DE102018207451A1 - Manufacturing system for assembling radar sensors for a motor vehicle, radar sensor, motor vehicle and method for producing a radar sensor for a motor vehicle - Google Patents

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Abstract

Herstellungssystem (1) zur Zusammenstellung von Radarsensoren (8, 9, 23, 24, 27, 28, 29, 30, 31) für ein Kraftfahrzeug (27), wobei das Herstellungssystem (1) umfasst:- eine Mehrzahl baugleicher Frontendmodule (3) mit wenigstens einer Leiterplatte (4, 5) mit einem Radarfrontend und einer Schnittstelle zum Anschluss eines Antennenmoduls (6, 6a, 6b, 6c, 6d, 6e) und- eine Mehrzahl zumindest teilweise unterschiedlicher Antennenmodule (6, 6a, 6b, 6c, 6d, 6e) mit wenigstens einem Trägersubstrat, das Antennenelemente (13) einer Antennenanordnung (14) trägt und einer Schnittstelle zum Anschließen an ein Frontendmodul (3), welche wenigstens einen Wellenleiter (15) von wenigstens einer Anschlussstelle des Frontendmoduls (3) zu einem Antennenelement (13) aufweist.Manufacturing system (1) for assembling radar sensors (8, 9, 23, 24, 27, 28, 29, 30, 31) for a motor vehicle (27), the production system (1) comprising: - a plurality of identically constructed front end modules (3) with at least one printed circuit board (4, 5) with a radar front end and an interface for connecting an antenna module (6, 6a, 6b, 6c, 6d, 6e) and a plurality of at least partially different antenna modules (6, 6a, 6b, 6c, 6d , 6e) having at least one carrier substrate carrying antenna elements (13) of an antenna arrangement (14) and an interface for connection to a front end module (3), which at least one waveguide (15) of at least one connection point of the front end module (3) to an antenna element (13).

Description

Die Erfindung betrifft ein Herstellungssystem zur Zusammenstellung von Radarsensoren für ein Kraftfahrzeug, einen Radarsensor, ein Kraftfahrzeug, und ein Verfahren zur Herstellung eines Radarsensors für ein KraftfahrzeugThe invention relates to a manufacturing system for assembling radar sensors for a motor vehicle, a radar sensor, a motor vehicle, and a method for producing a radar sensor for a motor vehicle

Die Verwendung von Radarsensoren in Kraftfahrzeugen ist im Stand der Technik bereits weitgehend bekannt. Radarsensoren werden heutzutage meist als Umfeldsensoren für einen mittleren und größeren Distanzbereich eingesetzt, um andere Verkehrsteilnehmer oder größere Objekte in Distanz, Winkel und Relativgeschwindigkeit bestimmen zu können. Derartige Radardaten können in Umfeldmodelle eingehen oder auch unmittelbar Fahrzeugsystemen zur Verfügung gestellt werden. Nutzen aus Radardaten ziehen im bekannten Stand der Technik beispielsweise Längsführungssysteme, wie ACC, oder auch Sicherheitssysteme. Auch die Nutzung von Radarsensoren im Innenraum des Kraftfahrzeugs wurde bereits vorgeschlagen.The use of radar sensors in motor vehicles is already widely known in the art. Radar sensors are nowadays usually used as environment sensors for a medium and large distance range in order to determine other road users or larger objects in distance, angle and relative speed. Such radar data can enter into environmental models or even be made available to vehicle systems directly. Benefits of radar data draw in the prior art, for example, longitudinal guidance systems, such as ACC, or security systems. The use of radar sensors in the interior of the motor vehicle has already been proposed.

Radarsensoren herkömmlicher Bauart weisen meist eine größere Ausdehnung auf und sind eher klobig, nachdem die Antennen sowie die unmittelbar an der Antenne benötigten Elektronikkomponenten, also das Radar-Frontend, in einem Gehäuse integriert sind. Hauptsächlich bilden die Elektronikkomponenten dabei den Radar-Transceiver, der eine Frequenzsteuerung (üblicherweise umfassend eine Phasenregelschleife - PLL), Mischeinrichtungen, einem Low Noise Amplifier (LNA) und dergleichen enthält, oft werden jedoch auch Steuermodule und digitale Signalverarbeitungskomponenten antennennah realisiert, beispielweise um bereits aufbereitete Sensordaten, beispielsweise Objektlisten, auf einen angeschlossenen Bus, beispielsweise einen CAN-Bus, geben zu können.Radar sensors of conventional design usually have a greater extent and are rather clunky, after the antennas and the electronic components required directly on the antenna, so the radar front end, are integrated in a housing. Mainly the electronic components thereby form the radar transceiver, which contains a frequency control (usually comprising a phase-locked loop - PLL), mixing devices, a low noise amplifier (LNA) and the like, but often also control modules and digital signal processing components are realized close to the antenna, for example already processed Sensor data, such as object lists, on a connected bus, such as a CAN bus to give.

Die Realisierung von Radarkomponenten auf Halbleiterbasis erwies sich lange Zeit als schwierig, da teure Spezialhalbleiter, insbesondere GaAs, benötigt wurden. Es wurden kleinere Radarsensoren vorgeschlagen, deren gesamtes Radar-Frontend auf einem einzigen Chip in SiGe-Technologie realisiert ist, ehe auch Lösungen in der CMOS-Technologie bekannt wurden. Solche Lösungen sind Ergebnis der Erweiterung der CMOS-Technologie auf Hochfrequenzanwendungen, was oft auch als RF-CMOS bezeichnet wird. Ein solcher CMOS-Radarchip ist äußerst kleinbauend realisiert und nutzt keine teuren Spezialhalbleiter, bietet also vor allem in der Herstellung deutliche Vorteile gegenüber anderen Halbleitertechnologien. Eine beispielhafte Realisierung eines 77 GHz-Radar-Transceivers als ein CMOS-Chip ist in dem Artikel von Jri Lee et al., „A Fully Integrated 77-GHz FMCW Radar Transceiver in 65-nm CMOS Technology“, IEEE Journal of Solid State Circuits 45 (2010), S. 2746-2755, beschrieben.The realization of semiconductor-based radar components has long proved difficult, as expensive specialty semiconductors, particularly GaAs, have been required. Smaller radar sensors have been proposed, whose entire radar frontend is realized on a single chip in SiGe technology before solutions in CMOS technology became known. Such solutions are the result of extending CMOS technology to high frequency applications, often referred to as RF CMOS. Such a CMOS radar chip is realized extremely compact and does not use expensive special semiconductors, thus offers significant advantages over other semiconductor technologies, especially in the production. An exemplary implementation of a 77 GHz radar transceiver as a CMOS chip is described in the article by Jri Lee et al., "A Fully Integrated 77 GHz FMCW Radar Transceiver in 65 nm CMOS Technology", IEEE Journal of Solid State Circuits 45 (2010), pp. 2746-2755.

Nachdem zudem vorgeschlagen wurde, den Chip und die Antenne in einem gemeinsamen Package zu realisieren, ist ein äußerst kostengünstiger kleiner Radarsensor möglich, der Bauraumanforderungen deutlich besser erfüllen kann und aufgrund der kurzen Signalwege auch ein sehr niedriges Signal-Zu-Rausch-Verhältnis aufweist sowie für hohe Frequenzen und größere, variable Frequenzbandbreiten geeignet ist. Daher lassen sich derartige, kleinbauende Radarsensoren auch für Kurzreichweiten-Anwendungen, beispielsweise im Bereich von 30 cm bis 10 m, einsetzen.After it has also been proposed to realize the chip and the antenna in a common package, a very low cost small radar sensor is possible, which can meet the space requirements significantly better and due to the short signal paths also has a very low signal-to-noise ratio and for high frequencies and larger, variable frequency bandwidths is suitable. Therefore, such small-sized radar sensors can also be used for short-range applications, for example in the range of 30 cm to 10 m.

Es wurde auch bereits vorgeschlagen, einen solchen CMOS-Transceiver-Chip und/oder ein Package mit CMOS-Transceiver-Chip und Antenne auf einer gemeinsamen Leiterplatte mit einem digitalen Signalverarbeitungsprozessor (DSP-Prozessor) vorzusehen oder die Funktionen des Signalverarbeitungsprozessors ebenso in den CMOS-Transceiver-Chip zu integrieren. Eine ähnliche Integration ist für Steuerungsfunktionen möglich. It has also been proposed to provide such a CMOS transceiver chip and / or a package with CMOS transceiver chip and antenna on a common circuit board with a digital signal processing processor (DSP processor) or the functions of the signal processing processor in the CMOS Integrate transceiver chip. Similar integration is possible for control functions.

Radarsensoren in Kraftfahrzeugen werden häufig für unterschiedliche Anforderungen ausgelegt und ausgestaltet. So kann ein Radarsensor beispielsweise entweder für die Abdeckung der größeren Reichweite (> 200 m), als Langreichweitenradarsensor (LRR - Long Range Radar), oder für die Abdeckung der mittleren oder kürzeren Reichweite (< 120 m bzw. < 70 m), als Mittelreichweitenradar oder Kurzreichweitenradar (MRR - Mid Range Radar, SRR - Short Range Radar) eingesetzt werden. Will ein Kraftfahrzeug in den verschiedenen Reichweitenbereichen verlässlich erfassen, werden heutzutage mehrere Radarsensoren eingesetzt.Radar sensors in motor vehicles are often designed and configured for different requirements. For example, a radar sensor can be used either to cover the longer range (> 200 m), as long range radar sensor (LRR - Long Range Radar), or to cover the medium or shorter range (<120 m or <70 m) as a medium range radar or short range radar (MRR - Mid Range Radar, SRR - Short Range Radar). If a motor vehicle wants to detect reliably in the various coverage ranges, several radar sensors are used today.

