DE102013017263A1 - High-frequency antenna for a motor vehicle radar sensor, radar sensor and motor vehicle - Google Patents

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DE102013017263A1
DE102013017263A1 DE201310017263 DE102013017263A DE102013017263A1 DE 102013017263 A1 DE102013017263 A1 DE 102013017263A1 DE 201310017263 DE201310017263 DE 201310017263 DE 102013017263 A DE102013017263 A DE 102013017263A DE 102013017263 A1 DE102013017263 A1 DE 102013017263A1
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Uwe Papziner
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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Hochfrequenzantenne (1) für einen Kraftfahrzeug-Radarsensor, mit einem dielektrischen Mehrlagensubstrat (2), wobei in einer Lage (5) des Mehrlagensubstrats (2) eine elektrisch leitfähige Speiseleitung (14) zum Speisen einer mehrlagigen Antennenstruktur (24) der Hochfrequenzantenne (1) angeordnet ist, wobei in mehreren, übereinander liegenden Lagen (6, 7, 8) des Mehrlagensubstrats (2) jeweils eine elektrisch leitfähige Schicht (18, 19, 20) angeordnet ist, wobei die Antennenstruktur (24) durch jeweilige, übereinander angeordnete und die Speiseleitung (14) zumindest bereichsweise überlappende Aussparungen (21, 22, 23) der elektrisch leitfähigen Schichten (18, 19, 20) gebildet ist und nach dem Prinzip einer Hornantenne derart ausgebildet ist, dass in Richtung weg von der Speiseleitung (14) und hin zu einer äußeren Lage (8) des Mehrlagensubstrats (2) eine Abmessung der Aussparungen (21, 22, 23) zunimmt.The invention relates to a high-frequency antenna (1) for a motor vehicle radar sensor, comprising a dielectric multilayer substrate (2), wherein in a layer (5) of the multilayer substrate (2) an electrically conductive feed line (14) for feeding a multilayer antenna structure (24) High-frequency antenna (1) is arranged, wherein in several, superimposed layers (6, 7, 8) of the multi-layer substrate (2) each having an electrically conductive layer (18, 19, 20) is arranged, wherein the antenna structure (24) by respective, one above the other and the feed line (14) at least partially overlapping recesses (21, 22, 23) of the electrically conductive layers (18, 19, 20) is formed and formed according to the principle of a horn antenna such that in the direction away from the feed line ( 14) and towards an outer layer (8) of the multi-layer substrate (2) a dimension of the recesses (21, 22, 23) increases.

Figure DE102013017263A1_0001
Figure DE102013017263A1_0001

Description

Die Erfindung betrifft eine Hochfrequenzantenne für einen Kraftfahrzeug-Radarsensor, welche ein dielektrisches Mehrlagensubstrat aufweist, wobei in einer Lage des Mehrlagensubstrats eine elektrisch leitfähige Speiseleitung zum Speisen einer mehrlagigen Antennenstruktur der Hochfrequenzantenne angeordnet ist. Die Erfindung betrifft außerdem einen Kraftfahrzeug-Radarsensor zur Installation in einem Kraftfahrzeug sowie ein Kraftfahrzeug mit einem derartigen Radarsensor.The invention relates to a high-frequency antenna for a motor vehicle radar sensor, which has a dielectric multilayer substrate, wherein in one layer of the multilayer substrate, an electrically conductive feed line for feeding a multilayer antenna structure of the high-frequency antenna is arranged. The invention also relates to a motor vehicle radar sensor for installation in a motor vehicle and to a motor vehicle with such a radar sensor.

Radarsensoren für Kraftfahrzeuge sind bereits aus dem Stand der Technik bekannt und werden für verschiedene Fahrerassistenzsysteme verwendet, wie beispielsweise für Abstandsregelungssysteme (adaptive cruise control), für Totwinkelüberwachungssysteme (blind spot detection), für automatische Notbremssysteme (rear pre crash), für Spurwechselassistenzsysteme (line change assist) oder aber für Systeme zur Detektion eines Querverkehrs (cross traffic alert). Kraftfahrzeug-Radarsensoren werden üblicherweise bei einer Frequenz von 24 GHz oder aber bei 77 bzw. 79 GHz (mittlere Frequenz) betrieben. Das Interesse richtet sich vorliegend auf eine Antenne für einen Radarsensor, der bei einer mittleren Frequenz aus einem Wertebereich von 76 bis 81 GHz betrieben wird. Eine besondere Herausforderung besteht bei einer derartigen Antenne darin, neben der gewünschten Antennencharakteristik auch eine relativ große Bandbreite größer als 2 GHz zu gewährleisten.Automotive radar sensors are already known in the art and are used for various driver assistance systems, such as adaptive cruise control, blind spot detection, rear pre-crash, and line change assist systems assist) or for systems for detecting a cross traffic alert (cross traffic alert). Motor vehicle radar sensors are usually operated at a frequency of 24 GHz or at 77 or 79 GHz (medium frequency). The interest here is directed to an antenna for a radar sensor, which is operated at a mean frequency from a value range of 76 to 81 GHz. A particular challenge with such an antenna is to ensure, in addition to the desired antenna characteristics, a relatively large bandwidth greater than 2 GHz.

