CN115480216A - 雷达设备和用于制造雷达设备的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种雷达设备，其具有印刷电路板、波导天线装置和夹紧装置。印刷电路板具有大量定位孔。波导天线装置具有大量定位销，其中，所述波导天线装置如此布置在所述印刷电路板上，使得所述定位销嵌接到所述印刷电路板的相应定位孔中。夹紧装置构造为用于，将夹紧力在朝向所述印刷电路板的方向上施加到所述波导天线装置上。

Description

雷达设备和用于制造雷达设备的方法

技术领域

本发明涉及一种雷达设备和一种用于制造雷达设备的方法。

背景技术

为了实现诸如自适应速度调节的舒适功能和诸如紧急制动辅助的安全功能，使用雷达传感器。这种传感器的主要优点在于，并非对例如摄像机的图像进行解释，而是直接测量物理参量。

雷达传感器通过天线结构发射高频雷达射束，并且接收在对象上反射的射束。在此，所感测的对象可以是固定的或可运动的。借助所接收的雷达射束可以计算距离，并且借助角度测量也可以计算对象的方向。此外，可以计算对象与雷达传感器的相对速度。典型的雷达传感器在76GHz和81GHz之间的频率范围内工作。

作为雷达天线，除了印刷电路板上的平面天线之外，越来越多地使用波导天线。所述波导天线关于性能因素提供了比目前最常用的微带天线更好的性能，例如在天线的更低的功率损耗和高的宽带能力方面。然而，产生了用于由多个层构成的波导天线的附加成本，所述波导天线必须以高成本的方式相互粘合或钎焊。此外，在组装时还需要附加的高成本工艺，例如波导天线和电路板之间的螺纹连接或粘合。

发明内容

本发明提供了一种雷达设备和用于制造雷达设备的方法。

优选实施方式是各个优选构型的内容。

根据第一方面，本发明相应地涉及一种雷达设备，其具有印刷电路板、波导天线装置和夹紧装置。印刷电路板具有多个定位孔。波导天线装置具有多个定位销，其中，波导天线装置如此布置在印刷电路板上，使得定位销嵌接到印刷电路板的对应定位孔中。夹紧装置构造为用于，将夹紧力朝印刷电路板的方向施加到波导天线装置上。

根据第二方面，本发明涉及一种用于制造雷达设备的方法。提供具有多个定位孔的印刷电路板。构造具有多个定位销的波导天线装置，其中，波导天线装置如此布置在印刷电路板上，使得定位销嵌接到印刷电路板的对应定位孔中。构造夹紧装置，所述夹紧装置将夹紧力朝印刷电路板的方向施加到波导天线装置上。

本发明提供了具有优化构造的雷达设备，使得能够实现波导天线的成本有利且对于批量制造而言合适的集成。在制造雷达设备时，可以使用已建立的制造过程。

通过定位销，波导天线装置在与印刷电路板平行的平面中固定在印刷电路板上。通过夹紧装置，波导天线装置也在垂直于印刷电路板的方向上被固定。夹紧装置施加夹紧力，也就是使波导天线装置夹紧的力。

由此，可以省去波导天线装置和印刷电路板之间的附加的固定连接，例如通过粘接、钎焊或旋拧实现的固定连接。

本发明能够实现，大批量地成本有利地制造稳健的、紧凑的、同时具有提高的性能的雷达传感器。在此，本发明包括一种传感器构造方案，该传感器构造方案由单层或多层的波导天线、标准印刷电路板、天线罩和(例如由塑料制成的)壳体组成。本发明能够实现波导天线装置的包括公差补偿在内的简单集成，该公差补偿在这种夹层式构造方案中产生。