Bei der Entwicklung von Radarsensoren ist es heute üblich, zunächst die Antennenanordnung des Radarsensors je nach den Anforderungen an die Leistungsfähigkeit auszulegen. Sobald die Antennenanordnung festgelegt ist, ist eine Änderung der Erfassungseigenschaften nur noch erschwert möglich.In the development of radar sensors, it is common today to first design the antenna arrangement of the radar sensor according to the requirements of the performance. Once the antenna arrangement is fixed, a change in the detection properties is only possible with difficulty.

In letzter Zeit wurden auch bildgebende Radarkonzepte vorgeschlagen. Hierfür werden unterschiedliche, jeweils einen Radartransceiver realisierende Radarchips eingesetzt, wobei jeder dieser Radarchips drei Sendeantennen und vier Empfangsantennen betreiben kann. In einem bildgebenden Radarsensor bestehend aus vier Radarchips können also insgesamt 12 Sendeantennen und 16 Empfangsantennen betrieben werden. Durch Kaskadierung und Synchronisierung der Radarchips kann bei vier Radarchips auch ein Multikanalsystem mit 192 Kanälen erzeugt werden, wobei beispielsweise eine Faltung der Sende- und Empfangskanäle über das sogenannte MIMO-Konzept - gleichzeitiges Senden und Empfangen aller Kanäle - verwendet werden kann. Dabei wird pro Kanal ein Code erzeugt, der das gleichzeitige Senden aller Sendeantennen ermöglicht.Recently, imaging radar concepts have also been proposed. For this purpose, different, each one radar transceiver realizing Radarchips be used, each of these Radarchips can operate three transmitting antennas and four receiving antennas. In an imaging radar sensor consisting of four Radarchips so a total of 12 transmit antennas and 16 receive antennas can be operated. By cascading and synchronization of the radar chips can also be a multi-channel system with 192 channels are generated at four Radarchips, for example, a convolution of the transmit and receive channels via the so-called MIMO concept - simultaneous transmission and reception of all channels - can be used. In this case, a code is generated per channel, which allows the simultaneous transmission of all transmit antennas.

Zukünftige Radarsensoren, insbesondere bei bildgebenden Radarkonzepten, sollen in der Zukunft eine vierdimensionale Erfassung des Umfelds des Kraftfahrzeugs gewährleisten, mithin den Abstand, die Geschwindigkeit (Dopplermessung) und Winkel in Azimut und Elevation. Je nach den Anforderungen hinsichtlich der Auflösung/Genauigkeit, insbesondere bezüglich der Winkelauflösung werden die verfügbaren Antennenkanäle der Antennenanordnung verteilt. Das bedeutet, je nach Winkelanforderungen und/oder Polarisationsanforderungen werden einige Kanäle für die Aziumut-Messung, andere für die Elevationsmessung und/oder der Rest für Polarisationsmessungen oder andere Anwendungen eingesetzt. Ist die Verteilung der Antennenkanäle erfolgt, wird die Antennenanordnung mit ihren Antennenelementen entwickelt und gefertigt. Verändern sich nachträglich die Anforderungen bezüglich der Winkelabdeckung (Field of View) der Winkelauflösung und/oder der Winkelgenauigkeit in Azimut und/oder in Elevation, so ist es nicht mehr möglich, eine schnellere und kostengünstigere Umsetzung der neuen Antennenanordnung zu realisieren.Future radar sensors, in particular for imaging radar concepts, are to ensure in future a four-dimensional detection of the surroundings of the motor vehicle, ie the distance, the speed (Doppler measurement) and angles in azimuth and elevation. Depending on the requirements with regard to the resolution / accuracy, in particular with regard to the angular resolution, the available antenna channels of the antenna arrangement are distributed. That is, depending on the angle requirements and / or polarization requirements, some channels are used for the azium-average measurement, others for the elevation measurement and / or the remainder for polarization measurements or other applications. Once the antenna channels have been distributed, the antenna arrangement with its antenna elements is developed and manufactured. If the requirements regarding the angular coverage (field of view) of the angular resolution and / or the angular accuracy in azimuth and / or elevation subsequently change, it is no longer possible to realize a faster and more cost-effective implementation of the new antenna arrangement.

DE 10 2006 023 206 A1 betrifft ein in einem Fahrzeug anordenbares Antennensystem. Dieses weist eine kombinierte Antennenvorrichtung mit einer GPS-Antenne und einer Antenne für drahtlose Kurzbereichskommunikation auf, wobei die GPS-Antenne in vertikaler Richtung gerichtet ist, die Antenne für drahtlose Kurzbereichskommunikation in horizontaler Richtung. Dabei kann die kombinierte Antennenvorrichtung außerhalb eines Instrumentenbretts des Fahrzeugs mittels einer Halteklammer so angebracht werden, dass die Antenne für drahtlose Kurzbereichskommunikation in horizontaler Richtung in Richtung Fahrzeuginneres gerichtet ist. DE 10 2006 023 206 A1 relates to an antenna system that can be arranged in a vehicle. This comprises a combined antenna device with a GPS antenna and a short-range wireless communication antenna with the GPS antenna directed in the vertical direction, the antenna for short-range wireless communication in a horizontal direction. In this case, the combined antenna device outside a dashboard of the vehicle can be mounted by means of a retaining clip so that the antenna is directed for short-range wireless communication in a horizontal direction in the direction of the vehicle interior.

DE 10 2016 210 366 B3 betrifft ein Antennen-Dachmodul für ein Kraftfahrzeug, welches wenigstens eine primäre Antennenanordnung, insbesondere zum Empfangen von Radioprogrammen, aufweist, wobei in das Dachmodul zusätzlich zu der primären Antennenanordnung wenigstens eine Radarantennenanordnung eines Radarsensors integriert ist. Eine Antennenleiterplatte wird auf die Hauptleiterplatte aufgesteckt. Die Antennenleiterplatte umfasst neben den Antennenelementen der Teilantennenanordnung des Radarsensors auch einen Radartransceiver und einen Analog-Digital-Wandler. DE 10 2016 210 366 B3 relates to an antenna roof module for a motor vehicle, which has at least one primary antenna arrangement, in particular for receiving radio programs, wherein at least one radar antenna arrangement of a radar sensor is integrated into the roof module in addition to the primary antenna arrangement. An antenna board is attached to the main board. The antenna circuit board comprises, in addition to the antenna elements of the subantenna arrangement of the radar sensor, a radar transceiver and an analog-to-digital converter.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine flexible und den Absicherungs- und Entwicklungsaufwand reduzierende Möglichkeit zur Bereitstellung von Radarsensoren für ein Kraftfahrzeug anzugeben.The invention has for its object to provide a flexible and the hedging and development effort reducing possibility for providing radar sensors for a motor vehicle.

Zur Lösung dieser Aufgabe umfasst erfindungsgemäß ein Hestellungssystem zur Zusammenstellung von Radarsensoren für ein Kraftfahrzeug:

  • - eine Mehrzahl baugleicher Frontendmodule mit wenigstens einer Leiterplatte mit einem Radarfrontend und einer Schnittstelle zum Anschluss eines Antennenmoduls und
  • - eine Mehrzahl zumindest teilweise unterschiedlicher Antennenmodule mit wenigstens einem Trägersubstrat, das Antennenelemente einer Antennenanordnung trägt und einer Schnittstelle zum Anschließen an ein Frontendmodul, welche wenigstens einen Wellenleiter von wenigstens einer Anschlussstelle des Frontendmoduls zu einem Antennenelement aufweist.
To achieve this object according to the invention comprises a Hestellungssystem for the compilation of radar sensors for a motor vehicle:
  • - A plurality of identical front end modules with at least one circuit board with a radar front end and an interface for connecting an antenna module and
  • a plurality of at least partially different antenna modules having at least one carrier substrate, which carries antenna elements of an antenna arrangement and an interface for connection to a front-end module which has at least one waveguide from at least one connection point of the front-end module to an antenna element.

Mittels des erfindungsgemäßen Herstellungssystems können unterschiedliche Radarsensoren durch Auswahl unterschiedlicher Antennenmodule, die mithin eine unterschiedliche Konfiguration der Antennenanordnung enthalten, zur Kombination mit baugleichen Frontendmodulen hergestellt werden. Dabei sind zumindest die Frontendmodule in Halbleitertechnik, insbesondere CMOS-Technik, wie eingangs dargelegt, realisiert, weisen mithin bevorzugt wenigstens einen Radarchip auf der Leiterplatte auf, der wenigstens einen Radartransceiver des Radarsensors realisiert und somit zur Bildung eines Radarfrontends beiträgt.By means of the production system according to the invention, different radar sensors can be manufactured by selecting different antenna modules, which consequently contain a different configuration of the antenna arrangement, for combination with identical front-end modules. In this case, at least the front-end modules in semiconductor technology, in particular CMOS technology, as set forth above, realized, therefore, preferably at least one radar chip on the circuit board, which realizes at least one radar transceiver of the radar sensor and thus contributes to the formation of a radar front.

