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Transparente Radarsensoren im Autoscheinwerfer

| Redakteur: Dipl.-Ing. (FH) Hendrik Härter

Fraunhofer-Forscher arbeiten an einem Dünnschichtsystem, mit welchem sich Radarwellen verlustarm steuern lassen. Es ist im sichtbaren Bereich nahezu transparent und formt selbst hochfrequente Wellen.

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Fraunhofer-Forscher arbeiten an transparenten Radarsensoren, die sich im Autoscheinwerfer integrieren lassen.
Fraunhofer-Forscher arbeiten an transparenten Radarsensoren, die sich im Autoscheinwerfer integrieren lassen.
(Bild: Fraunhofer FEP)

Der Platz für Radarsensoren an einem Fahrzeug ist begrenzt. Dabei ist der Einsatz der Radartechnik mittlerweile ein unverzichtbarer Technologiebestandteil. Es existiert eine Vielzahl von Systemen zur adaptiven Geschwindigkeitsregelung, Spurwechselunterstützung, Kollisionsvermeidung und Fußgänger- und Radfahrererkennung, die den Weg hin zum autonomen Fahren ebnen.

Um das Problem des begrenzten Bauraums zu umgehen, haben Forscher des Fraunhofer-Instituts für Organische Elektronik, Elektronenstrahl- und Plasmatechnik FEP zusammen mit Partnern im Projekt „RadarGlass“ Radarsensoren entwickelt, die in die Frontscheinwerfer eines Autos integriert werden können.

Radarwellen verlustarm steuern

Durch die Integration der Radarsensoren in die Frontscheinwerfer eines Fahrzeugs sind diese vor Schnee, Eis und Regen geschützt und die äußere Fahrzeughülle wird nicht beeinträchtigt. Designer künftiger Autogenerationen sind nicht durch zusätzliche Sensoraufbauten am Fahrzeug in ihrer Kreativität eingeschränkt.

Wissenschaftler des Fraunhofer FEP untersuchten zusammen mit ihren Projektpartnern zunächst, mit welchem Dünnschichtsystem sich Radarwellen verlustarm steuern lassen, ohne dass es die Beleuchtungsaufgabe des Scheinwerfers einschränkt. Dazu wurde eine dünne transparente funktionale Beschichtung für eine im Scheinwerfer angebrachte Baugruppe entwickelt, mit der sich die Radarstrahlen gezielt formen und lenken lassen.

Die Beschichtung kann die Strahlausbreitung je nach Einsatzart unterschiedlich manipulieren: Um beispielsweise Fußgänger zu erfassen und zu erkennen, werden die Radarstrahlen zur Seite gelenkt. Wie ein Auge lässt sich die Strahlausformung auf den Nah- oder Fernbereich anpassen. Um die Ausbreitung der Radarstrahlen zu lenken und zu formen, müssen kleine Bereiche der Beschichtung mittels Laser präzise strukturiert werden, sodass diese als Antennen für die Radarwellen fungieren können.

Dünnschichtsystem im sichtbaren Bereich nahezu transparent

Dazu Dr. Manuela Junghähnel, Projektleiterin am Fraunhofer FEP: „Im Rahmen des Projektes haben wir ein Dünnschichtsystem entwickelt, dass im sichtbaren Bereich nahezu transparent ist und zudem auch hochfrequente Wellen formen kann. Der Herstellungsprozess ist so weit optimiert, dass die Beschichtung die Farbe der Lichtquelle unverändert lässt und Temperaturschwankungen zwischen -30 und 120 °C standhält.“

Ein Demonstrator ist für den Fernbereich ausgelegt: damit lässt sich das Radar mit einer Verstärkung von 20 dBi (Antennengewinn) in einer kleinen Strahlbreite von 5° in Fahrtrichtung bündeln. Hindernisse in bis zu 300 m Entfernung sind erfassbar.

Das Antennenlayout simulieren

Neben dem Fraunhofer FEP sind das Institut für Hochfrequenztechnik der RWTH Aachen und das Fraunhofer-Institut für Lasertechnik ILT am Projekt RadarGlass beteiligt. Die Experten des Instituts für Hochfrequenztechnik der RWTH Aachen simulierten das Antennenlayout und überprüften dieses durch Messungen im Frequenzband von 76 bis 81 GHz. Somit konnten die Eignung und die Leistungsfähigkeit des Radarreflektors bestimmt werden. Die Forscher am Fraunhofer ILT entwickelten einen hochpräzisen Laserabtragprozess zur Strukturierung der Antennenelemente auf der Beschichtung.

Durch das Projekt „RadarGlass“ konnten viele Einsatzmöglichkeiten in der Automobil- und Automobilzulieferindustrie erschlossen werden, wobei aus dem aktuellen Entwicklungstrend zu autonomen Fahrzeugen vielfältige Impulse zu erwarten sind. Neben Lizenzvereinbarungen werden weitere Kooperationsprojekte mit der Industrie angestrebt, um die Radarsensoren in der Serienproduktion umzusetzen.

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