DE10154839A1

DE10154839A1 - Antennenanordnung für eine Radar-Sende- und Empfangseinrichtung und Verfahren zu ihrer Herstellung

Info

Publication number: DE10154839A1
Application number: DE10154839A
Authority: DE
Inventors: Frank Gottwald; Dirk Steinbuch
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2001-11-08
Filing date: 2001-11-08
Publication date: 2003-05-22
Also published as: WO2003041220A1

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Antennenanordnung für eine Radar-Sende- und Empfangseinrichtung. Um mit relativ geringem Aufwand eine Antennenanordnung mit hohem Wirkungsgrad zu erreichen, weist diese auf: DOLLAR A eine Masselage (2), DOLLAR A mindestens eine Abstandslage (5), die auf der Masselage (2) angebracht ist, DOLLAR A eine Trägerlage (8), die auf der Abstandslage (5) angebracht ist, und DOLLAR A mindestens eine flächenartige Antennenschicht (10), die auf einer der Masselage (2) zugewandten Seite (8) der Trägerlage (8) ausgebildet ist und im wesentlichen parallel zu der Masselage (2) verläuft.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Antennenanordnung für eine Radar- Sende- und Empfangseinrichtung.

Radar- Sende- und Empfangseinrichtungen können insbesondere im Bereich einer Stoßstange eines Kraftfahrzeuges angeordnet werden und zur Ermittlung eines Abstandes der Stoßstange von einem Gegenstand dienen. Somit können sie insbesondere als Einparkhilfe für Kraftfahrzeuge dienen.

Derartige Radar- Sende- und Empfangseinrichtungen weisen im allgemeinen eine HF-Schaltungsanordnung auf, die auf einer Leiterplatte oder zwischen zwei Leiterplatten angeordnet ist und mit Antennenelementen zusammenwirkt. Die DE 198 59 999 C1 zeigt eine derartige Radar- Sende- und Empfangseinrichtung für eine Einparkhilfe. Hierbei ist auf einer ersten Leiterplatte eine HF- Schaltungsanordnung angeordnet, die mit mindestens zwei flächigen Antennenelementen zusammenwirkt, die auf einer an einer zweiten Leiterplatte geklebten Kunststoffolie befestigt sind. In der zweiten Leiterplatte sind in dem von der Kunststoffolie überklebten Bereich Durchbrüche ausgebildet, in denen Distanzstücke angeordnet sind, auf denen die Antennenelemente anliegen.

Die mit genauer Längenausdehnung hergestellten Distanzstücke legen somit den Abstand zwischen der HF-Schaltungsanordnung und den Antennenelementen fest.

Nachteilhaft an dieser Schaltungsanordnung ist zum einen, dass eine Herstellung sehr präziser Distanzstücke erforderlich ist, was zu hohen Herstellungskosten führt. Weiterhin ist die Anordnung der Distanzstücke in den Durchbrüchen und das Verkleben mit der Kunststoffolie, ohne hierbei die Antennenelemente zu beschädigen, relativ aufwendig. Ein wesentlicher Nachteil liegt weiterhin darin, dass die Distanzstücke zwischen den Antennenelementen und der Masselage den Wirkungsgrad der Antenne herabsetzen. Diese Beeinflussung kann zwar bei Verwendung von gutem und daher teurem Material begrenzt werden, sie kann jedoch nicht ganz vermieden werden.

Die erfindungsgemäße Antennenanordnung nach Anspruch 1 sowie das Verfahren zu ihrer Herstellung nach Anspruch 17 bieten demgegenüber insbesondere den Vorteil, dass mit relativ geringem Aufwand eine Antennenanordnung mit hohem Wirkungsgrad geschaffen werden kann. Vorteilhafterweise ist die Herstellung in relativ wenigen Fertigungsschritten und mit geringen Herstellungskosten möglich. Die Antennenanordnung ist vorteilhafterweise kleinbauend und mechanisch stabil.

Erfindungsgemäß wird die Herstellung der Antennenschichten bzw. "Patches" in den Herstellungsprozeß der HF-Leiterplatte integriert. Dies kann insbesondere durch einen besonderen Lagenaufbau der HF-Leiterplatte erreicht werden. Somit sind - anders als beim oben genannten Stand der Technik - keine separaten Teile für die Anbringung der Antennenschichten erforderlich. Die erfindungsgemäße Antennenanordnung kann als einheitliche, kostengünstige und mechanisch stabile Leiterplatte hergestellt werden.