Die Grundidee der vorliegenden Erfindung ist es dabei, zunächst eine Art Basis-Hardware in Form des baulich gleichbleibenden Frontendmoduls zu entwickeln, um danach je nach Variation der Anforderungen unterschiedliche Antennenmodule zu entwickeln, die entsprechend mittels geeigneter Schnittstellen je nach Bedarf eingesetzt werden können. Dabei können in der Antennenauslegung die Antennenelemente und Antennenkanäle je nach Anforderungen verteilt werden, ohne dass eine Veränderung der Basis-Hardware notwendig wäre. Somit können im Rahmen der Entwicklung von Radarsensoren kosten- und zeiteffiziente Änderungen der Radarsensorik vorgenommen werden. Die vorgeschlagene Lösung reduziert auch den Aufwand der Absicherung, da das Frontendmodul unverändert bleibt. Ein weiterer Vorteil der vorliegenden Erfindung ist die Flexibilität beim multifunktionalen Einsatz in Kraftfahrzeugen. So kann beispielsweise die Radarsensorik im Frontbereich des Kraftfahrzeugs mit einer anderen Antennenanordnung als im Heckbereich oder im seitlichen Bereich betrieben werden, da die Anforderungen an die Leistungsfähigkeit der Radarsensoren je nach Einbauort und je nach Anwendung in dem Kraftfahrzeug unterschiedlich sind.The basic idea of the present invention is to first develop a kind of basic hardware in the form of the structurally identical front-end module in order then to develop different antenna modules depending on the variation of the requirements, which can accordingly be used as required by means of suitable interfaces. In this case, in the antenna design, the antenna elements and antenna channels can be distributed according to requirements, without a change of the basic hardware would be necessary. Thus, in the context of the development of radar sensors cost and time-efficient changes in the radar sensor can be made. The proposed solution also reduces the hedge effort, since the front end module remains unchanged. Another advantage of the present invention is the flexibility in multifunctional use in automobiles. Thus, for example, the radar sensor system can be operated in the front region of the motor vehicle with a different antenna arrangement than in the rear region or in the lateral region, since the requirements for the performance of the radar sensors are different depending on the installation location and depending on the application in the motor vehicle.

Es ist davon auszugehen, dass zukünftig immer mehr Radarsensoren in Kraftfahrzeugen verbaut werden. Das bedeutet aber auch, dass die Varianz der Anforderungen an die Radarsensoren stark zunehmen wird. Nachdem es bislang gängig war, jede Variante eines Radarsensors neu anzufragen und neu zu entwickeln, was äußerst kosten- und zeitintensiv ist, ermöglicht das hier vorgeschlagene multifunktionale Radarkonzept mittels des modularen Herstellungssystems eine hohe Flexibilität und eine Langlebigkeit der Hardware der Radarsensoren, so dass weniger Absicherungs- und Entwicklungsaufwand bei Folgeprojekten bzw. für neue Sensorvarianten erforderlich ist. It can be assumed that in the future more and more radar sensors will be installed in motor vehicles. However, this also means that the variance of the requirements for the radar sensors will increase sharply. Since it has been customary to reconsider and redevelop every variant of a radar sensor, which is extremely costly and time-consuming, the multifunctional radar concept proposed here, by means of the modular production system, allows a high degree of flexibility and longevity of the radar sensor hardware, so that less security is required - and development effort for follow-up projects or for new sensor variants is required.

Dabei wird erfindungsgemäß auch ausgenutzt, dass bei baulich gleichen Frontendmodulen eine softwaretechnische Anpassung in der Steuerung erfolgen kann. Das bedeutet, es kann vorgesehen sein, dass die Frontendmodule und/oder eine die Frontendmodule ansteuernde Steuereinheit für unterschiedliche Antennenmodule unterschiedlich programmierbar ist. Werden unterschiedliche Antennenmodule eingesetzt, hängt die Verarbeitung der Radarsignale und die Ansteuerung einzelner Antennenkanäle von der Konfiguration der Antennenanordnung ab. Dies kann jedoch softwaretechnisch leicht berücksichtigt werden, so dass dennoch baugleiche Frontendmodule verwendet werden können.In this case, the invention also exploits the fact that structurally identical front-end modules can be used for software adaptation in the controller. This means that it can be provided that the front-end modules and / or a control unit controlling the front-end modules can be differently programmed for different antenna modules. If different antenna modules are used, the processing of the radar signals and the control of individual antenna channels depends on the configuration of the antenna arrangement. However, this can be easily taken into account by software, so that identical front-end modules can still be used.

Letztendlich erlaubt es die vorliegende Erfindung, einen modularen Bausatz bereitzustellen, aus dem idealerweise alle in dem Kraftfahrzeug als Umfeldsensoren oder auch anderweitig eingesetzten Radarsensoren hergestellt werden können, indem für den Einsatzzweck und/oder den Einbauort passende Antennenmodule aus der Mehrzahl unterschiedlicher Antennenmodule ausgewählt werden und mit einem der baugleichen, unveränderten Frontendmodule kombiniert werden. Dann muss lediglich noch eine geeignete Software bzw. Softwareanpassung vorliegen, um den fertigen Radarsensor zu erhalten. Ergeben sich neue Einsatzzwecke/Anforderungen und/oder neue Einbauorte, können neue Antennenanordnungen und somit neue Antennenmodule leicht nachentwickelt werden.Finally, the present invention makes it possible to provide a modular kit from which ideally all radar sensors used in the motor vehicle as environmental sensors or otherwise can be selected by selecting antenna modules suitable for the intended use and / or installation from the plurality of different antenna modules One of the identical, unchanged front end modules are combined. All that remains then is to have suitable software or software adaptation in order to obtain the finished radar sensor. If new applications / requirements and / or new installation locations arise, new antenna arrangements and thus new antenna modules can be easily redeveloped.

Das Radarfrontend kann wenigstens einen Radartransceiver und/oder wenigstens ein Hochfrequenzbauteil umfassen. Idealerweise kann das wenigstens eine Radarfrontend dabei durch Radarchips auf der Leiterplatte bereitgestellt werden, wobei die Radarchips die abzustrahlende Leistung erzeugen und empfangene Radarsignale entgegennehmen. Die bevorzugt durch Radarchips realisierten Transceiver regen die einzelnen Antennenelemente durch die Wellenleiter (Wave Guides) an und nehmen von empfangenden Antennenelementen über die Wellenleiter empfangene Radarsignale entgegen.The radar front end may comprise at least one radar transceiver and / or at least one high-frequency component. Ideally, the at least one radar front end can be provided by radar chips on the printed circuit board, the radar chips generating the power to be radiated and receiving received radar signals. The transceivers, which are preferably implemented by radar chips, excite the individual antenna elements through the waveguides and receive received radar signals from the receiving antenna elements via the waveguides.

In einer besonders vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass die Frontendmodule wenigstens zwei Leiterplatten aufweisen, wobei eine die Bauteile für die Hochfrequenzelektronik und eine die Bauteile für die Niederfrequenzelektronik des Radarsensors trägt. Das bedeutet, die Hochfrequenzelektronik und die Niederfrequenzelektronik können auf unterschiedlichen Leiterplatten vorgesehen sein, so dass letztlich eine Art Radarfrontend-Board und eine Art DSP-Board entstehen. Dabei enthält das DSP-Board die Niederfrequenzmodule bzw. die Steuereinheit für die Radarsignalverarbeitung, stellt die Spannungsversorgung für alle Sensorkomponenten und kommuniziert mit dem restlichen Kraftfahrzeug über eine geeignete Busanbindung. Das bedeutet, die Bauteile für die Niederfrequenzelektronik können wenigstens eine digitale Signalverarbeitungskomponente des Radarsensors und/oder wenigstens eine Steuereinheit für den Radarsensor und/oder eine Busschnittstelle für den Radarsensor und/oder eine Spannungsversorgungseinheit für den Radarsensor umfassen.In a particularly advantageous embodiment of the invention can be provided that the front-end modules have at least two printed circuit boards, one carries the components for the high-frequency electronics and one of the components for the low-frequency electronics of the radar sensor. This means that the high-frequency electronics and the low-frequency electronics can be provided on different printed circuit boards, so that ultimately a kind of radar front-end board and a kind of DSP board arise. The DSP board contains the low-frequency modules or the control unit for the radar signal processing, provides the power supply for all sensor components and communicates with the rest of the motor vehicle via a suitable bus connection. This means that the components for the low-frequency electronics may comprise at least one digital signal processing component of the radar sensor and / or at least one control unit for the radar sensor and / or a bus interface for the radar sensor and / or a power supply unit for the radar sensor.

