinrichtung;
  • 5 eine schematische Ansicht einer weitern als Sendermodul ausgebildeten Radarkopfeinrichtung;
  • 6 eine schematische Ansicht einer weiteren als Empfängermodul ausgebildeten Radarkopfeinrichtung; und
  • 7 eine schematische Ansicht noch einer weiteren als Empfängermodul ausgebildeten Radarkopfeinrichtung.
The invention is explained in more detail below with reference to a drawing.
  • 1 shows a schematic diagram of a photonic radar designed as a MIMO radar;
  • 2a to 2c show an arrangement of radar head devices designed as transmitter and/or receiver modules on a motor vehicle;
  • 3 a schematic view of a radar head unit designed as a transmitter module;
  • 4 a schematic view of a radar head unit designed as a receiver module;
  • 5 a schematic view of a further radar head unit designed as a transmitter module;
  • 6 a schematic view of another radar head assembly designed as a receiver module; and
  • 7 a schematic view of yet another radar head unit designed as a receiver module.

In 1 ist schematisch ein photonisches Radarsystem 100 dargestellt. Dieses umfasst eine Zentralstation 200 und eine Vielzahl von Radarkopfeinrichtungen 300, 300-n, die als Sender- und/oder Empfängermodul ausgebildet sind. Die Zentralstation 200 und Radarkopfeinrichtungen 300, 300-n sind jeweils über zwei Lichtwellenleiter 401, 401-n, 501, 501-n individuell gekoppelt. Die Lichtwellenleiter 401, 401-n dienen als Übertragungsmedien 400 zum Übertragen optischer Signale von der Zentralstation 200 zu den Radarkopfeinrichtungen 300, 300-n. Die Lichtwellenleiter 501, 501-n dienen als Rückübertagungsmedien 500. Zusätzlich sind die Radarkopfeinrichtungen 300, 300-n vorzugsweise mit einer elektronischen Steuerleitung 460 und einer elektronischen Rückleitung 560 mit der Zentralstation 200 verbunden. Die elektronische Steuerleitung 460 und die elektronischen Rückleitung 560 können als ein Bussystem ausgebildet sein. Alternativ oder zusätzlich können die einzelnen Radarkopfeinrichtungen 300, 300-n auch jeweils mit einer individuellen Steuerleitung 460 und individuellen elektronischen Rückleitung 560 ausgebildet sein.In 1 A photonic radar system 100 is shown schematically. This system comprises a central station 200 and a plurality of radar head units 300, 300-n, which are configured as transmitter and/or receiver modules. The central station 200 and radar head units 300, 300-n are each individually coupled via two optical fibers 401, 401-n, 501, 501-n. The optical fibers 401, 401-n serve as transmission media 400 for transmitting optical signals from the central station 200 to the radar head units 300, 300-n. The optical fibers 501, 501-n serve as return transmission media 500. In addition, the radar head units 300, 300-n are preferably connected to the central station 200 by an electronic control line 460 and an electronic return line 560. The electronic control line 460 and the electronic feedback line 560 can be configured as a bus system. Alternatively or additionally, the individual radar head units 300, 300-n can each be configured with an individual control line 460 and an individual electronic feedback line 560.

Bei der hier beschriebenen Ausführungsform wird aus Gründen der Vereinfachung davon ausgegangen, dass alle Radarkopfeinrichtungen 300, 300-n mit einem Übertragungsmedium 400, 400-n und einem Rückübertragungsmedium 500 gekoppelt sind. Radarkopfeinrichtungen, die nur als Sendermodul ausgebildet sind, sind jedoch in der Regel nicht mit einem Rückübertragungsmedium gekoppelt. Als Empfängermodul ausgebildete Radarkopfeinrichtungen können auch noch mit einem weiteren optischen Übertagungsmedium gekoppelt sein, über das ein weiteres optisches Trägersignal für die Rückübertragung zugeführt werden kann. Diese „Vereinfachungen“ gelten auch für die übrigen hier beschriebenen Ausführungsformen. Radarkopfeinrichtungen können somit auch nur eine oder drei optische Anbindungen aufweisen, ohne dass dieses die beschriebene Lösung beeinträchtigt.For the sake of simplicity, in the embodiment described here, it is assumed that all radar head units 300, 300-n are coupled to a transmission medium 400, 400-n and a return transmission medium 500. Radar head units designed only as transmitter modules are generally not coupled to a return transmission medium. Radar head units designed as receiver modules can also be coupled to an additional optical transmission medium, through which a further optical carrier signal can be supplied for return transmission. These simplifications also apply to the other embodiments described here. Radar head units can therefore have only one or three optical connections without this affecting the described solution.

Nachgestellte Kleinbuchstaben -n ... stehen stellvertretend für natürliche Zahlen, um eine Abzählbarkeit und Unterscheidbarkeit der entsprechenden Objekte anzudeuten.Lowercase letters -n ... stand for natural numbers to indicate countability and distinguishability of the corresponding objects.

