DE102004020684A1

DE102004020684A1 - Transmitting and receiving device for electromagnetic radiation

Info

Publication number: DE102004020684A1
Application number: DE200410020684
Authority: DE
Inventors: Frank Gottwald; Gerd Heetel; Thomas Binzer; Hans Lubik; Volker Luhr
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2004-04-28
Filing date: 2004-04-28
Publication date: 2005-11-24
Also published as: WO2005107012A1

Abstract

Eine Sende- und Empfangseinrichtung für elektromagnetische Strahlung, insbesondere Radarstrahlung, umfassend eine auf einer Leiterplatte angeordnete HF-Schaltungsanordnung und mindestens zwei mit dieser HF-Schaltungsanordnung zusammenwirkende flächige, übereinander und beabstandet voneinander angeordnete Antennenelemente, ist dadurch gekennzeichnet, daß ein erster Teil der Antennenelemente auf der Leiterplatte angeordnet ist und ein zweiter Teil der Antennenelemente an einem rahmenartigen, auf der Leiterplatte mittels Steckverbindungen befestigbaren Trägerelement angeordnet ist.A transmitting and receiving device for electromagnetic radiation, in particular radar radiation, comprising an arranged on a circuit board RF circuitry and at least two cooperating with this RF circuitry planar, one above the other and spaced apart antenna elements, characterized in that a first part of the antenna elements the circuit board is arranged and a second part of the antenna elements is arranged on a frame-like, fastened on the circuit board by means of connectors carrier element.

Description

Stand der TechnikState of technology

Die Erfindung betrifft eine Sende- und Empfangseinrichtung für elektromagnetische Strahlung, insbesondere Radarstrahlung, nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.The The invention relates to a transmitting and receiving device for electromagnetic Radiation, in particular radar radiation, according to the preamble of Claim 1.

Eine Antennenanordnung für eine Radar-Sende- und -Empfangseinrichtung und ein Verfahren zu ihrer Herstellung ist beispielsweise aus der DE 101 54 839 A1 bekannt. Diese Antenneneinrichtung weist einen schichtartigen Aufbau auf, bei dem die verschiedenen Schichten durch Klebeverbindungen aneinander befestigt sind. Derartige Sende- und Empfangseinheiten werden beispielsweise bei Short-Range-Radar(SRR)-Systemen eingesetzt. Dabei werden die Antennenelemente (sogenannte Patches) in einem bestimmten Abstand übereinander positioniert. Durch eine derartige Anordnung der Patches wird die erforderliche Bandbreite der Sende- und Empfangseinheit erzielt. Der Abstand der beiden Patches liegt dabei im Millimeterbereich. Diese Antennen sind sehr empfindlich gegen Abstandsänderungen/Toleranzen. Simulationen haben ergeben, daß der Abstand sehr genau (Toleranz ± 100 μm) eingehalten werden muß, damit die Antenne die gewünschten Eigenschaften erzielt.An antenna arrangement for a radar transmitting and receiving device and a method for their preparation is for example from DE 101 54 839 A1 known. This antenna device has a layered structure in which the various layers are secured together by adhesive bonds. Such transmitting and receiving units are used, for example, in short-range radar (SRR) systems. The antenna elements (so-called patches) are positioned one above the other at a certain distance. Such an arrangement of the patches the required bandwidth of the transmitting and receiving unit is achieved. The distance between the two patches is in the millimeter range. These antennas are very sensitive to changes in distance / tolerances. Simulations have shown that the distance must be maintained very accurately (tolerance ± 100 microns), so that the antenna achieves the desired properties.

Der aus dem Stand der Technik bekannte Aufbau durch Kleben ist nicht nur im Hinblick auf die präzise Positionierung der Patches übereinander problematisch, er ist insbesondere auch deshalb nachteilig, weil die Aushärtzeit des Klebstoffs den Herstellungsprozeß in unerwünschter Weise verlängert.Of the known from the prior art structure by gluing is not only with regard to the precise Positioning the patches on top of each other is problematic he is particularly disadvantageous because the curing of the Adhesive prolongs the manufacturing process in an undesirable manner.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Sende- und Empfangseinrichtung der gattungsgemäßen Art dahingehend weiterzubilden, daß bei technisch einfacher und insbesondere wenig zeitaufwendiger Herstellung eine präzise Positionierung der Antennenbereiche übereinander möglich ist.Of the The invention is therefore based on the object, a transmitting and receiving device of the generic type develop further to the effect that at technically simple and in particular less time consuming production a precise one Positioning of the antenna areas one above the other is possible.