根据雷达设备的一个扩展方案，定位销形状锁合或力锁合地嵌接到印刷电路板的相应定位孔中。由此，避免了波导天线装置相对于印刷电路板在平面中的移动。

根据雷达设备的一个扩展方案，该雷达设备具有天线罩，由此保护波导天线装置免受外部环境影响。

根据雷达设备的一个扩展方案，夹紧装置是天线罩的一部分。夹紧装置也可以布置在天线罩上。尤其，夹紧装置可以具有能直接注塑到天线罩上的部件。夹紧装置也可以是安置在天线罩和波导天线装置之间的单独构件。然后，天线罩向夹紧装置施加力，该力被传递到波导天线装置上。因此，天线罩构造为用于，将夹紧力通过夹紧装置施加到波导天线装置上。

根据雷达设备的一个扩展方案，天线罩直接紧固在印刷电路板上。尤其，天线罩和印刷电路板可以利用压入销而紧固在彼此上。例如，印刷电路板可以具有孔，其中，与天线罩固定连接的压入销被压入到这些孔中。由此，产生冷焊，由此天线罩与印刷电路板固定地连接。

根据雷达设备的一个扩展方案，该雷达设备具有壳体，该壳体至少部分地包围波导天线装置和印刷电路板。

根据雷达设备的一个扩展方案，天线罩紧固在壳体中，例如通过焊接连接。天线罩和壳体完全包围波导天线装置。

根据雷达设备的一个扩展方案，印刷电路板紧固在壳体上。夹紧装置至少间接地与壳体连接。尤其，夹紧装置可以利用焊接连接而紧固在壳体上。

根据雷达设备的一个扩展方案，夹紧装置直接紧固在印刷电路板上，尤其，夹紧装置和印刷电路板可以利用这些压入销紧固在彼此上。例如，印刷电路板可以具有孔，其中，与夹紧装置固定连接的压入销被压入到这些孔中。由此产生冷焊，由此，夹紧装置与印刷电路板固定地连接。

根据雷达设备的一个扩展方案，夹紧装置具有至少一个接触结构，该接触结构接触波导天线装置，其中，夹紧力通过接触结构传递到波导天线装置上。这里，接触结构可以理解为结构化元件。

根据雷达设备的一个扩展方案，夹紧装置至少部分地由弹性材料、例如弹性体构成。例如，夹紧装置可以至少部分地由硅树脂或热塑性弹性体元件构成。由此可以补偿制造公差。

根据雷达设备的一个扩展方案，至少一个接触结构包括突起和/或板条。接触结构可以至少部分地由弹性材料、例如弹性体构成。

根据雷达设备的一个扩展方案，夹紧装置至少部分地由金属制成。

附图说明

附图示出：

图1根据本发明的第一实施方式的雷达设备的示意性横截面视图；

图2根据本发明的第二实施方式的雷达设备的示意性横截面视图；

图3根据本发明的第三实施方式的雷达设备的示意性横截面视图；

图4根据本发明的第三实施方式的雷达设备的示意性俯视图；以及

图5用于制造雷达设备的方法的流程图。

在所有附图中，相同的或功能相同的元件和设备设有同一附图标记。方法步骤的编号是为了清楚起见，并且通常不应暗示特定的时间顺序。尤其，也可以同时执行多个方法步骤。

具体实施方式

图1示出雷达设备100的示意性横截面视图。雷达设备100包括具有多个定位孔11的印刷电路板1。

雷达设备100还具有波导天线装置2。该波导天线装置可以由一个或多个层构成。波导天线装置2具有多个定位销21。

波导天线装置2与印刷电路板1连接，其中，波导天线装置2的定位销21分别嵌接到印刷电路板1的一个定位孔11中。由此，建立了插接式连接，使得可以在平面内实现印刷电路板1和波导天线装置2之间的必要的定位精度。

雷达设备100还包括壳体5a以及天线罩4a。夹紧装置3a引入到天线罩4a和波导天线装置2之间。压入销10(例如通过注塑)被固定地引入到壳体5a中，所述压入销压入到印刷电路板1的孔中，使得印刷电路板1和壳体5a彼此固定连接。在此，压入销10从印刷电路板1的与波导天线装置2对置的一侧被压入到印刷电路板1中。因而，波导天线装置2位于印刷电路板1的第一侧上，并且壳体5a在印刷电路板1的第二侧上与该第二侧连接。