Beide Leiterplatten mit den entsprechenden Hochfrequenzbauteilen und den Niederfrequenzbauteilen werden dabei einmalig entwickelt und sind zusammengefasst als Frontendmodul unverändert für alle Antennenmodule einsetzbar. Die Aufteilung von Niederfrequenzbauteilen und Hochfrequenzbauteilen der Beschaltung auf zwei Leiterplatten entkoppelt vorteilhaft die Hochfrequenz von der Niederfrequenz und reduziert insbesondere eine gegenseitige Gegenüberkopplung. So erzeugen beispielsweise Niederfrequenzbauteile der einen Leiterplatte eine relativ starke Verlustleistung, so dass starke Spikes in der Masse (Ground) entstehen. Zum einen soll die entstehende Wärme die temperatursensitiven Bauteile, wie die Radartransceiver, nicht beeinflussen, zum anderen können durch die Trennung das Frontend-Board und das DSP-Board unterschiedliche Masseflächen aufweisen, so dass die Spikes durch die getrennten Masseflächen nicht zu einer gegenseitigen Beeinflussung führen. Es wird also eine Vermeidung des sogenannten „Ground Bouncing“ erreicht.Both printed circuit boards with the corresponding high-frequency components and the low-frequency components are thereby developed once and can be combined used as a front-end module unchanged for all antenna modules. The division of low-frequency components and high-frequency components of the circuit on two circuit boards advantageously decouples the high frequency from the low frequency and in particular reduces a mutual counter-coupling. For example, low-frequency components of a printed circuit board produce a relatively high power loss, so that strong spikes in the ground (ground) arise. On the one hand, the resulting heat should not affect the temperature-sensitive components, such as the radar transceivers, and on the other hand, the front-end board and the DSP board can have different ground areas due to the separation, so that the spikes do not lead to mutual interference due to the separate ground areas , It is thus achieved an avoidance of the so-called "ground bouncing".

Für das Antennenmodul kann bevorzugt vorgesehen sein, dass das Trägersubstrat ein Kunststoff, insbesondere Plastik, ist. Die Antennenelemente können zweckmäßigerweise durch eine metallische Beschichtung auf dem Trägersubstrat hergestellt sein, wobei die Antennenelemente beispielsweise als Patch-Antennen, aber auch als sonstige Antennenarten realisiert sein können. Insbesondere können die einzelnen Antennenelemente der Antennenanordnung eine Grid-Antenne bilden.For the antenna module can preferably be provided that the carrier substrate is a plastic, in particular plastic. The antenna elements can expediently be produced by a metallic coating on the carrier substrate, wherein the antenna elements can be realized, for example, as patch antennas, but also as other antenna types. In particular, the individual antenna elements of the antenna arrangement can form a grid antenna.

Das Antennenmodul kann zweckmäßigerweise aus mehreren Trägersubstrat-Schichten, beispielsweise Kunststoff-Layern, bestehen, wobei wenigstens ein Teil der Trägersubstrat-Schichten mit Wellenleitern (Wave Guides) versehen sein können, um weitere Schichten zu erreichen. Sind die Trägersubstrat-Schichten beispielsweise mit einer oberen metallischen Beschichtung versehen, können die Antennenelemente durch Aussparungen in dieser Beschichtung („Löcher“) realisiert sein. Die Anordnung, Anzahl und Orientierung der einzelnen Antennenelemente, mithin der einzelnen Sender- und/oder Empfänger werden, wie bereits erwähnt, nach den speziellen Leistungsanforderungen an den herzustellenden Radarsensor gewählt, die sich insbesondere aus Einsatzzweck und/oder Einbauort innerhalb des Kraftfahrzeugs ergeben können.The antenna module can expediently consist of a plurality of carrier substrate layers, for example plastic layers, wherein at least a portion of the carrier substrate layers may be provided with waveguides to achieve further layers. If the carrier substrate layers are provided, for example, with an upper metallic coating, the antenna elements can be realized by recesses in this coating ("holes"). The arrangement, number and orientation of the individual antenna elements, thus the individual transmitter and / or receiver are, as already mentioned, selected according to the specific power requirements of the radar sensor to be produced, which may result in particular from the purpose and / or installation location within the motor vehicle.

In einer Weiterbildung der vorliegenden Erfindung kann vorgesehen sein, dass ein den wenigstens einen Wellenleiter umfassender Schnittstellenträger ein getrenntes Bauteil zu wenigstens einem die Antennenelemente tragenden Antennenträger bildet, wobei der Schnittstellenträger und der Antennenträger zu dem Antennenmodul zusammengesetzt sind. Es kann mithin vorgesehen sein, letztlich auch die Schnittstelle und die Antennenanordnung als getrennte Bauteile zu fertigen und dann zu dem Antennenmodul zusammenzusetzen, nachdem dies eine weitere Flexibilität ermöglicht und gegebenenfalls teilweise gleiche und/oder ähnliche Schnittstellenträger für unterschiedliche Antennenträger und/oder umgekehrt verwendbar sein können.In one development of the present invention, it can be provided that an interface carrier comprising the at least one waveguide forms a separate component to at least one antenna carrier carrying the antenna elements, wherein the interface carrier and the antenna carrier are assembled to form the antenna module. It may therefore be provided to ultimately also manufacture the interface and the antenna arrangement as separate components and then to assemble it to the antenna module after this allows further flexibility and optionally partially identical and / or similar interface support for different antenna support and / or vice versa can be used ,

Im Wesentlichen kann ein mit dem Herstellungssystem hergestellter Radarsensor dann als aus vier grundlegenden Anteilen hergestelltes Objekt verstanden werden. Die vier Bestandteile sind dabei das oben bereits erwähnte DSP-Board, also eine Leiterplatte mit den Niederfrequenzkomponenten, welches für alle Radarsensoren baulich gleich ist, ein RFE-Board, also eine Leiterplatte mit den Hochfrequenzbauteilen, die insbesondere wenigstens das Frontend realisieren, welches ebenso für alle Radarsensoren baugleich ist, der Schnittstellenträger als Anbindungselement zur Antennenanordnung, welcher auch als Anregungsnetzwerk aufgrund der Wellenleiter bezeichnet werden kann, und der Antennenträger, wobei sowohl der Schnittstellenträger als auch der Antennenträger in unterschiedlichen Ausgestaltungen vorliegen können. Das RFE-Board und das DSP-Board bilden gemeinsam das für alle Radarsensoren baulich unveränderte Frontendmodul, der Schnittstellenträger und der Antennenträger bilden das austauschbare, also in unterschiedlichen Varianten vorliegende Antennenmodul.In essence, a radar sensor manufactured with the manufacturing system can then be understood as an object made of four basic parts. The four components are the above-mentioned DSP board, ie a circuit board with the low frequency components, which is structurally the same for all radar sensors, an RFE board, so a circuit board with the high-frequency components, in particular realize at least the front end, which also for all radar sensors is identical, the interface carrier as a connection element to the antenna assembly, which can also be referred to as an excitation network due to the waveguide, and the antenna carrier, both the interface carrier and the antenna carrier may be present in different configurations. The RFE board and the DSP board together form the structurally unchanged front end module for all radar sensors, the interface carrier and the antenna carrier form the interchangeable antenna module, which is available in different versions.

Vorzugsweise können die frontendmodulseitigen Schnittstellen vorbestimmt positionierte Durchkontaktierungen der das Radarfrontend tragenden Leiterplatte umfassen, und die Wellenleiteranschlüsse der Schnittstelle aller Antennenmodule zur Kontaktierung mit wenigstens einer der Durchkontaktierungen als Anschlussstellen positioniert sein. Das bedeutet, in der Leiterplatte, die auch die Bauteile des Radarfrontend trägt, können Durchkontaktierungen (Vias) vorgesehen sein, die die Anschlussstellen seitens des für alle Radarsensoren gleichbleibenden Frontendmoduls bilden. Die Schnittstelle des Antennenmoduls wird nun exakt so ausgelegt, dass an die durch die Durchkontaktierungen gebildeten Anschlussstellen jeweils Wellenleiter anschließen, die die Verbindung zu entsprechenden Antennenelementen der Antennenanordnung bereitstellen.The front-end module-side interfaces may preferably include predetermined positioned vias of the radar front end-bearing printed circuit board, and the waveguide terminals of the interface of all the antenna modules may be positioned for contacting with at least one of the vias as connection locations. This means that in the circuit board, which also carries the components of the radar front end, vias (vias) can be provided, which form the connection points on the part of the front end module, which is the same for all radar sensors. The interface of the antenna module is now designed exactly so that connect to the connection points formed by the vias each waveguide that provide the connection to corresponding antenna elements of the antenna assembly.

Dabei kann das Herstellungssystem als Verbindungsmittel der Module einen Klebstoff und/oder kooperierende Steckmittel des Antennenmoduls und des Frontendmoduls aufweisen. Die Module können zur Bildung eines Radarsensors mithin miteinander verklebt werden, wobei das Vorsehen kooperierender Steckmittel des Antennenmoduls und des Frontendmoduls, insbesondere zusätzlich zu einem Klebstoff, den besonderen Vorteil mit sich bringt, idealerweise zwangsläufig für eine Anordnung der Module zueinander zu sorgen, in der die Anschlussstellen des Frontendmoduls an entsprechend fortsetzenden Wellenleitern anliegen. Das bedeutet, über Steckmittel kann eine korrekte Anordnung der Schnittstellen zueinander forciert werden.In this case, the manufacturing system may have as connecting means of the modules an adhesive and / or cooperating plug-in means of the antenna module and the front-end module. The modules can thus be glued together to form a radar sensor, wherein the provision of cooperating plug means of the antenna module and the front end module, in particular in addition to an adhesive, brings with it the particular advantage, ideally inevitably to provide an arrangement of the modules to each other, in which the Terminal points of the front end module abut on corresponding continuing waveguides. This means that via plug-in means a correct arrangement of the interfaces can be forced to each other.