Bei der dargestellten Ausführungsform ist die Zentralstation 200 ausgebildet, abzustrahlende Radarsignalinformationen zu erzeugen, wobei dieses im dargestellten Beispiel beispielsweise mit einer um einen Faktor 8 geringeren Frequenz erfolgt als die Aussendung eines Radarsignals über eine Antenne 350, 350-n eines der entsprechend als Sendermodul ausgebildeten Radarkopfeinrichtungen 300, 300-n. Die Zentralstation 200 umfasst hierfür eine Steuereinrichtung 210, welche eine kohärente Lichtquelle 220, die vorzugsweise als Laser ausgebildet ist, steuert. In einem Umfelderfassungsbetriebszustand wird über eine Modulationseinrichtung 230 auf das von dem Laser 220 erzeugte mindestens eine optische Trägersignal eine Radarsignalinformation moduliert. Die Radarsignalinformation ist beispielsweise ein durch einen Faktor 8 dividiertes zur Abstrahlung vorgesehenes frequenzmoduliertes Dauerstrichsignal (engl. FMCW frequency modulated continuous wave). Die Modulationseinrichtung 230 ist beispielsweise als Mach-Zehnder-Modulator (MZM) ausgebildet. Das optische Signal wird über eine optische Steuereinrichtung 240 an eine Verteilereinrichtung 250 weitergeleitet. Die Verteilereinrichtung 250 umfasst bei der dargestellten Ausführungsform eine Eins-zu Mehrfachverteileinrichtung 251. Hierdurch wird das an dem Einfacheingang 252 eingekoppelte mindestens eine Trägersignal an die Radarkopfeinrichtungen 300, 300-n über die entsprechenden der Übertragungsmedien 400, 400-n übertragen, das mit den Mehrfachausgängen 255, 255-n verbunden sind. Die Übertragungsmedien 400, 400-n sind die optischen Lichtwellenleiter 401, 401-n, d.h. vorzugsweise optische Fasern 402, 402-n.In the illustrated embodiment, the central station 200 is configured to generate radar signal information for transmission, whereby, in the illustrated example, this occurs at a frequency eight times lower than the transmission of a radar signal via an antenna 350, 350-n of one of the radar head units 300, 300-n configured as transmitter modules. For this purpose, the central station 200 comprises a control unit 210, which controls a coherent light source 220, preferably configured as a laser. In an environment detection operating state, radar signal information is modulated onto the at least one optical carrier signal generated by the laser 220 via a modulation unit 230. The radar signal information is, for example, a frequency-modulated continuous wave (FMCW) signal intended for transmission, divided by a factor of eight. The modulation unit 230 is, for example, configured as a Mach-Zehnder modulator (MZM). The optical signal is forwarded via an optical control unit 240 to a distribution unit 250. In the illustrated embodiment, the distribution unit 250 comprises a one-to-multiple distribution unit 251. This transmits the at least one carrier signal coupled to the single input 252 to the radar head units 300, 300-n via the corresponding transmission media 400, 400-n, which are connected to the multiple outputs 255, 255-n. The transmission media 400, 400-n are the optical waveguides 401, 401-n, i.e., preferably optical fibers 402, 402-n.

Die Radarkopfeinrichtungen 300, 300-n weisen jeweils einen Fasereingang 305, 305-n auf, an dem die von der Zentralstation 200 kommende Faser 402-n angeschlossen ist. Das mindestens eine optische Trägersignal mit der aufmodulierten und abzustrahlenden Radarsignalinformation wird in die Radarkopfeinrichtung 300, 300-n eingekoppelt.The radar head units 300, 300-n each have a fiber input 305, 305-n, to which the fiber 402-n coming from the central station 200 is connected. The at least one optical carrier signal with the modulated and transmitted radar signal information is coupled into the radar head unit 300, 300-n.

In der Radarkopfeinrichtung 300, 300-n ist der Fasereingang 305, 305-n mit einem Faserausgang 395, 395-n optisch leitend gekoppelt, sodass zumindest ein Teil des zu der Radarkopfeinrichtung 300, 300-n über die als Übertragungsmedium 400, 400-n dienende Faser 402, 402-n übertragenen optischen Signals über die als Rückübertragungsmedium 500, 500-n dienende Faser 502, 502-n zu der Zentralstation 200 zurückübertragen wird. Es versteht sich, dass diese Rückkopplung bei Sendermodulen entfällt, die kein Rückübertragungsmedium aufweisen. Die als Rückübertragungsmedium 500, 500-n dienende Faser 502, 502-n ist mit dem entsprechenden Faserausgang 395, 395-n und der Detektionseinrichtung 260 der Zentralstation 200 verbunden.In the radar head assembly 300, 300-n, the fiber input 305, 305-n is optically coupled to a fiber output 395, 395-n, so that at least part of the optical signal transmitted to the radar head assembly 300, 300-n via the fiber 402, 402-n serving as transmission medium 400, 400-n is transmitted via the fiber 402, 402-n serving as return transmission medium 395, 395-n. The fiber 502, 502-n serving as the return transmission medium 500, 500-n is transmitted back to the central station 200. It is understood that this feedback is omitted for transmitter modules that do not have a return transmission medium. The fiber 502, 502-n serving as the return transmission medium 500, 500-n is connected to the corresponding fiber output 395, 395-n and the detection device 260 of the central station 200.

Das übertragene optische Signal kann in der Radarkopfeinrichtung 300, 300-n in ein elektronisches Signal gewandelt werden, wobei die Radarsignalinformation von dem mindestens einen Trägersignal getrennt wird. Die Radarsignalinformation wird in der Radarkopfeinrichtung 300, 300-n in der Regel verstärkt und häufig auch dessen Frequenz vervielfacht und dann als elektromagnetische Strahlung von der entsprechenden Antenne 350, 350-n der Radarkopfeinrichtung 300, 300-n als Radarsignal abgestrahlt.The transmitted optical signal can be converted into an electronic signal in the radar head unit 300, 300-n, whereby the radar signal information is separated from the at least one carrier signal. The radar signal information is typically amplified and often its frequency is also multiplied in the radar head unit 300, 300-n, and then emitted as electromagnetic radiation from the corresponding antenna 350, 350-n of the radar head unit 300, 300-n as a radar signal.

Die an einem Objekt in der Umgebung reflektiert elektromagnetische Strahlung wird als Radarechosignal ebenfalls von einer Antenne 350, 350-n einer der Radarkopfeinrichtungen 300, 300-n oder mehreren Antennen 350, 350-n mehrerer Radarkopfeinrichtungen 300, 300-n empfangen. In einem Mischprozess wird in der Regel aus dem Radarechosignal eine Radarechoinformation abgeleitet und als ein Zwischenfrequenzsignal erzeugt und bearbeitet und anschließend das durch die Radarkopfeinrichtung 300, 300-n transmittierte mindestens eine optische Trägersignal gemäß der Radarechoinformation moduliert und zu der Zentralstation 200 über das entsprechende Rückübertragungsmedium 500, 500-n zurückübertragen.The electromagnetic radiation reflected from an object in the vicinity is also received as a radar echo signal by an antenna 350, 350-n of one of the radar head units 300, 300-n or by several antennas 350, 350-n of several radar head units 300, 300-n. In a mixing process, radar echo information is usually derived from the radar echo signal and generated and processed as an intermediate frequency signal. Subsequently, the at least one optical carrier signal transmitted by the radar head unit 300, 300-n is modulated according to the radar echo information and transmitted back to the central station 200 via the corresponding return transmission medium 500, 500-n.