Im Rahmen der Erfindung wird unter dem Begriff „Antenne” ein einzelnes Antennenelement verstanden, welches mit anderen Antennenelementen zu einer Antennenanordnung (Array) kombinierbar ist. Bei Kraftfahrzeug-Radarsensoren werden mehrere solche Antennen zu einem Array miteinander kombiniert.In the context of the invention, the term "antenna" is understood to mean a single antenna element which can be combined with other antenna elements to form an antenna arrangement (array). In automotive radar sensors several such antennas are combined into an array.

Die Antennencharakteristik einer einzelnen Antenne soll bei Kraftfahrzeug-Radarsensoren möglichst halbkugelförmig sein. Das Zuleitungsnetzwerk bzw. die Speiseleitung soll dabei diese Antennencharakteristik möglichst wenig oder gar nicht beeinflussen. Wie bereits ausgeführt, soll die 10 dB-Bandbreite – d. h. das Frequenzband, in welchem der S11-Parameter (Reflexionsfaktor am Eingang der Antenne) kleiner als –10 dB ist – bei mindestens 2 GHz, insbesondere mindestens 3 GHz, liegen. Außerdem sollten die einzelnen Antennen auch relativ einfach zu einem Antennenarray zusammenschaltbar sein.The antenna characteristic of a single antenna should be as hemispherical as possible in motor vehicle radar sensors. The supply network or the feed line should affect this antenna characteristics as little as possible or not at all. As already stated, the 10 dB bandwidth - d. H. the frequency band in which the S11 parameter (reflection factor at the input of the antenna) is less than -10 dB - at least 2 GHz, in particular at least 3 GHz. In addition, the individual antennas should also be relatively easy to connect to an antenna array.

Aus dem Stand der Technik sind verschiedenste Antennenformen bzw. Antennenstrukturen bekannt. Eine bekannte Antenne stellt beispielsweise das so genannte Patch-Antennenelement dar, d. h. ein Metallplättchen, welches auf einem dielektrischen Substrat angeordnet ist. Eine Patch-Antenne hat jedoch den entscheidenden Nachteil, dass die Speiseleitungen die Antennencharakteristik relativ stark beeinflussen. Insbesondere bei sehr hohen Frequenzen, wie zum Beispiel um 79 GHz, ist es sehr schwierig, eine gerade abstrahlende Antenne bereitzustellen. Außerdem werden bei dieser Frequenz die üblicherweise zur Impedanzanpassung der Speiseleitung in dem Patch-Element bereitgestellten Schlitze extrem schmal und damit auch kaum noch produzierbar.From the prior art a variety of antenna shapes or antenna structures are known. A known antenna is, for example, the so-called patch antenna element, d. H. a metal plate disposed on a dielectric substrate. However, a patch antenna has the significant disadvantage that the feed lines affect the antenna characteristics relatively strong. Especially at very high frequencies, such as around 79 GHz, it is very difficult to provide a straight-emitting antenna. In addition, at this frequency, the slots usually provided for the impedance matching of the feed line in the patch element are extremely narrow and thus hardly producible.

Des Weiteren sind so genannte „Traveling Wave”-Antennen bekannt. Diese Antennenform eignet sich jedoch lediglich für sehr schmalbandige Anforderungen. Eine Bandbreite von 2 GHz und mehr bei einem Frequenzbereich um 79 GHz ist damit nur sehr schwer erreichbar.Furthermore, so-called "traveling wave" antennas are known. However, this antenna form is only suitable for very narrowband requirements. A bandwidth of 2 GHz and more at a frequency range around 79 GHz is thus very difficult to achieve.