Besonders bevorzugt können unterschiedliche Antennenmodule zur Zusammenstellung wenigstens eines Teils der Radarsensoren folgender Gruppe als Teil des Herstellungssystems vorgesehen sein:

  • - Langreichweitenradarsensor,
  • - Mittelreichweitenradarsensor,
  • - Kurzreichweitenradarsensor,
  • - Radarsensor mit größerer Winkelauflösung im Azimut als in der Elevation,
  • - Radarsensor mit größerer Winkelauflösung in der Elevation als im Azimut, und
  • - zur Messung sowohl mit vertikaler als auch mit horizontaler Polarisation ausgebildeter Radarsensor.
Particular preference may be given to providing different antenna modules for assembling at least part of the radar sensors of the following group as part of the production system:
  • Long range radar sensor,
  • Middle range radar sensor,
  • Short range radar sensor,
  • Radar sensor with greater angular resolution in the azimuth than in the elevation,
  • - Radar sensor with higher angular resolution in elevation than in azimuth, and
  • - For measuring both vertical and with horizontal polarization trained radar sensor.

Dies stellt nur Beispiele für die Vielfalt an Möglichkeiten dar, die sich mit dem erfindungsgemäßen Herstellungssystem für Radarsensoren eines Kraftfahrzeugs bieten. Letztendlich ist es denkbar, für alle Leistungsanforderungen, die ein bestimmter Radarsensor erfüllen muss, geeignete Antennenmodule zu entwickeln und vorzuhalten, um den entsprechenden Radarsensor herstellen zu können. Durch die aufeinander abgestimmten Schnittstellen der Frontendmodule und der Antennenmodule sind alle diese Antennenmodule gemeinsam mit den baugleichen Frontendmodulen einsetzbar. Selbstverständlich sind auch Kombinationen denkbar, das bedeutet, bestimmte Antennenmodule können auch für langreichweitige Radarsensoren entwickelt werden, die eine höhere Auflösung in der Elevation als im Azimut aufweisen sollen und/oder sowohl mit horizontaler als auch mit vertikaler Polarisation messen können.This represents only examples of the variety of possibilities that are offered with the inventive production system for radar sensors of a motor vehicle. Ultimately, it is conceivable to develop and maintain suitable antenna modules for all the power requirements which a particular radar sensor has to fulfill, in order to be able to produce the corresponding radar sensor. Due to the coordinated interfaces of the front-end modules and the antenna modules, all these antenna modules can be used together with the identical front-end modules. Of course, combinations are also conceivable, which means Certain antenna modules can also be developed for long-range radar sensors, which should have a higher resolution in the elevation than in the azimuth and / or can measure both with horizontal and vertical polarization.

Neben dem Herstellungssystem betrifft die Erfindung auch einen Radarsensor für ein Kraftfahrzeug, aufweisend:

  • - ein Frontendmodul mit wenigstens einer Leiterplatte mit einem Radarfrontend und einer Schnittstelle zum Anschluss eines Antennenmoduls und
  • - ein Antennenmodul mit wenigstens einem Trägersubstrat, das Antennenelemente einer Antennenanordnung trägt, und einer Schnittstelle zum Anschließen an ein Frontendmodul, welche wenigstens einen Wellenleiter von wenigstens einer Anschlussstelle des Frontendmoduls zu einem Antennenelement aufweist, aufweist,
wobei das Frontendmodul und das Antennenmodul mittels der jeweiligen Schnittstellen funktionsverbunden sind.In addition to the production system, the invention also relates to a radar sensor for a motor vehicle, comprising:
  • - A front end module with at least one circuit board with a radar front end and an interface for connecting an antenna module and
  • an antenna module having at least one carrier substrate, which carries antenna elements of an antenna arrangement, and an interface for connection to a front-end module which has at least one waveguide from at least one connection point of the front-end module to form an antenna element,
wherein the front end module and the antenna module are functionally connected by means of the respective interfaces.

Ein solcher Radarsensor, der mittels des erfindungsgemäßen Herstellungssystem hergestellt ist, erfüllt aufgrund der Wahl des Antennenmoduls bestimmte Leistungsanforderungen, die sich aus seinem Einsatzzweck und/oder seinem Einbauort im Kraftfahrzeug ergeben können. Sämtliche Ausführungen bezüglich des Herstellungssystems lassen sich analog auf den erfindungsgemäßen Radarsensor übertragen.Such a radar sensor, which is produced by means of the production system according to the invention, fulfills certain performance requirements due to the choice of the antenna module, which can result from its intended use and / or its installation location in the motor vehicle. All versions relating to the production system can be analogously transferred to the radar sensor according to the invention.

Die Erfindung betrifft ferner ein Kraftfahrzeug, aufweisend mehrere erfindungsgemäße Radarsensoren, wobei wenigstens zwei der Radarsensoren Antennenmodule mit unterschiedlichen Antennenanordnungen aufweisen. Das bedeutet, die Vorteile der Flexibilität des Herstellungssystems wurden im erfindungsgemäßen Kraftfahrzeug angewendet, indem je nach Leistungsanforderung an den jeweiligen Radarsensor ein geeignetes Antennenmodul gewählt wurde, welches den Leistungsanforderungen, die sich aus dem Einsatzzweck und/oder dem Einbauort im Kraftfahrzeug ergeben können, entspricht. Beispielsweise kann wenigstens ein auf das Vorfeld gerichteter Radarsensor des Kraftfahrzeugs als ein Langreichweitenradarsensor ausgebildet sein, indem ein entsprechenden Antennenmodul gewählt wurde, während beispielsweise seitlich ausgerichtete Radarsensoren des Kraftfahrzeugs als ein Kurzreichweitensensor, wiederum durch Wahl entsprechender Antennenmodule des Herstellungssystems, ausgebildet sein können. Auch bezüglich der Winkelauflösungen/Winkelgenauigkeiten und/oder der zu verwendenden Polarisationen kann eine entsprechende Auswahl von Antennenmodulen je nach Einsatzzweck und/oder Einbauort erfolgen, so dass letztlich innerhalb des Kraftfahrzeugs eine Vielzahl von unterschiedlichen Radarsensoren vorliegen, die sich jedoch lediglich durch das Antennenmodul (und gegebenenfalls ihre Programmierung bezüglich des Antennenmoduls) unterscheiden. Die Hardware der Frontendmodule ist bei allen diesen Radarsensoren vorteilhafterweise gleich. Auch auf das Kraftfahrzeug lassen sich die Ausführungen bezüglich des Herstellungssystems entsprechend übertragen.The invention further relates to a motor vehicle, comprising a plurality of radar sensors according to the invention, wherein at least two of the radar sensors have antenna modules with different antenna arrangements. This means that the advantages of the flexibility of the production system have been used in the motor vehicle according to the invention by selecting a suitable antenna module depending on the power requirement of the respective radar sensor, which corresponds to the power requirements that may arise from the intended use and / or installation location in the motor vehicle. For example, at least one directed to the apron radar sensor of the motor vehicle may be designed as a long range radar sensor by a corresponding antenna module was selected while, for example, laterally oriented radar sensors of the motor vehicle as a short range sensor, again by selecting corresponding antenna modules of the manufacturing system, may be formed. Also with regard to the angular resolutions / angular accuracies and / or the polarizations to be used, a corresponding selection of antenna modules can be made depending on the intended use and / or installation location, so that ultimately there are a large number of different radar sensors inside the motor vehicle, but these are only exposed by the antenna module (and possibly their programming with respect to the antenna module) differ. The hardware of the front-end modules is advantageously the same for all these radar sensors. Also on the motor vehicle, the statements relating to the production system can be transferred accordingly.

Schließlich betrifft die Erfindung auch ein Verfahren zur Herstellung eines Radarsensors für ein Kraftfahrzeug unter Verwendung eines Herstellungssystems der erfindungsgemäßen Art, welches folgende Schritte umfasst:

  • - Auswählen eines Antennenmoduls in Abhängigkeit von Leistungsanforderungen an den Radarsensor,
  • - Kombination des Antennenmoduls und eines Frontendmoduls zu dem Radarsensor.
Finally, the invention also relates to a method for producing a radar sensor for a motor vehicle using a production system of the type according to the invention, which comprises the following steps:
  • Selecting an antenna module as a function of power requirements of the radar sensor,
  • - Combination of the antenna module and a front end module to the radar sensor.

Auch bezüglich des erfindungsgemäßen Verfahrens gelten sämtliche Ausführungen zu den anderen Gegenständen, mithin dem Herstellungssystem, dem Radarsensor und dem Kraftfahrzeug, entsprechend fort, so dass auch mit dem Herstellungsverfahren die genannten Vorteile erhalten werden können.With regard to the method according to the invention, all statements regarding the other objects, that is to say the production system, the radar sensor and the motor vehicle, also apply correspondingly, so that the stated advantages can also be obtained with the production method.