In der Zentralstation 200 wird in einer Detektionseinrichtung 260 beim Wandeln in ein elektronisches Signal die Radarechoinformation wieder von dem mindestens einen optischen Trägersignal getrennt und in ein elektrisches Signal überführt. Die über die verschiedenen Rückübertragungsmedien 500, 500-n erhaltenen Radarechoinformationen werden in einer Berechnungseinheit 270 der Zentralstation 200 gemeinsam ausgewertet, um eine Entfernung, eine Relativgeschwindigkeit und eine relative Winkelposition von einzelnen Objekten im Umfeld zu ermitteln. Bei der Weiterleitung an die Berechnungseinheit 270 können elektrische Signale in einer Digitalisierungseinrichtung 280 digitalisiert und in einer Aufbereitungseinrichtung 290 vorbearbeitet werden, beispielsweise einer Fouriertransformation unterzogen werden, die in speziellen Bausteinen realisiert sein kann.In the central station 200, the radar echo information is separated from the at least one optical carrier signal and converted into an electrical signal in a detection unit 260 during conversion into an electronic signal. The radar echo information received via the various return transmission media 500, 500-n is evaluated together in a processing unit 270 of the central station 200 to determine the distance, relative velocity, and relative angular position of individual objects in the environment. Upon transmission to the processing unit 270, electrical signals can be digitized in a digitizing unit 280 and pre-processed in a processing unit 290, for example, by undergoing a Fourier transform, which can be implemented in special modules.

In 2a bis 2c ist eine mögliche Verteilung der Radarkopfeinrichtungen mit ihren Antennen an einem Kraftfahrzeig 1000 schematisch dargestellt. Hiermit ist eine nahezu 360°-Umfelderfassung mit hoher Winkelauflösung möglich.In 2a to 2c Figure 1000 schematically illustrates a possible distribution of the radar head units with their antennas on a motor vehicle. This enables almost 360° surround detection with high angular resolution.

In 2a ist das Fahrzeug 1000 schematisch von seiner Vorderseite 1002 (2a), in 2b von seiner linken Seite 1004 und in 2c von seiner Rückseite 1006 gezeigt. Die rechte Fahrzeugseite ist hier nicht dargestellt, ist jedoch vorzugsweise analog zur linken Seite 1004 ausgebildet.In 2a The vehicle 1000 is shown schematically from its front 1002 ( 2a) , in 2b from his left side 1004 and in 2c The rear side is shown in section 1006. The right side of the vehicle is not shown here, but is preferably designed analogously to the left side in section 1004.

Dargestellt sind schematische kleine Antennensymbole 1100, welche Positionen von Radarkopfeinrichtungen kennzeichnen. An der Vorderseite 1002 des Fahrzeugs 1000 sind diese beispielsweise beabstandet zueinander an einer Unterkante 1012, einer Windschutzscheibe 1010 und an einer, von vorne betrachtet, linken Seitenkante 1014 der Windschutzscheibe im Wesentlichen vertikal beabstandet zueinander angeordnet. Zusätzlich sind entlang eines vorderen Stoßfängers 1020 horizontal zueinander beabstandet ebenfalls Radarkopfeinrichtungen 1100 angeordnet.The diagram shows schematic small antenna symbols 1100, which indicate the positions of radar head units. On the front 1002 of the vehicle 1000, these are arranged, for example, at intervals between them, on a lower edge 1012 of a windshield 1010 and on a left side edge 1014 of the windshield (viewed from the front), essentially vertically spaced apart. Additionally, radar head units 1100 are also arranged horizontally spaced apart along a front bumper 1020.

An der linken Fahrzeugseite 1004 des Fahrzeugs 1000, die in 2b dargestellt ist, sind horizontal voneinander beabstandet Radarkopfeinrichtungen 1100 entlang eines Schwellers 1050 sowie ebenfalls horizontal beabstandet zueinander Radarkopfeinrichtungen 1100 entlang einer Dachkante 1030 angeordnet. Zusätzlich sind im Wesentlichen vertikal zueinander beabstandet Radarkopfeinrichtungen entlang einer B-Säule 1040 beabstandet.On the left side of vehicle 1004 of vehicle 1000, which is in 2b As shown, radar head units 1100 are arranged horizontally spaced from each other along a sill 1050, and radar head units 1100 are also arranged horizontally spaced from each other along a roof edge 1030. In addition, radar head units are arranged essentially vertically spaced from each other along a B-pillar 1040.

An der Rückseite 1006, die in 2c dargestellt ist, sind die Antennensymbole 1100, die die Radarkopfeinrichtungen darstellen, entlang des hinteren Stoßfängers 1070 horizontal zueinander beabstandet sowie entlang einer unteren Seitenkante 1064 der Heckscheibe 1060 horizontal sowie vertikal zueinander beabstandet entlang der, von hinten gesehen, linken Seitenkante 1066 der Heckscheibe 1060 angeordnet.On the reverse side 1006, which are in 2c As shown, the antenna symbols 1100, which represent the radar head devices, are arranged horizontally spaced apart from each other along the rear bumper 1070 and horizontally and vertically spaced apart from each other along a lower side edge 1064 of the rear window 1060 along the left side edge 1066 of the rear window 1060 when viewed from the rear.

Der Betriebszustand der Umfelderfassung ist hier nur vereinfacht und knapp dargestellt und ist dem Fachmann für ein photonisches Radarsystem mit einer Mehrzahl von Radarkopfeinrichtungen, die als Sende- und/oder Empfangsmodul ausgebildet sind, bekannt.The operating state of the environmental detection system is only simplified and briefly presented here and is known to those skilled in the art for a photonic radar system with a plurality of radar head devices designed as transmitting and/or receiving modules.

Eine Ausgestaltung der Radarkopfeinrichtungen als Sendermodul oder als Empfängermodul wird anhand der nachfolgenden Figuren exemplarisch erläutert. Es sind auch Ausführungsformen möglich, bei denen Komponenten der hier exemplarisch beschriebenen Ausführungsformen kombiniert sind, um als Sender- und Empfängermodul ausgebildete Radarkopfeinrichtungen auszubilden. Gekennzeichnet sind die Radarkopfeinrichtungen dadurch, dass diese getrennt ausgebildete integrierte Halbleiterschaltungen (Chips) für photonische Bauelemente und elektronische Bauelemente umfassen.One embodiment of the radar head assembly as a transmitter module or as a receiver module is explained by way of example with reference to the following figures. It is also possible to combine components of the embodiments described here as examples to form radar head assemblies configured as both transmitter and receiver modules. These radar head assemblies are characterized by the fact that they incorporate separately configured integrated semiconductors. circuits (chips) for photonic components and electronic components are included.