Da zwischen den Antennenschichten und der Masselage keine Distanzstücke zur Festlegung des Abstandes erforderlich sind, kann ein hoher Wirkungsgrad der Antennenanordnung erreicht werden. Da die Antennenschichten direkt in der Leiterplatte durch Strukturierungsprozesse hergestellt werden können, entfällt der zusätzliche Schritt der Herstellung der Antennenfolie und Befestigung an Distanzstücken mittels zusätzlicher Elemente, wie zum Beispiel einer Kunststoffolie.

Erfindungsgemäß können auf beiden Seiten der Trägerlage Antennenschichten bzw. Patches ausgebildet werden. Hierbei kann aufgrund des unterschiedlichen Abstandes zur Masse und aufgrund unterschiedlicher lateraler Größe der Antennenschichten eine Frequenzverstimmung zwischen ihnen erreicht wird, wodurch mit relativ geringem Mehraufwand eine Bandbreitenerhöhung erreicht wird, die insbesondere bei breitbandigen Systemen wie einem Pulsradar mit z. B. 400 ps Pulsbreite vorteilhaft ist.

Die Erfindung wird im folgenden anhand der beiliegenden Zeichnungen an einigen Ausführungsformen näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 eine Schnittdarstellung einer Antennenanordnung gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung;
Fig. 2 eine Schnittdarstellung einer Antennenanordnung gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung.
Gemäß Fig. 1 ist eine erfindungsgemäße Antennenanordnung 1 als Leiterplatte aufgebaut, wobei auf einem HF-Substrat 3 eine als HF-Masse dienende, leitfähige Masselage 2 angeordnet ist, in der ein Schlitz 7 ausgebildet ist. Eine Speiseleitung 9 kann auf der Unterseite des HF-Substrats vorgesehen sein.
Auf der Masselage 2 ist eine zum Beispiel aus dem Kunststoffmaterial FR4 bestehende Abstandstage 5 mittels einer Kleberschicht 4 befestigt. Die Dicke der Abstandslage 5 beträgt zum Beispiel zwischen 0,5 und 1 mm, insbesondere 0,7-0,9 mm. In der Abstandslage 5 ist ein Freiraum 14 ausgebildet, der den Schlitz 7 freilässt. Der Schlitz 7 kann hierbei etwa mittig in dem Freiraum 14 vorgesehen sein.
Auf einer Trägerlage 8 wird durch geeignete Strukturierungsprozesse, insbesondere Ätzen, eine leitfähige Antennenschicht 10 aus Kupfer oder einem anderen Metall ausgebildet. Die Trägerlage 8 wird mittels einer Kleberschicht 6 derartig auf die Abstandslage 5 gesetzt, dass die Antennenschicht 10 in dem Freiraum 14 der Masselage 2 gegenüberliegt. Der Abstand zwischen Antennenschicht 10 und Masselage wird durch die Dicke bzw. Stärke der Abstandslage 5 festgelegt. Die Einstellung eines gewünschten Abstandes erfolgt somit durch die Wahl einer geeigneten Dicke der Abstandslage 5.
Die Trägerlage 8 kann zum Beispiel ebenfalls aus dem Kunststoffmaterial FR4 hergestellt sein und eine geringe Dicke von zum Beispiel 100 µm aufweisen. Um die für die zum Einsatz kommende Einpreßtechnik notwendige Stärke der Leiterplatte von zum Beispiel 1,55 mm zu erhalten, wird mittels einer Kleberschicht 12 eine Verstärkungslage 13 auf der Trägerlage 8 aufgebracht, die im Bereich der Antennenschicht 10 eine Ausnehmung 17 aufweist, damit hier keine Kräfte auf die Trägerlage 8 ausgeübt werden. Hierbei kann die Trägerlage 8 zunächst mit der Verstärkungslage 13 verbunden und diese beiden Lagen nachfolgend auf die Abstandslage 5 gesetzt werden, oder es kann zunächst die Trägerlage 8 auf die Abstandslage 5 gesetzt und nachfolgend die Verstärkungslage 13 aufgeklebt und der Einpreßdruck ausgeübt werden.
Bei der Ausführungsform der Fig. 2 ist auf der Rückseite der Trägerlage 8 eine zweite Antennenschicht 16 ausgebildet. Sie kann auf der Trägerlage 8 durch geeignete Strukturierungsverfahren, insbesondere Ätzen einer Kupferschicht, ausgebildet werden. Die Mehrkosten der Herstellung gegenüber der Antennenanordnung von Fig. 1 sind hierbei entsprechend gering. Die zweite Antennenschicht 16 ist somit in dem oberen Freiraum 17 der Verstärkungslage 13 angeordnet und kann gegenüber der ersten Antennenschicht 10 in der Größe variiert sein, um eine geänderte Frequenz zu erzielen. Durch die Zusammenwirkung der beiden gebildeten Antennen kann somit eine Breitbanderhöhung erreicht werden.