Weitere Vorteile und Einzelheiten der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus den im Folgenden beschriebenen Ausführungsbeispielen sowie anhand der Zeichnungen. Dabei zeigen:

  • 1 ein erfindungsgemäßes Herstellungssystem mit seinen prinzipiellen Anteilen und einer Erläuterung zur Herstellung von Radarsensoren,
  • 2 prinzipielle Komponenten des Herstellungssystems, aus denen ein Radarsensor hergestellt wird,
  • 3 einen Querschnitt durch einen Anteil eines Radarsensors mit einer ersten Ausführung des Antennenmoduls,
  • 4 einen Querschnitt durch einen Anteil eines zweiten Radarsensors mit einer zweiten Ausführung des Antennenmoduls,
  • 5 eine Aufsicht auf das Antennenmodul gemäß der ersten Ausführung,
  • 6 eine Aufsicht auf das Antennenmodul gemäß der zweiten Ausführung, und
  • 7 ein erfindungsgemäßes Kraftfahrzeug.
Further advantages and details of the present invention will become apparent from the embodiments described below and with reference to the drawings. Showing:
  • 1 an inventive production system with its principal shares and an explanation of the production of radar sensors,
  • 2 principal components of the manufacturing system from which a radar sensor is made,
  • 3 a cross section through a portion of a radar sensor with a first embodiment of the antenna module,
  • 4 a cross section through a portion of a second radar sensor with a second embodiment of the antenna module,
  • 5 a plan view of the antenna module according to the first embodiment,
  • 6 a plan view of the antenna module according to the second embodiment, and
  • 7 an inventive motor vehicle.

1 zeigt eine Prinzipskizze der Funktionsweise eines erfindungsgemäßen Herstellungssystems 1. Das Herstellungssystem 1 umfasst eine erste Menge 2 von jeweils baugleichen Frontendmodulen 3, die vorliegend aus zwei immer gleich aufgebauten Leiterplatten 4, 5 aufgebaut sind. Eine Leiterplatte 4 trägt dabei die Hochfrequenzbauteile und kann auch als Frontend-Board bezeichnet werden; die andere Leiterplatte 5 trägt die Niederfrequenzbauteile und kann auch als DSP-Board bezeichnet werden. Auf der Leiterplatte 4 ist eine Schnittstelle gebildet, die einer entsprechenden Schnittstelle von Antennenmodulen 6a, 6b, 6c, ... einer Menge 7 von Antennenmodulen 6 entspricht. Ersichtlich liegen Antennenmodule 6 in unterschiedlichen Ausführungen vor, das bedeutet, sie umfassen Antennenanordnungen mit einer unterschiedlichen Anzahl, Anordnung und/oder Orientierung von Antennenelementen (Einzelantennen). Die Antennenmodule 6 wurden für spezielle Leistungsanforderungen eines herzustellenden Radarsensors entwickelt, die sich beispielsweise aus dem Einsatzzweck und/oder dem Einbauort im Kraftfahrzeug, für die die Radarsensoren bestimmt sind, ergeben können. Beispielsweise können die Antennenmodule 6a speziell für Langreichweitenradarsensoren ausgestaltete Antennenanordnungen enthalten, die Antennenmodule 6b speziell für Kurzreichweitenradarsensoren geeignete Antennenanordnungen und die Antennenmodule 6c speziell eine höhere Winkelauflösung in der Elevation als im Azimut erlaubende Antennenanordnungen aufweisen. Selbstverständlich sind weitere Arten von Antennenmodulen 6 denkbar. Durch Kombination der immer baugleichen Frontendmodule 3 mit unterschiedlichen Antennenmodulen 6a, 6b, 6c, ... lassen sich unterschiedliche Radarsensoren für ein Kraftfahrzeug bilden. 1 shows a schematic diagram of the operation of a manufacturing system according to the invention 1 , The manufacturing system 1 includes a first quantity 2 of identical front-end modules 3 , which in this case of two always the same built-up circuit boards 4 . 5 are constructed. A circuit board 4 carries the high-frequency components and can also be referred to as a front-end board; the other circuit board 5 carries the low-frequency components and can also be referred to as DSP board. On the circuit board 4 an interface is formed, which is a corresponding interface of antenna modules 6a . 6b . 6c , ... a lot 7 of antenna modules 6 equivalent. Obvious are antenna modules 6 in different embodiments, that is, they comprise antenna arrangements with a different number, arrangement and / or orientation of antenna elements (individual antennas). The antenna modules 6 have been developed for specific performance requirements of a radar sensor to be produced, which may result, for example, from the intended use and / or installation location in the motor vehicle for which the radar sensors are intended. For example, the antenna modules 6a contain specially designed for long range radar sensors antenna assemblies, the antenna modules 6b especially for Kurzreichweitenradarsensoren suitable antenna assemblies and the antenna modules 6c specifically, have a higher angular resolution in the elevation than azimuth-permitting antenna arrangements. Of course, other types of antenna modules 6 conceivable. By combination of always identical front end modules 3 with different antenna modules 6a . 6b . 6c , ... can be different radar sensors for a motor vehicle.

Werden beispielsweise für ein Kraftfahrzeug sowohl ein Langreichweitenradarsensor 8 als auch ein Kurzreichweitenradarsensor 9 benötigt, kann zum einen, vgl. Pfeil 10, ein Frontendmodul 3 mit einem Antennenmodul 6a kombiniert werden, um den Langreichweitenradarsensor 8 zu erhalten, zum anderen gemäß dem Pfeil 11 ein weiteres, baugleiches Frontendmodul 3 mit einem Antennenmodul 6b kombiniert werden, um den Kurzreichweitenradarsensor 9 herzustellen. Die Frontendmodule 3 sind programmierbar, um den entsprechenden Betrieb der Radarsensoren 8, 9 als Langreichweitenradarsensor 8 bzw. Kurzreichweitenradarsensor 9 zu erlauben.For example, for a motor vehicle both a long range radar sensor 8th as well as a short range radar sensor 9 needed, can on the one hand, cf. arrow 10 , a front end module 3 with an antenna module 6a be combined to the long range radar sensor 8th on the other hand according to the arrow 11 another, identical front-end module 3 with an antenna module 6b combined to the short range radar sensor 9 manufacture. The frontend modules 3 are programmable to the appropriate operation of the radar sensors 8th . 9 as a long range radar sensor 8th or short-range radar sensor 9 to allow.

Zur Herstellung von Radarsensoren 8, 9 können die Frontendmodule 3 mittels entsprechender Steckmittel mit dem ausgewählten Antennenmodul 6 zusammengesetzt und verklebt werden, wobei auch andere Varianten zum Zusammenbau denkbar sind. Die genauere Ausgestaltung der Schnittstellen wird im Hinblick auf 3 näher erläutert werden.For the production of radar sensors 8th . 9 can the front end modules 3 by means of appropriate plug-in means with the selected antenna module 6 assembled and glued, with other variants for assembly are conceivable. The more precise configuration of the interfaces is with regard to 3 be explained in more detail.

2 zeigt nochmals schematisch einzelne Komponenten, aus denen ein mittels des Herstellungssystems 1 zusammengesetzter Radarsensor, beispielsweise einer der Radarsensoren 8, 9, zusammengesetzt ist. Wie bereits erwähnt, setzt sich das Frontendmodul 3 aus zwei Leiterplatten 4, 5 zusammen. Dabei weist die Leiterplatte 4 vorliegend vier Radarchips 12 auf, die jeweils einen Radartransceiver realisieren. Mit anderen Worten sind die Radarchips 12 Hochfrequenzbauteile, die die entsprechenden Anregungsleistungen für die einzelnen Antennenelemente 13 der Antennenanordnung 14 des ausgewählten Antennenmoduls bereitstellen. Über hier nicht sichtbare Durchkontaktierungen (Vias) werden Anschlussstellen auf der gegenüberliegenden Seite der Leiterplatte 4 bereitgestellt, an die im zusammengebauten Zustand entsprechende Wellenleiter 15 (hier nur angedeutet) der jeweiligen Schnittstelle des Antennenmoduls 6 anliegen, um eine leitende Verbindung zu schaffen. Die Anordnung der Anschlussstellen ist dabei vorbestimmt und innerhalb des Herstellungssystems 1 festgelegt. Alle Antennenmodule 6 weisen entsprechend angeordnete Anschlussstellen ihrer Wellenleiter 15 auf. 2 shows again schematically individual components, from which one by means of the manufacturing system 1 composite radar sensor, for example one of the radar sensors 8th . 9 , is composed. As already mentioned, the frontend module sits down 3 from two printed circuit boards 4 . 5 together. In this case, the circuit board 4 in the present case four radar chips 12 on, each realize a radar transceiver. In other words, the radar chips 12 High-frequency components that provide the appropriate excitation power for the individual antenna elements 13 the antenna arrangement 14 of the selected antenna module. Via openings (vias), which are not visible here, become connection points on the opposite side of the printed circuit board 4 provided to the assembled in the corresponding waveguide 15 (here only indicated) of the respective interface of the antenna module 6 to create a conductive connection. The arrangement of the connection points is predetermined and within the production system 1 established. All antenna modules 6 have correspondingly arranged connection points of their waveguides 15 on.

Auf der Leiterplatte 5, die im Übrigen ihre eigene Massefläche aufweist, um das sogenannte „Ground Bouncing“ zu vermeiden, befinden sich die Niederfrequenzbauteile des Radarsensors, vorliegend beispielhaft umfassend digitale Signalverarbeitungskomponenten wie den DSP 16, eine Steuereinheit 17, eine Spannungsversorgungseinheit 18, eine Busschnittstelle 19 zum Anschluss an einen CAN-Bus des Kraftfahrzeugs und ein Speichermittel 20, beispielsweise ein RAM-Speicher und/oder ein Flash-Speicher.On the circuit board 5 which, moreover, has its own ground plane in order to avoid the so-called "ground bouncing", are the low-frequency components of the radar sensor, in the present example comprising digital signal processing components such as the DSP 16 , a control unit 17 , a power supply unit 18 , a bus interface 19 for connection to a CAN bus of the motor vehicle and a storage means 20 For example, a RAM memory and / or a flash memory.