In 3 ist schematisch eine als Sendermodul ausgebildete Radarkopfeinrichtung 300 dargestellt. Dies umfasst eine Leiterplatte 600. Auf der Leiterplatte 600 sind eine integrierte photonische Halbleiterschaltung 700 und eine integerste elektronische Halbleiterschaltung 800 angeordnet, die wirktechnisch mittels der Leiterplatte 600 miteinander gekoppelt sind.In 3 A radar head assembly 300 designed as a transmitter module is shown schematically. This includes a printed circuit board 600. An integrated photonic semiconductor circuit 700 and an integral electronic semiconductor circuit 800 are arranged on the printed circuit board 600 and are functionally coupled to each other by means of the printed circuit board 600.

Die integrierte photonische Halbleiterschaltung 700 umfasst ein photonisches Koppelelement 710 zum Einkoppeln eines optischen Signals in die integrierte photonische Halbleiterschaltung 700. Das optische Signal wir mittels einer Faser 402 zu der photonischen integrierten Halbleiterschaltung 700 geführt. Das photonische Koppelelement bildet gemeinsam mit einer nicht dargestellten Faserhalterung den Fasereingang 305 (vergl. 1). Die integrierte photonische Halbleiterschaltung 700 umfasst ferner eine, vorzugsweise als Photodiode 720, ausgebildete Wandlereinrichtung 730 zum Wandeln eines optischen Signals in ein elektrisches Signal. Die Wandlereinrichtung 730 ist mit einem Signalausgang 740 gekoppelt. Insbesondere wird das von einer Zentraleinrichtung erzeugte Trägersignal, auf das eine abzustrahlende Radarsignalinformation moduliert ist, über die als Übertragungsmedium 400 genutzte Faser 402 in die integrierte photonische Halbleiterschaltung 700 eingekoppelt. Beim Wandeln in das elektrische Signal wird nur die modulierte abzustrahlende Radarsignalinformation in das elektrische Signal überführt und hierbei, je nach verwendetem Modulationsverfahren vorzugsweise bereits frequenzverdoppelt.The integrated photonic semiconductor circuit 700 comprises a photonic coupling element 710 for coupling an optical signal into the integrated photonic semiconductor circuit 700. The optical signal is guided to the photonic integrated semiconductor circuit 700 via a fiber 402. The photonic coupling element, together with a fiber holder (not shown), forms the fiber input 305 (cf. 1 The integrated photonic semiconductor circuit 700 further comprises a converter device 730, preferably configured as a photodiode 720, for converting an optical signal into an electrical signal. The converter device 730 is coupled to a signal output 740. In particular, the carrier signal generated by a central unit, onto which radar signal information to be transmitted is modulated, is coupled into the integrated photonic semiconductor circuit 700 via the fiber 402, which is used as a transmission medium 400. During conversion to the electrical signal, only the modulated radar signal information to be transmitted is converted into the electrical signal and, depending on the modulation method used, is preferably already frequency-doubled.

Mittels der Leiterplatte 600 ist der Signalausgang 740 der integrierten photonischen Halbleiterschaltung mit einem Signaleingang 810 der integrierten elektronischen Halbleiterschaltung 800 signaltechnisch gekoppelt. Bei der als Sendermodul ausgebildeten Variante umfasst die integrierte elektronische Halbleiterschaltung 800 schematisch einen Frequenzvervielfacher 820 und eine Verstärkerschaltung 830, die mit einem Senderausgang 840 verbunden ist. An dem Sendeausgang 840 oder verbunden hiermit ist eine Senderantenne 900 ausgebildet.The signal output 740 of the integrated photonic semiconductor circuit is coupled to a signal input 810 of the integrated electronic semiconductor circuit 800 by means of the circuit board 600. In the variant designed as a transmitter module, the integrated electronic semiconductor circuit 800 schematically comprises a frequency multiplier 820 and an amplifier circuit 830, which is connected to a transmitter output 840. A transmitter antenna 900 is provided at or connected to the transmitter output 840.

In 4 ist eine als Empfängermodul ausgebildete Radarkopfeinrichtung 300 schematisch dargestellt. Auf der Leiterplatte 600 sind eine integrierte photonische Halbleiterschaltung 700' und eine integrierte elektronische Halbleiterschaltung 800' angeordnet und signaltechnisch miteinander gekoppelt. Die integrierte photonische Halbleiterschaltung 700' umfasst ein photonische Koppelelement 710 zum Einkoppeln eines optischen Signals in die integrierte photonische Halbleiterschaltung 700'.In 4 A radar head assembly 300, designed as a receiver module, is shown schematically. An integrated photonic semiconductor circuit 700' and an integrated electronic semiconductor circuit 800' are arranged on the circuit board 600 and coupled to each other for signal transmission. The integrated photonic semiconductor circuit 700' includes a photonic coupling element 710 for coupling an optical signal into the integrated photonic semiconductor circuit 700'.

Die integrierte photonische Halbleiterschaltung 700' umfasst zusätzlich zu den Bauelementen, die oben mit der Ausführungsform nach 3 beschrieben sind, eine weiteres photonischen Koppelelement 750 zum Einkoppeln eines weiteren Trägersignals und Auskoppeln dieses Trägersignals, nachdem dieses in einer optischen Modulatorschaltung 760 in der integrierten photonischen Halbleiterschaltung 700' moduliert worden ist. Auch das weitere optische Trägersignal wird von der Zentralstation erzeugt und über eine weitere Faser 402 zu der integrierten photonischen Halbleiterschaltung 700' übertragen. Die in der optischen Modulatorschaltung 760 auf das weiter optische Trägersignal modulierte Radarechoinformation wird als elektrisches Echosignal an einem Echosignaleingang 770 bereitgestellt.The integrated photonic semiconductor circuit 700' comprises, in addition to the components described above in the embodiment according to 3 As described, a further photonic coupling element 750 is used for coupling in and out another carrier signal after it has been modulated in an optical modulator circuit 760 in the integrated photonic semiconductor circuit 700'. The further optical carrier signal is also generated by the central station and transmitted to the integrated photonic semiconductor circuit 700' via another fiber 402. The radar echo information modulated onto the further optical carrier signal in the optical modulator circuit 760 is provided as an electrical echo signal at an echo signal input 770.