天线罩4a具有平坦(板状)的结构并且与壳体5a的侧面结构焊接。在完全装配的状态下，天线罩4a因而将夹紧力施加到夹紧装置3a上，夹紧装置3a将该夹紧力传递给波导天线装置2并且朝印刷电路板1的方向压紧该波导天线装置。由此，波导天线装置2在垂直于印刷电路板1的平面的方向上也被固定。因而，定位销21和通过夹紧装置3a传递的夹紧力的共同作用将波导天线装置2完全固定。此外，也不需要附加的粘接。力流从波导天线装置2出发经由印刷电路板1传递到壳体5a中的印刷电路板支承面上，并且从那里经由壳体壁5a传递到焊缝进入天线罩4a中。夹紧装置3a由于其弹性特性提供对制造公差的补偿。

夹紧装置3a包括接触结构30，所述接触结构例如可以构造为突块和/或条带。夹紧装置3a由弹性材料、例如弹性体构成。

雷达设备1还包括雷达芯片6，该雷达芯片被安置在印刷电路板1的与波导天线装置2对置的侧上，并且该雷达芯片通过热学材料7和使热量分布的散热板材9与壳体5a耦合。雷达设备还包括连接元件8。

本发明不限于所示出的结构。尤其，雷达芯片6可以与波导天线装置2位于同一侧。进一步，夹紧装置3a也可以直接注塑到天线罩4a、4b上或随后安装到天线罩4a、4b上。进一步，还可以设置，将夹紧装置3a注塑到波导天线装置2上。

图2示出雷达设备200的示意性横截面视图。雷达设备200的构造与图1中示出的雷达设备100的区别在于印刷电路板1、天线罩4b和壳体5b的连接方式。在这种情况下，天线罩4b不具有平面状构造，而是具有侧向结构，所述侧向结构与壳体5b的平面状区段焊接。

压入销10(例如通过注塑)固定地引入到天线罩4b中，所述压入销被压入到印刷电路板1的孔中，使得印刷电路板1和天线罩4b彼此固定地连接。在此，压入销10从印刷电路板1的、波导天线装置2也位于其上的同一侧压入到印刷电路板1中。由此，压紧力在由天线罩4b、夹紧装置3a、波导天线装置2和印刷电路板1组成的系统内走向。力流从波导天线装置2出发经由印刷电路板1进入到压入销10中，并且从那里经由压入销10的注塑包封部传递到天线罩4a的视场。天线罩4b和壳体5b之间的焊接连接部没有被加载，而是整个力流在天线罩4b内延伸。

图3示出雷达设备300的示意性横截面视图。雷达设备300包括印刷电路板1，该印刷电路板具有定位孔11，其中，具有定位销21的波导天线装置2布置在印刷电路板1上，使得定位销21分别嵌接到印刷电路板1的一个定位孔11中。夹紧装置3b在侧面区域中包括压入销31，所述压入销被压入到印刷电路板1的相应孔中。

图4示出图3中所示出的雷达设备300的示意性俯视图。夹紧装置3b构造为夹紧框，该夹紧框在外部区域中朝印刷电路板1的方向将夹紧力施加到波导天线装置2上。波导天线装置2的中央区域保持空闲，使得尤其是波导天线装置的开口21为了发射雷达辐射而未被覆盖。

夹紧装置3b优选由金属(例如具有镍-锡涂层的青铜合金)实现。夹紧装置3b被压紧到块上(即无间隙)，并且在此提供波导天线装置2和印刷电路板1之间必需的夹紧力。

公差补偿可以通过压入销31在印刷电路板1的套管中的压入长度上实现，其中，压入销31的可能的压入长度可以大于印刷电路板1中的套管的压入长度。在这里，力流有利地仅在由波导天线装置2和印刷电路板1组成的系统内延伸。