Vorteile der ErfindungAdvantages of invention

Diese Aufgabe wird bei einer Sende- und Empfangseinrichtung für elektromagnetische Strahlung, insbesondere für Radarstrahlung, durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.These Task is at a transmitting and receiving device for electromagnetic Radiation, especially for Radar radiation, solved by the features of claim 1.

Grundidee der Erfindung ist es, die zweiten Antennenelemente auf einem rahmenartigen Trägerelement anzuordnen und dieses wiederum auf der Leiterplatte mittels Steckverbindungen zu befestigen. Steckverbindungen weisen den Vorteil auf, daß sie zum einen präzise positionierbar, zum anderen leicht herzustellen sind.The basic idea The invention is the second antenna elements on a frame-like support element to arrange and this in turn on the circuit board by means of connectors to fix. Connectors have the advantage that they are for a precise one positionable, on the other hand are easy to manufacture.

Bei einer vorteilhaften Ausführungsform wird das Trägerelement durch Warmverstemmen auf der Leiterplatte befestigt. Diese Befestigungsart weist den Vorteil auf, daß bei einfacher und schneller Herstellung eine dauerhafte Verbindung zwischen dem Trägerelement und der Leiterplatte erzielt wird, die insbesondere keine störenden Überstände, Grate und dergleichen aufweist.at an advantageous embodiment becomes the carrier element secured by hot caulking on the circuit board. This type of attachment has the advantage that at easier and faster to make a permanent connection between the carrier element and the circuit board is achieved, in particular, no disturbing projections, burrs and the like.

Bevorzugt sind die zweiten Antennenelemente auf einer Trägerlage angeordnet, die ihrerseits auf dem rahmenartigen Trägerelement befestigt ist.Prefers the second antenna elements are arranged on a carrier layer, which in turn on the frame-like support element is attached.

Die Befestigung der Trägerlage auf dem rahmenartigen Trägerelement erfolgt auch hierbei vorzugsweise durch Warmverstemmen.The Fixing the carrier layer on the frame-like support element also takes place here by hot caulking.

Die Trägerlage weist bevorzugt eine Dicke von 80 bis 120 μm, insbesondere etwa 100 μm auf. Sie besteht vorzugsweise aus einer Kunststoffolie oder Leiterplattenmaterial.The support layer preferably has a thickness of 80 to 120 .mu.m, in particular about 100 microns. she preferably consists of a plastic or printed circuit board material.

Die zweiten Antennenelemente oder Patches sind dabei auf der Trägerlage durch Drucken, Sputtern, Ätzen oder durch ein ähnliches Verfahren aufgebracht.The second antenna elements or patches are on the carrier layer by printing, sputtering, etching or by a similar Applied method.

Bei einer anderen Ausführungsform ist vorgesehen, daß die zweiten Antennenelemente unmittelbar, d.h. ohne eine separat zu befestigende Trägerlage, an dem rahmenartigen Trägerelement befestigt sind. In diesem Falle weist das rahmenartige Trägerelement an seiner den ersten Antennenelementen abgewandten Seite einen flächigen, folienartigen Bereich auf, auf dem die zweiten Antennenelemente angeordnet sind. Bei dieser Ausgestaltung kann ein zusätzlicher Herstellungsschritt zur Befestigung der Trägerlage auf dem rahmenartigen Trägerelement entfallen.at another embodiment is provided that the second antenna elements directly, i. without a separately too fixing carrier layer, on the frame-like carrier element are attached. In this case, the frame-like support element on its side facing away from the first antenna elements a flat, film-like area on which the second antenna elements are arranged. In this embodiment, an additional Manufacturing step for fixing the carrier layer on the frame-like support element omitted.

Zeichnungdrawing

Weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung sind Gegenstand der nachfolgenden Beschreibung sowie der zeichnerischen Darstellung eines Ausführungsbeispiels der Erfindung.Further Advantages and features of the invention are the subject of the following Description and the drawing of an embodiment the invention.

In der Zeichnung zeigen:In show the drawing:

1 schematisch schnittbildlich eine von der Erfindung Gebrauch machende Sende- und Empfangseinheit für elektromagnetische Wellen, insbesondere Radarstrahlung, und 1 Schematically a cut-making of the invention making use of transmitting and receiving unit for electromagnetic waves, in particular radar radiation, and

2 ein rahmenartiges Trägerelement. 2 a frame-like carrier element.