Die zugehörige integrierte elektronische Halbleiterschaltung 800' umfasst eine mit einem Antenneneingang 850 gekoppelte Eingangsverstärkerschaltung 860. Mit dem Antenneneingang 850 ist eine Empfängerantenne 920 gekoppelt. Ein empfangenes reflektierten Radarsignals wird in der Eingangsverstärkerschaltung 860 verstärkt und mittels einer Mischerschaltung 870 in ein eine Zwischenfrequenz aufweisendes Radarechosignal gewandelt. Um die Echoinformation in der Mischhaltung abzuleiten wir dieser neben dem empfangen und verstärkten reflektierten Radarsignal an einem Signaleingang 872 die abgestrahlte Radarsignalinformation an einem Referenzeingang 871 bereitgestellt. Diese Radarsignalinformation wird der integrierten elektronischen Halbleiterschaltung 800' an deren Signaleingang 810 gewandeltes elektrisches Signal bereitgestellt. Das Radarechosignal wird an einem Echosignalausgang 880 ausgegeben.The associated integrated semiconductor electronic circuit 800' comprises an input amplifier circuit 860 coupled to an antenna input 850. A receiver antenna 920 is coupled to the antenna input 850. A received reflected radar signal is amplified in the input amplifier circuit 860 and converted into a radar echo signal with an intermediate frequency by means of a mixer circuit 870. To derive the echo information in the mixer, the received and amplified reflected radar signal is supplied to it at a signal input 872, along with the transmitted radar signal information at a reference input 871. This radar signal information is supplied to the integrated semiconductor electronic circuit 800' as an electrical signal at its signal input 810. The radar echo signal is output at an echo signal output 880.

Die abgestrahlte Radarsignalinformation wird in der integrierten photonischen Halbleiterschaltung 700' analog, wie oben im Zusammenhang mit 3 beschrieben, aus dem einen Trägersignal abgetrennt und in ein elektrisches Signal gewandelt.The emitted radar signal information is processed analogously in the integrated photonic semiconductor circuit 700', as described above in connection with 3 described, from which a carrier signal is separated and converted into an electrical signal.

Die integrierte elektronische Halbleiterschaltung 800' und die integrierte photonische Halbleiterschaltung 700' sind vorzugsweise mittels unterschiedlicher Halbeiterprozesse hergestellt. Insbesondere sind die Strukturgrößen der Komponenten beider integrierter Halbleiterschaltungen verschieden. Während die photonischen Bauelemente Strukturgrößen in der Größenordnung der optischen Wellenlänge des Trägersignals aufweisen, sind die Strukturgrößen der elektronischen Bauelemente wesentlich kleiner gewählt. Insgesamt kann so die Baugröße verringert werden.The integrated electronic semiconductor circuit 800' and the integrated photonic semiconductor circuit 700' are preferably fabricated using different semiconductor processes. In particular, the feature sizes of the components of both integrated semiconductor circuits differ. While the photonic components have feature sizes on the order of the optical wavelength of the carrier signal, the feature sizes of the electronic components are significantly smaller. Overall, this allows for a reduction in the overall size.

In Fig .5 ist eine weitere als Empfängermodul ausgebildete Radarkopfeinrichtung schematisch dargestellt. Diese unterscheidet sich von der bereits beschrieben Ausführungsform nach 4 dadurch, dass diese Radarkopfeinrichtung eine optische Ringleitung 780 aufweist. Von dem an photonische Koppelelement 710 in die integrierte photonische Halbleiterschaltung 700" eingekoppelten optischen Trägersignal wird ein Anteil auf die als Photodiode 720 ausgebildete Wandlereinrichtung 730 geführt und in ein elektrisches Signal gewandelt und am elektrischen Signalausgang 740 bereitgestellt. Bei der Wandlung wird die zusendende bzw. gesendete Radarsignalinformation von dem Trägersignal abgetrennt.Figure 5 schematically shows another radar head assembly designed as a receiver module. This differs from the embodiment already described according to 4 This is achieved by the fact that this radar head assembly has an optical ring line 780. A portion of the optical carrier signal coupled to the photonic coupling element 710 in the integrated photonic semiconductor circuit 700 is directed to the converter unit 730, designed as a photodiode 720, and converted into an electrical signal, which is then made available at the electrical signal output 740. During the conversion, the transmitting radar signal information is separated from the carrier signal.

Zusätzlich wird aber auch ein Anteil des einen optischen Trägersignals in die optische Modulatorschaltung 760 geleitet. In der optischen Modulatorschaltung 760 wird die an dem Echosignaleingang 770 mittels eine elektrischen Echosignals zugeführte Echosignalinformation auf das eine Trägersignal für eine Rückübertragung zu der Zentralstation moduliert. Das mit der Radarechoinformation modulierte eine Trägersignal wird dann über das weitere optische Koppelelement 750 aus der integrierten photonischen Halbleiterschaltung 700" aus- und in ein Rückübertragungsmedium 500 in Form eines als Faser 502 ausgebildeten Lichtwellenleiters 501 eingekoppelt.In addition, a portion of the single optical carrier signal is also fed into the optical modulator circuit 760. In the optical modulator circuit 760, the echo signal information supplied to the echo signal input 770 by means of an electrical echo signal is modulated onto the single carrier signal for return transmission to the central station. The single carrier signal modulated with the radar echo information is then coupled out of the integrated photonic semiconductor circuit 700 via the further optical coupling element 750 and coupled into a return transmission medium 500 in the form of an optical waveguide 501 designed as a fiber 502.

In 6 ist eine weitere als Empfängermodul ausgebildete Radarkopfeinrichtung 300 schematisch darstellt. Diese unterscheidet sich von der nach 3 dadurch, dass bei der integrierten elektronischen Halbleiterschaltung der elektrische Signaleingang der Ausführungsform nach 3 durch eine, vorzugsweise als Photodiode 811 ausgebildete, Wandlereinrichtung 812 ausgebildet ist.In 6 is a further radar head assembly 300 designed as a receiver module, shown schematically. This differs from the one shown after 3 by the fact that in the integrated electronic semiconductor circuit the electrical signal input of the embodiment according 3 is formed by a converter device 812, preferably designed as a photodiode 811.