Die Leiterbahnen der Leiterplatten 4, 5 können über entsprechende Steckverbindungen verbunden sein.The conductor tracks of the printed circuit boards 4 . 5 can be connected via appropriate connectors.

Auch die Antennenmodule 6 sind vorliegend wenigstens zweiteilig ausgebildet, nachdem sie zum einen einen Schnittstellenträger 21 und einen Antennenträger 22 aufweisen. Sowohl der Schnittstellenträger 21 als auch der wenigstens eine Antennenträger 22 bestehen aus einem Trägersubstrat, hier Kunststoff, wobei im Fall des Schnittstellenträgers 21 innerhalb des Trägersubstrats die entsprechenden Wellenleiter 15 als Metalle realisiert sind und mithin die Anschlussstellen der Durchkontaktierungen der Leiterplatte 4 mit entsprechenden Antennenelementen 13 der Antennenanordnung 14 verbunden, die durch eine Metallbeschichtung des Trägersubstrats des Antennenträgers 22 realisiert sind, vorliegend durch Aussparungen (Löcher) in der Metallbeschichtung. Wie bereits erwähnt, wird die Anordnung, Anzahl und Orientierung der Antennenelemente 13 bzw. der Antennenanordnung 14 gemäß den Leistungsanforderungen an den Radarsensor gewählt.Also the antenna modules 6 In the present case, they are at least two parts, after they have an interface carrier 21 and an antenna carrier 22 exhibit. Both the interface carrier 21 as well as the at least one antenna carrier 22 consist of a carrier substrate, here plastic, in the case of the interface carrier 21 within the carrier substrate, the corresponding waveguides 15 are realized as metals and thus the connection points of the plated-through holes of the circuit board 4 with corresponding antenna elements 13 the antenna arrangement 14 connected by a metal coating of the carrier substrate of the antenna carrier 22 are realized, in this case by recesses (holes) in the metal coating. As already mentioned, the arrangement, number and orientation of the antenna elements 13 or the antenna arrangement 14 selected according to the power requirements of the radar sensor.

Die 3 bis 6 zeigen nun für konkrete Ausführungsbeispiele von Radarsensoren 23, 24 die konkrete Ausgestaltung zumindest der Komponenten 4, 21 und 22 genauer.The 3 to 6 now show for specific embodiments of radar sensors 23 . 24 the specific design of at least the components 4 . 21 and 22 more accurate.

3 zeigt eine erste konkrete Ausführungsform eines Antennenmoduls 6d eines Radarsensors 23, dass bereits auf eine (ja für alle Radarsensoren gleiche) Leiterplatte 4 eines entsprechenden Frontendmoduls 3 aufgesetzt und mittels Klebstoff mit diesem verbunden ist. Ersichtlich bilden Durchkontaktierungen 25 Anschlussstellen für die Radarchips 12, wobei das Antennenmodul 6d mittels hier nur angedeuteter Steckmittel 26 so aufgesetzt ist, dass Anschlussstellen der Wellenleiter 15 die Durchkontaktierungen 25 elektrisch kontaktieren. 3 shows a first specific embodiment of an antenna module 6d a radar sensor 23 that already on one (yes for all radar sensors same) PCB 4 a corresponding front-end module 3 fitted and connected by means of adhesive with this. Visibly form vias 25 Connection points for the Radarchips 12 , wherein the antenna module 6d by means of here indicated plug-in means 26 is placed so that connection points of the waveguides 15 the vias 25 contact electrically.

So werden die entsprechend benötigten Verbindungen zwischen den Radartransceiver realisierenden Radarchips 12 und somit dem Radarfrontend und den Antennenelementen 13 der Antennenanordnung 14 auf dem Antennenträger 22 geschaffen.Thus, the correspondingly required connections between the radar transceiver realizing Radarchips 12 and thus the radar front end and the antenna elements 13 the antenna arrangement 14 on the antenna carrier 22 created.

Eine zweite konkrete Ausführungsform eines Antennenmoduls 6e zeigt der Querschnitt der 4, aus dem deutlich ersichtlich ist, dass die Antennenelemente 13 nun anders positioniert sind, woraus sich auch andere Ausgestaltungen der Wellenleiter 15 ausgehend von den Anschlussstellen ergeben.A second specific embodiment of an antenna module 6e shows the cross section of 4 , from which it can be clearly seen that the antenna elements 13 are now positioned differently, resulting in other embodiments of the waveguide 15 starting from the connection points.

Die 5 und 6 zeigen entsprechende (Teil-)Aufsichten, die ebenso die Unterschiedlichkeit der jeweiligen Antennenanordnungen 14 illustrieren. Dabei können die Teilantennenanordnungen (hier als Teilaufsicht gezeigt) für alle Radarchips 12 gleich ausgebildet sein, aber auch unterschiedlich.The 5 and 6 show appropriate (partial) supervision, as well as the diversity of the respective antenna arrangements 14 illustrate. In this case, the sub-antenna arrays (shown here as partial supervision) for all Radarchips 12 be the same, but also different.

7 zeigt eine Prinzipskizze eines erfindungsgemäßen Kraftfahrzeugs 27. Das Kraftfahrzeug 27 weist vorliegend sechs verschiedene Radarsensoren 28 bis 31 auf, die mit dem Herstellungssystem 1 zusammengestellt wurden. Aufgrund unterschiedlicher Antennenmodule 6 wirken dabei die beiden nach vorne ausgerichteten Radarsensoren 28 als kurzreichweitige Sensoren, die den Langreichweitenradarsensor 29 ergänzen. Die Radarsensoren 28 haben dabei einen etwas engeren Erfassungsbereich, der mehr auf den Azimut fokussiert ist als bei den ebenso kurzreichweitigen Radarsensoren 30, die zur Seite gerichtet sind und als Weitwinkel-Radarsensoren 30 ausgebildet sind. Der Radarsensor 31, der auf den Rückraum gerichtet ist, ist ein mittelreichweitiger Radarsensor 31. Selbstverständlich ist die Aufteilung der 7 nur beispielhaft gewählt und es können eine Vielzahl unterschiedlicher und/oder weiterer Radarsensoren in einem Kraftfahrzeug 27 verbaut werden, die unterschiedlichste Leistungsanforderungen stellen, die mittels Auswahl eines geeigneten Antennenmoduls 6 erfüllt werden können. 7 shows a schematic diagram of a motor vehicle according to the invention 27 , The car 27 in the present case has six different radar sensors 28 to 31 on that with the manufacturing system 1 were compiled. Due to different antenna modules 6 The two front-facing radar sensors act here 28 as short-range sensors that use the long-range radar sensor 29 complete. The radar sensors 28 have a slightly narrower detection range, which is more focused on the azimuth than the equally short-range radar sensors 30 which are directed to the side and as wide-angle radar sensors 30 are formed. The radar sensor 31 , which is directed to the rear space, is a medium-range radar sensor 31 , Of course, the division of the 7 chosen only by way of example and it can be a variety of different and / or additional radar sensors in a motor vehicle 27 be installed, the most diverse performance requirements, by selecting a suitable antenna module 6 can be met.

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

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  • DE 102016210366 B3 [0012]DE 102016210366 B3 [0012]

Claims (12)