Beschreibung der Ausführungsbeispieledescription the embodiments

Eine Sende- und Empfangseinrichtung für elektromagnetische Strahlung in Form von Radarstrahlung umfaßt eine Leiterplatte 100, auf deren beispielsweise Unterseite eine HF-Schaltungsanordnung 110 angeordnet ist. Auf der Leiterplatte 100 sind des weiteren erste Antennenbereiche, beispielsweise durch Ätzen, Drucken, Sputtern und dergleichen angeordnet (in 1 nicht sichtbar). Über den ersten Antennenbereichen, auch Patches genannt, sind zweite Antennenbereiche 310, 320, 330 angeordnet, die ihrerseits an einem rahmenartigen, in 2 detailliert dargestellten Trägerelement 200 befestigt sind. Das rahmenartige Trägerelement 200 weist an seiner oberen, den zweiten Antennenbereichen 310, 320, 330 zugewandten Seite stiftartige Vorsprünge 210 und an seiner unteren, der Leiterplatte 100 zugewandten Seite stiftartige Vorsprünge 220 auf.A transmitting and receiving device for electromagnetic radiation in the form of radar radiation includes a printed circuit board 100 , on the underside of which, for example, an HF circuit arrangement 110 is arranged. On the circuit board 100 Furthermore, first antenna areas, for example by etching, printing, sputtering and the like are arranged (in 1 not visible). Above the first antenna areas, also called patches, are second antenna areas 310 . 320 . 330 arranged, in turn, on a frame-like, in 2 Carrier element shown in detail 200 are attached. The frame-like support element 200 indicates at its upper, the second antenna areas 310 . 320 . 330 facing side pin-like projections 210 and at its bottom, the circuit board 100 facing side pin-like projections 220 on.

Die oberen stiftartigen Vorsprünge 210 greifen in entsprechend in einer Trägerlage 300 ausgebildete Öffnungen ein, sie stehen – wie in 1 dargestellt – vor einem zur unlösbaren Befestigung der Trägerlage 300 auf dem rahmenartigen Trägerelement 200 vorgesehenen Warmverstemmen geringfügig über die Trägerlage 300 über.The upper pin-like projections 210 grab in accordance with a carrier layer 300 trained openings, they stand - as in 1 shown - in front of a non-detachable attachment of the carrier layer 300 on the frame-like support element 200 provided warm caulking slightly above the carrier layer 300 above.

Die Trägerlage 300 weist eine Dicke von 80 bis 120 μm, vorzugsweise 100 μm auf, sie besteht bevorzugt aus einer Kunststoffolie oder Leiterplattenmaterial. Auf ihrer Oberseite sind die zweiten Antennenbereiche 310, 320, 330 durch Drucken, Sputtern, Ätzen oder mittels eines ähnlichen Herstellungsprozesses aufgebracht.The carrier layer 300 has a thickness of 80 to 120 .mu.m, preferably 100 .mu.m, it preferably consists of a plastic film or printed circuit board material. On its upper side are the second antenna areas 310 . 320 . 330 applied by printing, sputtering, etching or by a similar manufacturing process.

Auch das rahmenlose Trägerelement 200 wird durch Warmverstemmen mit der Leiterplatte 100 verbunden. Hierzu weist die Leiterplatte 100 an die Stifte 220 angepaßte Öffnungen 105 auf. Auch in diesem Falle stehen vor dem eigentlichen Warmverstemmen zunächst die Stifte 220 geringfügig über die Leiterplatte 100 über und schließen nach dem Warmverstemmen durch entsprechende Deformationen der Überstände dieser Stifte 220 im wesentlichen bündig mit der Leiterplatte 100 ab.Also the frameless carrier element 200 is by hot caulking with the circuit board 100 connected. For this purpose, the circuit board 100 to the pins 220 adapted openings 105 on. Also in this case are the pins before the actual hot caulking 220 slightly above the PCB 100 over and close after hot caulking by appropriate deformations of the supernatants of these pins 220 essentially flush with the circuit board 100 from.