Die integrierte photonischen Halbleiterschaltung ist entsprechend angepasst und ausgebildet, das an dem photonischen Koppelelement 701 eingekoppelte Trägersignal an seinem als optischen Ausgang 741 ausgebildeten Ausgang 740 auszugeben. Dass optische Trägersignal wird vorzugweise fokussiert von der integrierten photonischen Halbleiterschaltung 700''' ausgegeben. Die integrierte elektronische Halbeiterschaltung 800 ist auf der Leiterplatte 600 so relativ zu der integrierten photonischen Halbleiterschaltung 700''' angeordnet, dass das ausgegebene fokussierte Trägersignal auf den mittels einer Photodiode 811 ausgebildeten Signaleingang 810 der elektronischen Halbleiterschaltung 800''' trifft. Die Photodiode 811 dient als Wandlereinrichtung 812, um die Radarsignalinformation in ein elektrisches Signal zu wandeln.The integrated photonic semiconductor circuit is adapted and configured to output the carrier signal coupled to the photonic coupling element 701 at its output 740, which is configured as an optical output 741. The optical carrier signal is preferably focused and output by the integrated photonic semiconductor circuit 700'''. The integrated electronic semiconductor circuit 800 is arranged on the circuit board 600 relative to the integrated photonic semiconductor circuit 700''' such that the output focused carrier signal reaches the signal input 810 of the electronic semiconductor circuit 800''', which is configured by means of a photodiode 811. The photodiode 811 serves as a converter 812 to convert the radar signal information into an electrical signal.

In 7 ist eine weitere Ausführungsform einer als Empfängermodul ausgebildeten Radarkopfeinrichtung 300 gezeigt, bei der die integrierte photonische Halbleiterschaltung 700 und die integrierte elektronische Halbleiterschaltung 800 analog zu der Ausführungsform nach 6 bezüglich der Bereitstellung der zusendenden /gesendeten Radarsignalinformation ausgebildet sind. Auch bei dieser Ausführungsform umfasst die integrierte photonische Halbleiterschaltung 700 einen optischen Signalausgang 741 und keine Wandlereinrichtung 730. Die integrierte elektronische Halbleiterschaltung 800 weist eine als Wandlereinrichtung 812 ausgebildete Photodiode 811 auf.In 7 Another embodiment of a radar head assembly 300 designed as a receiver module is shown, in which the integrated photonic semiconductor circuit 700 and the integrated electronic semiconductor circuit 800 are analogous to the embodiment according to 6 with regard to the provision of the transmitted radar signal information. In this embodiment as well, the integrated photonic semiconductor circuit 700 comprises an optical signal output 741 and no converter device 730. The integrated electronic semiconductor circuit 800 has a photodiode 811 configured as a converter device 812.

Die dargestellten integrierten phontonischen Halbleiterschaltungen und integrierten elektronischen Halbleiterschaltungen sind stark vereinfacht dargestellt, Es versteht sich, dass die einzelnen Ausführungsformen weiter Bauelemente umfassen können. Wesentlich ist, dass die Radarkopfeinrichtungen jeweils mindesten eine integrierte photonische Halbleiterschaltung und eine integrierte elektronische Halbleiterschaltung aufweisen, die getrennt voneinander ausgebildet sind und signaltechnisch mittels einer Leiterplatte zu einer Baueinheit zusammengefasst sind.The integrated photonic semiconductor circuits and integrated electronic semiconductor circuits shown are highly simplified. It is understood that the individual embodiments may include further components. The essential point is that each radar head assembly has at least one integrated photonic semiconductor circuit and one integrated electronic semiconductor circuit, which are designed separately and combined into a single unit for signal transmission via a printed circuit board.

BezugszeichenlisteReference symbol list

100100
photonisches Radarsystemphotonic radar system
200200
ZentralstationCentral station
210210
SteuereinrichtungControl unit
220220
Lichtquelle (Laser)Light source (laser)
230230
ModulationseinrichtungModulation device
240240
optische Steuereinrichtungoptical control device
250250
VerteilereinrichtungDistribution system
251251
Eins-zu MehrfachverteileinrichtungOne-to-multiple distribution device
252252
EinfacheingangSingle entrance
255, 255-n255, 255-n
MehrfachausgangMultiple output
260260
DetektionseinrichtungDetection device
270270
BerechnungseinheitUnit of calculation
280280
DigitalisierungseinrichtungDigitization facility
290290
AufbereitungseinrichtungProcessing facility
300, 300-n300, 300-n
RadarkopfeinrichtungRadar head assembly
305, 305-n305, 305-n
FasereingangFiber input
350, 350-n350, 350-n
Antenneantenna
395, 395-n395, 395-n
FaserausgangFiber output
400, 400n400, 400n
Übertragungsmediumtransmission medium
401, 401n401, 401n
Lichtwellenleiteroptical fibers
402, 402-n402, 402-n
Faserfiber
450, 450-n450, 450-n
weiteres Übertragungsmediumother transmission medium
460460
elektronische Steuerleitungelectronic control line
500, 500-n500, 500-n
RückübertragungsmediumReturn transmission medium
501, 501-n501, 501-n
Lichtwellenleiteroptical fibers
502, 502-n502, 502-n
Faserfiber
550, 550-n550, 550-n
weiters Rückübertragungsmediumfurther return transmission medium
560560
elektronische Rückleitungelectronic return
600600
LeiterplatteCircuit board
700, 700'700, 700'
integrierte photonische Halbleiterschaltungintegrated photonic semiconductor circuit
710710
photonische Koppelelementphotonic coupling element
720720
PhotodiodePhotodiode
730730
WandlereinrichtungConverter device
740740
elektrischer Signalausgangelectrical signal output
741741
optischer Ausgangoptical output
750750
weiteres photonischen Koppelelementfurther photonic coupling element
760760
optischer Modulatoroptical modulator
770770
EchosignaleingangEcho signal input
780780
optische Ringleitungoptical ring circuit
800, 800'800, 800'
integrierte elektronische Halbleiterschaltungintegrated electronic semiconductor circuit
810810
elektrischer Signaleingangelectrical signal input
811811
PhotodiodePhotodiode
812812
WandlereinrichtungConverter device
820820
FrequenzvervielfacherFrequency multiplier
830830
VerstärkerschaltungAmplifier circuit
840840
SenderausgangTransmitter output
850850
AntenneneingangAntenna input
860860
EingangsverstärkerschaltungInput amplifier circuit
870870
MischerschaltungMixer circuit
880880
EchosignalausgangEcho signal output
900900
SenderantenneTransmitter antenna
920920
EmpfängerantenneReceiver antenna
10001000
Kraftfahrzeugmotor vehicle
10021002
Vorderseitefront
10041004
Linke SeiteLeft side
10061006
Rückseiteback
11001100
AntennensymbolAntenna symbol
10101010
Windschutzscheibewindshield
10121012
Unterkantelower edge
10141014
linke Seitenkanteleft side edge
10201020
vorderer Stoßfängerfront bumper
10301030
Dachkanteroof edge
10401040
B-SäuleB-pillar
10501050
SchwellerSill
10601060
Heckscheiberear window
10641064
unteren Seitenkantelower side edge
10701070
hinteren Stoßfängersrear bumper
11001100
AntennensymbolAntenna symbol