Herstellungssystem (1) zur Zusammenstellung von Radarsensoren (8, 9, 23, 24, 27, 28, 29, 30, 31) für ein Kraftfahrzeug (27), wobei das Herstellungssystem (1) umfasst: - eine Mehrzahl baugleicher Frontendmodule (3) mit wenigstens einer Leiterplatte (4, 5) mit einem Radarfrontend und einer Schnittstelle zum Anschluss eines Antennenmoduls (6, 6a, 6b, 6c, 6d, 6e) und - eine Mehrzahl zumindest teilweise unterschiedlicher Antennenmodule (6, 6a, 6b, 6c, 6d, 6e) mit wenigstens einem Trägersubstrat, das Antennenelemente (13) einer Antennenanordnung (14) trägt und einer Schnittstelle zum Anschließen an ein Frontendmodul (3), welche wenigstens einen Wellenleiter (15) von wenigstens einer Anschlussstelle des Frontendmoduls (3) zu einem Antennenelement (13) aufweist.Manufacturing system (1) for assembling radar sensors (8, 9, 23, 24, 27, 28, 29, 30, 31) for a motor vehicle (27), the production system (1) comprising: - A plurality of identical front end modules (3) with at least one circuit board (4, 5) with a radar front end and an interface for connecting an antenna module (6, 6a, 6b, 6c, 6d, 6e) and - A plurality of at least partially different antenna modules (6, 6a, 6b, 6c, 6d, 6e) with at least one carrier substrate, the antenna elements (13) of an antenna assembly (14) carries and an interface for connection to a front end module (3), which at least a waveguide (15) of at least one connection point of the front end module (3) to an antenna element (13). Herstellungssystem (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Frontendmodule (3) und/oder eine die Frontendmodule (3) ansteuernde Steuereinheit für unterschiedliche Antennenmodule (6, 6a, 6b, 6c, 6d, 6e) unterschiedlich programmierbar ist.Production system (1) according to Claim 1 , characterized in that the front end modules (3) and / or the front end modules (3) driving control unit for different antenna modules (6, 6a, 6b, 6c, 6d, 6e) is differently programmable. Herstellungssystem (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Radarfrontend wenigstens einen Radartransceiver und/oder wenigstens ein Hochfrequenzbauteil umfasst.Production system (1) according to Claim 1 or 2 , characterized in that the radar front end comprises at least one radar transceiver and / or at least one high-frequency component. Herstellungssystem (1) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Frontendmodule (3) wenigstens zwei Leiterplatten (4, 5) aufweisen, wobei eine die Bauteile für die Hochfrequenzelektronik und eine die Bauteile für die Niederfrequenzelektronik des Radarsensors (8, 9, 23, 24, 27, 28, 29, 30, 31) trägt.Manufacturing system (1) according to one of the preceding claims, characterized in that the front-end modules (3) have at least two printed circuit boards (4, 5), one of the components for the high-frequency electronics and one of the components for the low-frequency electronics of the radar sensor (8, 9, 23, 24, 27, 28, 29, 30, 31). Herstellungssystem (1) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Bauteile für die Niederfrequenzelektronik wenigstens eine digitale Signalverarbeitungskomponente (16) des Radarsensors (8, 9, 23, 24, 27, 28, 29, 30, 31) und/oder wenigstens eine Steuereinheit (17) für den Radarsensor (8, 9, 23, 24, 27, 28, 29, 30, 31) und/oder eine Busschnittstelle (19) für den Radarsensor (8, 9, 23, 24, 27, 28, 29, 30, 31) und/oder eine Spannungsversorgungseinheit (18) umfassen.Production system (1) according to Claim 4 , characterized in that the components for the low-frequency electronics at least one digital signal processing component (16) of the radar sensor (8, 9, 23, 24, 27, 28, 29, 30, 31) and / or at least one control unit (17) for the radar sensor (8, 9, 23, 24, 27, 28, 29, 30, 31) and / or a bus interface (19) for the radar sensor (8, 9, 23, 24, 27, 28, 29, 30, 31) and or a power supply unit (18). Herstellungssystem (1) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein den wenigstens einen Wellenleiter (15) umfassender Schnittstellenträger (21) ein getrenntes Bauteil zu wenigstens einem die Antennenelemente (13) tragenden Antennenträger (22) bildet, wobei der Schnittstellenträger (21) und der Antennenträger (22) zu dem Antennenmodul (6, 6a, 6b, 6c, 6d, 6e) zusammengesetzt sind.Manufacturing system (1) according to one of the preceding claims, characterized in that an interface carrier (21) comprising the at least one waveguide (15) forms a separate component to at least one antenna carrier (22) carrying the antenna elements (13), the interface carrier (21 ) and the antenna carrier (22) to the antenna module (6, 6a, 6b, 6c, 6d, 6e) are composed. Herstellungssystem (1) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die frontendmodulseitige Schnittstellen vorbestimmt positionierte Durchkontaktierungen (25) der das Radarfrontend tragenden Leiterplatte (4, 5) umfassen und die Wellenleiteranschlüsse der Schnittstelle aller Antennenmodule (6, 6a, 6b, 6c, 6d, 6e) zur Kontaktierung mit wenigstens einer der Durchkontaktierungen (25) positioniert sind.Production system (1) according to any one of the preceding claims, characterized in that the front-end module side interfaces predetermined positioned vias (25) of the radar front end transmitting circuit board (4, 5) include and the waveguide terminals of the interface for all antenna modules (6, 6a, 6b, 6c, 6d, 6e) are positioned for contacting with at least one of the plated-through holes (25). Herstellungssystem (1) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass es als Verbindungsmittel der Module (3, 6, 6a, 6b, 6c, 6d, 6e) einen Klebstoff und/oder kooperierende Steckmittel (26) des Antennenmoduls (6, 6a, 6b, 6c, 6d, 6e) und des Frontendmoduls (3) aufweist.Manufacturing system (1) according to one of the preceding claims, characterized in that it comprises as connecting means of the modules (3, 6, 6a, 6b, 6c, 6d, 6e) an adhesive and / or cooperating plug means (26) of the antenna module (6, 6a , 6b, 6c, 6d, 6e) and the front end module (3). Herstellungssystem (1) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass unterschiedliche Antennenmodule (6, 6a, 6b, 6c, 6d, 6e) zur Zusammenstellung wenigstens eines Teil der Radarsensoren (8, 9, 23, 24, 27, 28, 29, 30, 31) folgender Gruppe vorgesehen sind; - Langreichweitenradarsensor (8, 29), - Mittelreichweitenradarsensor (31), - Kurzreichweitenradarsensor (9, 28, 30), - Radarsensor (8, 9, 23, 24, 27, 28, 29, 30, 31) mit größerer Winkelauflösung im Azimut als in der Elevation, - Radarsensor (8, 9, 23, 24, 27, 28, 29, 30, 31) mit größerer Winkelauflösung in der Elevation als im Azimut, und - zur Messung sowohl mit vertikaler als auch mit horizontaler Polarisation ausgebildeter Radarsensor (8, 9, 23, 24, 27, 28, 29, 30, 31).Manufacturing system (1) according to one of the preceding claims, characterized in that different antenna modules (6, 6a, 6b, 6c, 6d, 6e) for assembling at least part of the radar sensors (8, 9, 23, 24, 27, 28, 29 , 30, 31) of the following group; Long range radar sensor (8, 29), medium range radar sensor (31), short range radar sensor (9, 28, 30), radar sensor (8, 9, 23, 24, 27, 28, 29, 30, 31) with greater angular resolution in the azimuth as in elevation, radar sensor (8, 9, 23, 24, 27, 28, 29, 30, 31) with greater angular resolution in elevation than in azimuth, and radar sensor designed to measure both vertical and horizontal polarization (8, 9, 23, 24, 27, 28, 29, 30, 31). Radarsensor (8, 9, 23, 24, 27, 28, 29, 30, 31) für ein Kraftfahrzeug (27), aufweisend - ein Frontendmodul (3) mit wenigstens einer Leiterplatte (4, 5) mit einem Radarfrontend und einer Schnittstelle zum Anschluss eines Antennenmoduls (6, 6a, 6b, 6c, 6d, 6e) und - ein Antennenmodul (6, 6a, 6b, 6c, 6d, 6e) mit wenigstens einem Trägersubstrat, das Antennenelemente (13) einer Antennenanordnung (14) trägt und eine Schnittstelle zum Anschließen an ein Frontendmodul (3), welche wenigstens einen Wellenleiter (15) von wenigstens einer Anschlussstelle des Frontendmoduls (3) zu einem Antennenelement (13) aufweist, aufweist, wobei das Frontendmodul (3) und das Antennenmodul (6, 6a, 6b, 6c, 6d, 6e) mittels der jeweiligen Schnittstellen funktionsverbunden sind.Radar sensor (8, 9, 23, 24, 27, 28, 29, 30, 31) for a motor vehicle (27), comprising - A front end module (3) with at least one printed circuit board (4, 5) with a Radarfrontend and an interface for connecting an antenna module (6, 6a, 6b, 6c, 6d, 6e) and an antenna module (6, 6a, 6b, 6c, 6d, 6e) having at least one carrier substrate carrying antenna elements (13) of an antenna arrangement (14) and an interface for connection to a front end module (3), which comprises at least one waveguide (15 ) of at least one connection point of the front end module (3) to an antenna element (13), wherein the front end module (3) and the antenna module (6, 6a, 6b, 6c, 6d, 6e) are functionally connected by means of the respective interfaces. Kraftfahrzeug (27), aufweisend mehrere Radarsensoren (8, 9, 23, 24, 27, 28, 29, 30, 31) nach Anspruch 10, wobei wenigstens zwei der Radarsensoren (8, 9, 23, 24, 27, 28, 29, 30, 31) Antennenmodule (6, 6a, 6b, 6c, 6d, 6e) mit unterschiedlichen Antennenanordnungen (14) aufweisen.Motor vehicle (27), comprising a plurality of radar sensors (8, 9, 23, 24, 27, 28, 29, 30, 31) according to Claim 10 in which at least two of the radar sensors (8, 9, 23, 24, 27, 28, 29, 30, 31) have antenna modules (6, 6a, 6b, 6c, 6d, 6e) with different antenna arrangements (14). Verfahren zur Herstellung eines Radarsensors (8, 9, 23, 24, 27, 28, 29, 30, 31) für ein Kraftfahrzeug (27) unter Verwendung eines Herstellungssystems (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 9, umfassend folgende Schritte: - Auswählen eines Antennenmoduls (6, 6a, 6b, 6c, 6d, 6e), - Kombination des Antennenmoduls (6, 6a, 6b, 6c, 6d, 6e) und eines Frontendmoduls (3) zu dem Radarsensor (8, 9, 23, 24, 27, 28, 29, 30, 31). Method for producing a radar sensor (8, 9, 23, 24, 27, 28, 29, 30, 31) for a motor vehicle (27) using a production system (1) according to one of the Claims 1 to 9 comprising the following steps: - selecting an antenna module (6, 6a, 6b, 6c, 6d, 6e), - combining the antenna module (6, 6a, 6b, 6c, 6d, 6e) and a front end module (3) to the radar sensor ( 8, 9, 23, 24, 27, 28, 29, 30, 31).
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