Die Befestigung sowohl der Trägerlage 300 auf dem rahmenlosen Trägerelement 200 als auch des rahmenlosen Trägerelements 200 auf der Leiterplatte 100 durch Warmverstemmen hat den Vorteil, daß durch die Steckverbindungen bestehend aus Stiften und entsprechend an diese angepaßte Öffnungen einerseits eine sehr schnelle und positionsgenaue Befestigung möglich ist, zum anderen ist das Warmverstemmen eine sehr schnelle Befestigungsart, die insbesondere auf Klebstoff und die damit verbundenen Nachteile, wie längeres Aushärten und dergleichen verzichtet. Das aus dem Stand der Technik bekannte Warmverstemmen ermöglicht zudem eine sehr präzise dauerhafte Verbindung, wobei insbesondere über die Leiterplatte 100 bzw. die Trägerlage 300 hervorstehende Elemente wie Grate, Muttern oder dergleichen vollständig vermieden werden. Vielmehr werden die Überstände der Stifte 210 und 220 nach dem Warmverstemmen so deformiert, daß sie im wesentlichen plan an der Unterseite der Leiterplatte 100 bzw. Oberseite der Trägerlage 300 anliegen.The attachment of both the carrier layer 300 on the frameless support element 200 as well as the frameless support element 200 on the circuit board 100 By hot caulking has the advantage that on the one hand a very fast and positionally accurate attachment is possible through the connectors consisting of pins and corresponding to these openings, on the other hand, the hot caulking is a very fast attachment, in particular on adhesive and the associated disadvantages, such as longer curing and the like is omitted. The known from the prior art warm caulking also allows a very precise permanent connection, in particular on the circuit board 100 or the carrier layer 300 protruding elements such as burrs, nuts or the like are completely avoided. Rather, the supernatants of the pins 210 and 220 After the heat stiffening deformed so that they are substantially flat at the bottom of the circuit board 100 or top of the carrier layer 300 issue.

Statt einer Befestigung der zweiten Antennenbereiche 310, 320, 330 mittels einer Trägerlage 300 auf dem rahmenlosen Trägerelement 200, ist es auch möglich, das rahmenartige Trägerelement 200 so auszubilden, daß es selbst im Bereich der zweiten Antennenbereiche 310, 320, 330 Trägerelemente, Trägerlagen oder dergleichen aufweist, auf denen die zweiten Antennenbereiche angeordnet sind (nicht dargestellt). In diesem Falle kann die Befestigung der Trägerlage 300 auf dem rahmenlosen Trägerelement 200 entfallen.Instead of attaching the second antenna areas 310 . 320 . 330 by means of a carrier layer 300 on the frameless support element 200 , It is also possible, the frame-like support member 200 in such a way that even in the area of the second antenna areas 310 . 320 . 330 Carrier elements, carrier layers or the like, on which the second antenna regions are arranged (not shown). In this case, the attachment of the carrier layer 300 on the frameless support element 200 omitted.

Claims

Transmitting and receiving device for electromagnetic radiation, in particular radar radiation, comprising one on a printed circuit board ( 100 ) arranged RF circuit arrangement and at least two cooperating with this RF circuit arrangement planar, one above the other and spaced apart antenna elements, characterized in that a first part of the antenna elements on the circuit board ( 100 ) is arranged and a second part of the antenna elements ( 310 . 320 . 330 ) on a frame-like, on the circuit board ( 100 ) fastenable by means of connectors carrier element / spacers ( 200 ) is arranged.

Transmitting and receiving device according to claim 1, characterized in that the frame-like carrier element ( 200 ) by hot caulking on the circuit board ( 100 ) is attached.

Transmitting and receiving device according to one of Claims 1 or 2, characterized in that the second antenna elements ( 310 . 320 . 330 ) on a carrier layer ( 300 ) are arranged on the frame-like support member ( 200 ) is attached.

Transmitting and receiving device according to claim 3, characterized in that the carrier layer ( 300 ) by hot caulking on the frame-like carrier element ( 200 ) is attachable.

Transmitting and receiving device according to claim 3 or 4, characterized in that the carrier layer ( 300 ) has a thickness of 80 to 120 μm, preferably about 100 μm.

Transmitting and receiving device according to one of Claims 3 to 5, characterized in that the carrier layer ( 300 ) a plastic film or conductor plate material is.

Transmitting and receiving device according to one of Claims 3 to 6, characterized in that the second antenna elements ( 310 . 320 . 330 ) on the carrier layer ( 300 ) can be applied by printing, sputtering, etching.

Transmitting and receiving device according to Claim 1, characterized in that the second antenna elements ( 310 . 320 . 330 ) directly on the frame-like carrier element ( 200 ) are attached.