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

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  • DE 10 2016 210 771 B3 [0007]DE 10 2016 210 771 B3 [0007]
  • DE 10 2022 201 447 A [0008]DE 10 2022 201 447 A [0008]

Claims (10)

Radarkopfeinrichtung (300, 300-n) für ein photonisches Radarsystem, bei dem eine Signalübertragung zwischen einer Zentralstation und der Radarkopfeinrichtung (300, 300-n) mittels eines modulierten über mindestens ein optisches Übertragungsmedium übertragenen Trägersignals erfolgt, umfassend eine Leiterplatte (600'), eine mit der Leiterplatte (600') gekoppelte integrierte photonische Halbleiterschaltung (700, 700', 700'', 700''', 700'''', 700''''') und eine mit der Leiterplatte (600') gekoppelte integrierte elektronische Halbleiterschaltung (800, 800', 800'', 800''', 800'''', 800'''''), dadurch gekennzeichnet, dass die integrierte photonische Halbleiterschaltung (700, 700', 700'', 700''', 700'''', 700''''') mindestens ein photonisches Koppelelement zum Einkoppeln eines optischen Signals in die integrierte photonische Halbleiterschaltung (700, 700', 700'', 700''', 700'''', 700''''') und einen Signalausgang (740) umfasst, und die integrierte photonische Halbleiterschaltung (700, 700', 700'', 700''', 700'''', 700''''') auf der Leiterplatte (600') so angeordnet ist, dass der Signalausgang (740) der integrierten photonischen Halbleiterschaltung (700, 700', 700'', 700''', 700'''', 700''''') signaltechnisch mit einem Signaleingang der integrierten elektronischen Halbleiterschaltung (800, 800', 800'', 800''', 800'''', 800''''') gekoppelt ist.Radar head assembly (300, 300-n) for a photonic radar system, in which signal transmission between a central station and the radar head assembly (300, 300-n) is effected by means of a modulated carrier signal transmitted via at least one optical transmission medium, comprising a printed circuit board (600'), an integrated photonic semiconductor circuit (700, 700', 700'', 700''', 700'''', 700''''') coupled to the printed circuit board (600'), and an integrated electronic semiconductor circuit (800, 800', 800'', 800''', 800'''', 800''''') coupled to the printed circuit board (600'), characterized in that the integrated photonic semiconductor circuit (700, 700', 700'', 700''', 700'''', 700''''') comprises at least a photonic coupling element for coupling an optical signal into the integrated photonic semiconductor circuit (700, 700', 700'', 700'''', 700'''', 700'''''') and a signal output (740), and the integrated photonic semiconductor circuit (700, 700', 700'', 700'''', 700'''', 700''''') is arranged on the circuit board (600') such that the signal output (740) of the integrated photonic semiconductor circuit (700, 700', 700'', 700'''', 700'''', 700''''') is coupled to a signal input of the integrated electronic semiconductor circuit (800, 800', 800'', 800'''', 800'''', 800''''') Radarkopfeinrichtung (300, 300-n) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Radarkopfeinrichtung (300, 300-n) als Sendermodul und/oder als Empfängermodul ausgebildet ist.Radar head assembly (300, 300-n) according to Claim 1 , characterized in that the radar head assembly (300, 300-n) is designed as a transmitter module and/or as a receiver module. Radarkopfeinrichtung (300, 300-n) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die integrierte photonische Halbleiterschaltung (700, 700', 700'', 700''', 700'''', 700''''') und die integrierte elektronische Halbleiterschaltung (800, 800', 800'', 800''', 800'''', 800''''') mittels verschiedener Halbleiterprozesstechnologien hergestellt sind.Radar head assembly (300, 300-n) according to Claim 1 or 2 , characterized in that the integrated photonic semiconductor circuit (700, 700', 700'', 700'''', 700'''', 700'''''') and the integrated electronic semiconductor circuit (800, 800', 800'', 800''', 800'''', 800''''') are manufactured using different semiconductor process technologies. Radarkopfeinrichtung (300, 300-n) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die integrierte photonische Halbleiterschaltung (700, 700', 700'', 700''', 700 '''', 700''''') und die integrierte elektronische Halbleiterschaltung (800, 800', 800'', 800''', 800'''', 800''''') mittels verschiedener Halbleitermaterialien ausgebildet sind.Radar head assembly (300, 300-n) according to one of the preceding claims, characterized in that the integrated photonic semiconductor circuit (700, 700', 700'', 700'''', 700 '''', 700'''''') and the integrated electronic semiconductor circuit (800, 800', 800'', 800''', 800'''', 800''''') are formed using different semiconductor materials. Radarkopfeinrichtung (300, 300-n) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die integrierte photonische Halbleiterschaltung (700, 700', 700'', 700''', 700'''', 700''''') eine Photodiode umfasst, die mit einem elektrischen Signalausgang (740) verbunden ist und wobei die signaltechnische Kopplung der integrierten photonischen Halbleiterschaltung (700, 700', 700'', 700''', 700'''', 700''''') mit einem Signaleingang der integrierten elektronischen Halbleiterschaltung (800, 800', 800'', 800''', 800 800''''') mittels einer leitenden Verbindung auf der Leiterplatte (600') ausgebildet ist.Radar head assembly (300, 300-n) according to Claim 1 or 2 , characterized in that the integrated photonic semiconductor circuit (700, 700', 700'', 700'''', 700'''', 700'''''') comprises a photodiode which is connected to an electrical signal output (740) and wherein the signal coupling of the integrated photonic semiconductor circuit (700, 700', 700'''', 700'''', 700'''''') with a signal input of the integrated electronic semiconductor circuit (800, 800', 800'', 800'''', 800 800'''''') is formed by means of a conductive connection on the printed circuit board (600'). Radarkopfeinrichtung (300, 300-n) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die integrierte elektronische Halbleiterschaltung (800, 800', 800'', 800''', 800 