Claims

1. Antennenanordnung für eine Radar- Sende- und Empfangseinrichtung, mit
einer Masselage (2),
mindestens einer Abstandslage (5), die auf der Masselage (2) angebracht ist,
einer Trägerlage (8), die auf der Abstandslage (5) angebracht ist, und
mindestens einer leitfähigen Antennenschicht (10), die auf einer der Masselage (2) zugewandten Seite (8) der Trägerlage (8) ausgebildet ist und im wesentlichen parallel zu der Masselage (2) verläuft.

2. Antennenanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass sie als Leiterplatte (1) oder Teil einer Leiterplatte (1) ausgebildet ist.

3. Antennenanordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine Antennenschicht (10) durch Strukturierung, vorzugsweise durch Ätzung, auf der Trägerlage (8) ausgebildet ist.

4. Antennenanordnung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Abstandslage (5) mit der Masselage (2) durch eine Kleberschicht (4) verbunden ist.

5. Antennenanordnung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Trägerlage (8) mit der Abstandslage (5) durch eine Kleberschicht (6) verbunden ist.

6. Antennenanordnung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Masselage (2) auf einem HF-Substrat (3) ausgebildet ist und einen Schlitz (7) aufweist.

7. Antennenanordnung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in der Abstandslage (5) ein Freiraum (14) ausgebildet ist, wobei zumindest ein Teil des Freiraums (14) zwischen der Antennenschicht (10) und der Masselage (2) ausgebildet ist.

8. Antennenanordnung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass auf der Trägerlage (8) eine Verstärkungslage (13) zur Aufnahme einer Anpresskraft angebracht, vorzugsweise geklebt, ist.

9. Antennenanordnung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass in der Verstärkungstage oberhalb der Antennenschicht (10) ein Freiraum (17) ausgebildet ist.

10. Antennenanordnung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass auf der der Masselage (2) abgewandten Rückseite der Trägerlage (8) eine weitere leitfähige Antennenschicht (16) ausgebildet ist.

11. Antennenanordnung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die weitere Antennenschicht (16) oberhalb der ersten Antennenschicht (10) ausgebildet ist.

12. Antennenanordnung nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Fläche der weiteren Antennenschicht (16) kleiner oder größer als die Fläche der ersten Antennenschicht (10) ist.

13. Antennenanordnung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Antennenschicht (10) bzw. die Antennenschichten (10, 16) quadratisch ist bzw. sind.

14. Antennenanordnung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Dicke der Abstandslage (5) kleiner 1 mm, vorzugsweise 0,7-0,9 mm ist.

15. Antennenanordnung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Dicke der Trägerlage (8) 80-120 µm, vorzugsweise etwa 100 µm beträgt.

16. Antennenanordnung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Dicke der Verstärkungslage (13) größer 1 mm, vorzugsweise größer 1,5 mm ist.

17. Verfahren zur Herstellung einer Antennenanordnung nach einem der vorherigen Ansprüche, bei dem
die Abstandslage (5) auf die Masselage (2) geklebt wird,
die Antennenschicht (10) auf der Trägerlage, vorzugsweise durch Ätzung einer leitfähigen Schicht, ausgebildet wird,
die Trägerlage (8) derartig auf der Abstandslage (5) angebracht wird, dass die Antennenschicht (10) der Masselage (2) in einem Freiraum (14) der Abstandsschicht (5) gegenüberliegt.

18. Verfahren nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass auf die Trägerlage (8) eine Verstärkungslage (13) geklebt wird und eine Anpresskraft auf die Verstärkungslage (13) ausgeübt wird.