金属的夹紧装置3b可以附加地用于散热目的，例如通过热扩散。

在图1和图2中示出的雷达设备300优选也包括夹紧装置3a，该夹紧装置构造为夹紧框。

图5示出用于制造雷达设备的方法的流程图。

在第一方法步骤S1中，提供具有多个定位孔的印刷电路板1。

在方法步骤S2中，构造具有多个定位销21的波导天线装置2，其中，波导天线装置2如此布置在印刷电路板1上，使得定位销21分别嵌接到印刷电路板1的一个定位孔11中。

在方法步骤S3中，构造夹紧装置3a、3b，所述夹紧装置将夹紧力朝印刷电路板1的方向施加到波导天线装置2上。

进一步，可以构造天线罩4a、4b和壳体5a、5b。在此，夹紧装置3a、3b可以直接注塑到天线罩4a、4b上或随后安装到天线罩4a、4b上。夹紧装置3a、3b也可以是附加部件。此外也可以设置，将夹紧装置3a注塑到波导天线装置2上。

Claims (10)

1.雷达设备(100；200；300)，其具有：

-具有多个定位孔(11)的印刷电路板(1)；

-具有多个定位销(21)的波导天线装置(2)，其中，所述波导天线装置(2)如此布置在所述印刷电路板(1)上，使得所述定位销(21)分别嵌接到所述印刷电路板(1)的一个定位孔(11)中；以及

-夹紧装置(3a；3b)，所述夹紧装置构造为用于，将夹紧力朝所述印刷电路板(1)的方向施加到所述波导天线装置(2)上。

2.根据权利要求1所述的雷达设备(100；200；300)，其还具有天线罩(4a；4b)，其中，所述夹紧装置(3a；3b)是所述天线罩(4a；4b)的一部分，或者所述夹紧装置布置在所述天线罩(4a；4b)上，或者所述夹紧装置是安置在天线罩(4a；4b)和波导天线装置(2)之间的元件，并且

其中，所述天线罩(4a；4b)构造为用于，将所述夹紧力经由所述夹紧装置(3a；3b)施加到所述波导天线装置(2)上。

3.根据权利要求1或2所述的雷达设备(200)，其中，所述天线罩(4b)直接紧固在所述印刷电路板(1)上。

4.根据前述权利要求中任一项所述的雷达设备(100)，所述雷达设备还具有壳体(5a；5b)，其中，所述印刷电路板(1)直接紧固在所述壳体(5a；5b)上，并且其中，所述夹紧装置(3a；3b)至少间接地与所述壳体(5a；5b)连接。

5.根据前述权利要求中任一项所述的雷达设备(300)，其中，所述夹紧装置(3b)直接紧固在所述印刷电路板(1)上。

6.根据前述权利要求中任一项所述的雷达设备(100；200；300)，其中，所述夹紧装置(3a；3b)具有至少一个接触结构(30)，所述接触结构接触所述波导天线装置(2)，并且其中，所述夹紧力通过所述接触结构(30)传递到所述波导天线装置(2)上。

7.根据前述权利要求中任一项所述的雷达设备(100；200；300)，其中，所述至少一个接触结构(30)包括突块和/或条带。

8.根据前述权利要求中任一项所述的雷达设备(100；200；300)，其中，所述至少一个接触结构(30)至少部分地由弹性体制成。

9.根据前述权利要求中任一项所述的雷达设备(100；200；300)，其中，所述夹紧装置(3a；3b)至少部分地由金属制成。

10.用于制造雷达设备(100；200；300)的方法，其具有以下步骤：

-提供(S1)具有多个定位孔(11)的印刷电路板(1)；

-构造(S2)具有多个定位销(21)的波导天线装置(2)，其中，所述波导天线装置(2)如此布置在所述印刷电路板(1)上，使得所述定位销(21)分别嵌接到所述印刷电路板(1)的一个定位孔(11)中；以及

-构造(S3)夹紧装置(3a；3b)，所述夹紧装置将夹紧力朝所述印刷电路板(1)的方向施加到所述波导天线装置(2)上。

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