800''''') eine mit dem Signaleingang gekoppelte Frequenzvervielfachungsschaltung und eine Verstärkerschaltung (830) umfasst, wobei die Verstärkerschaltung (830) mit einem Antennenausgang gekoppelt ist.Radar head assembly (300, 300-n) according to one of the preceding claims, characterized in that the integrated electronic semiconductor circuit (800, 800', 800'', 800''', 800 800''''') comprises a frequency multiplication circuit coupled to the signal input and an amplifier circuit (830), wherein the amplifier circuit (830) is coupled to an antenna output. Radarkopfeinrichtung (300, 300-n) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die integrierte photonische Halbleiterschaltung (700, 700', 700'', 700''', 700'''', 700''''') eine elektronisch steuerbare optische Modulatorschaltung umfasst, die mit einem elektrischen Modulationssignaleingang verbunden ist, wobei ein photonischer Ausgang der Modulatorschaltung mit einem weiteren photonischen Koppelelement photonisch verbunden ist und eine photonischer Eingang der Modulatorschaltung mit dem mindestens einen photonischen Koppelelement oder einem weiteren photonischen Koppelelement photonisch verbunden ist.Radar head device (300, 300-n) according to one of the preceding claims, characterized in that the integrated photonic semiconductor circuit (700, 700', 700'', 700''', 700'''', 700''''') comprises an electronically controllable optical modulator circuit which is connected to an electrical modulation signal input, wherein a photonic output of the modulator circuit is photonically connected to a further photonic coupling element and a photonic input of the modulator circuit is photonically connected to the at least one photonic coupling element or a further photonic coupling element. Radarkopfeinrichtung (300, 300-n) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ausgebildet die integrierte photonische Halbleiterschaltung (700, 700', 700'', 700''', 700'''', 700''''') eine weitere optische Kopplungsschaltung umfasst, um einerseits eine optisches Trägersignal eines weiteren optischen Mediums in die integrierte photonische Halbleiterschaltung (700, 700', 700'', 700''', 700'''', 700''''') einzukoppeln und zu der Modulationsschaltung zu leiten und andererseits das modulierte optische Trägersignal aus der photonischen Halbleiterschaltung (700, 700', 700'', 700''', 700 '''',700''''') auszukoppeln.Radar head device (300, 300-n) according to one of the preceding claims, characterized in that the integrated photonic semiconductor circuit (700, 700', 700'', 700'''', 700'''', 700'''''') comprises a further optical coupling circuit in order to couple an optical carrier signal of a further optical medium into the integrated photonic semiconductor circuit (700, 700', 700'', 700'''', 700'''', 700'''''') and to direct it to the modulation circuit and to couple the modulated optical carrier signal out of the photonic semiconductor circuit (700, 700', 700'', 700'''', 700'''', 700''''''). Radarkopfeinrichtung (300, 300-n) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ausgebildet die integrierte elektronische Halbleiterschaltung (800, 800', 800'', 800''', 800'''', 800''''') einen Antenneneingang, eine Eingangsverstärkerschaltung (860) und eine Mischerschaltung (870) umfasst, wobei der Antenneneingang mit einem Eingang der Eingangsverstärkerschaltung (860) verbunden ist und ein Eingangsverstärkerschaltungsausgang mit einem Eingang der Mischerschaltung (870) verbunden ist, und der Signaleingang mit einem weiteren Eingang der Mischerschaltung (870) verbunden ist und ein Mischerschaltungsausgang mit einem elektrischen Echosignalausgang der integrierten elektronischen Halbleiterschaltung (800, 800', 800'', 800''', 800'''', 800''''') verbunden ist.Radar head assembly (300, 300-n) according to one of the preceding claims, characterized in that the integrated electronic semiconductor circuit (800, 800', 800'', 800'''', 800'''', 800'''''') comprises an antenna input, an input amplifier circuit (860) and a mixer circuit (870), wherein the antenna input is connected to an input of the input amplifier circuit (860) and an input amplifier circuit output is connected to an input of the mixer circuit (870), and the signal input is connected to a further input of the mixer circuit (870) and a The mixer circuit output is connected to an electrical echo signal output of the integrated electronic semiconductor circuit (800, 800', 800'', 800'''', 800'''', 800''''''). Photonisches Radarsystem mit einer Zentralstation und mindestens einer Radarkopfeinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei die Zentralstation zum Erzeugen der auszusendenden Radarsignalinformation und Modulieren eines optischen Trägersignal gemäß der auszusendenden Radarsignalinformation und zum Auswerten der erfassten Radarechoinformation ausgebildet ist, die von der mindestens einen Radarkopfeinrichtung auf das von der Zentralstation bereitgestellte optische Trägersignal oder ein weiteres von der Zentralstation bereitgestelltes optische Trägersignal moduliert ist, wobei die mindestens eine Radarkopfeinrichtung mittels mindestens eines optischen Übertragungsmediums mit der mindestens einen Radarkopfeinrichtung verbunden ist.Photonic radar system with a central station and at least one radar head assembly according to one of the Claims 1 until 9 , wherein the central station is configured to generate the radar signal information to be transmitted and to modulate an optical carrier signal according to the radar signal information to be transmitted and to evaluate the acquired radar echo information, which is modulated by the at least one radar head unit onto the optical carrier signal provided by the central station or another optical carrier signal provided by the central station, wherein the at least one radar head unit is connected to the at least one radar head unit by means of at least one optical transmission medium.
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