Des Weiteren sind auch schlitzgespeiste Antennen (slot coupled antennas) bekannt, welche über einen in einer Metallisierungsfläche ausgebildeten Schlitz gespeist werden. Dieser Schlitz befindet sich dabei über einer Mikrostreifenleitung, über welche die Antenne auch mit elektrischen Signalen gespeist wird. Auf der anderen Seite des Schlitzes befindet sich wiederum beispielsweise ein Patch-Element, welches über den Schlitz angeregt wird. Eine schlitzgespeiste Antenne ist zum Beispiel aus dem Dokument US 7 626 549 B2 bekannt.Furthermore, slot-fed antennas are also known, which are fed via a slot formed in a metallization surface. This slot is located above a microstrip line, via which the antenna is also supplied with electrical signals. On the other side of the slot, in turn, there is a patch element, for example, which is excited via the slot. For example, a slit-fed antenna is from the document US Pat. No. 7,626,549 B2 known.

Antennenelemente, die nach dem Prinzip einer Hornantenne aufgebaut sind, sind zum Beispiel in dem Dokument US 7 019 707 B2 offenbart. Die Hornstrukturen sind hier in einer Abdeckung ausgebildet.Antenna elements constructed on the principle of a horn antenna are, for example, in the document US Pat. No. 7,019,707 B2 disclosed. The horn structures are formed here in a cover.

Eine andere Ausgestaltung einer schlitzgespeisten Antenne ist dem Dokument US 7 132 983 B2 zu entnehmen.Another embodiment of a slot-fed antenna is the document US 7 132 983 B2 refer to.

Es ist Aufgabe der Erfindung, eine Hochfrequenzantenne für einen Kraftfahrzeug-Radarsensor bereitzustellen, welche eine Bandbreite größer als 2 GHz bei einer mittleren Frequenz aus einem Wertebereich von 76 bis 81 GHz ermöglicht. Eine weitere Aufgabe besteht darin, einen Kraftfahrzeug-Radarsensor mit einer solchen Antenne sowie ein Kraftfahrzeug bereitzustellen.It is an object of the invention to provide a high-frequency antenna for a motor vehicle radar sensor, which allows a bandwidth greater than 2 GHz at a mean frequency from a range of 76 to 81 GHz. Another object is to provide a motor vehicle radar sensor with such an antenna and a motor vehicle.

Eine erfindungsgemäße Hochfrequenzantenne für einen Kraftfahrzeug-Radarsensor umfasst ein dielektrisches Mehrlagensubstrat, insbesondere ein LTCC-Substrat (low temperature cofired ceramics). In einer Lage des Mehrlagensubstrats ist eine elektrische Speiseleitung zum Speisen einer mehrlagigen Antennenstruktur angeordnet. Bei der Speiseleitung kann es sich beispielsweise um eine Mikrostreifenleitung handeln. In mehreren, übereinander liegenden Lagen des Mehrlagensubstrats ist jeweils eine elektrisch leitfähige Schicht – eine Metallisierungsfläche – angeordnet. Die Antennenstruktur ist durch jeweilige, übereinander angeordnete und die Speiseleitung zumindest bereichsweise überlappende Aussparungen der elektrisch leitfähigen Schichten gebildet. Die Antennenstruktur ist nach dem Prinzip einer Hornantenne ausgebildet, sodass in Richtung weg von der Speiseleitung bzw. in Richtung hin zu einer äußeren Lage des Mehrlagensubstrats eine Abmessung der Aussparungen zunimmt.A high-frequency antenna according to the invention for a motor vehicle radar sensor comprises a dielectric multilayer substrate, in particular a LTCC substrate (low-temperature cofired ceramics). In one layer of the multi-layer substrate, an electrical feed line for feeding a multi-layer antenna structure is arranged. The feeder can be, for example, a microstrip line. In several, superimposed layers of the multilayer substrate is in each case an electrically conductive layer - a metallization - arranged. The antenna structure is formed by respective recesses of the electrically conductive layers which are arranged one above the other and overlap the feed line at least in regions. The antenna structure is designed according to the principle of a horn antenna, so that a dimension of the recesses increases in the direction away from the feed line or in the direction towards an outer layer of the multi-layer substrate.

Erfindungsgemäß wird somit eine Antenne mit hornartiger Struktur in einem Mehrlagensubstrat realisiert, welche durch Aussparungen in mehreren, übereinander liegenden metallischen Schichten gebildet ist. Eine Abmessung – insbesondere die Öffnungsfläche – der Aussparungen nimmt dabei in Richtung von der Speiseleitung bzw. hin zur äußeren Lage des Mehrlagensubstrats zu. Es entsteht somit eine hornartige Antennenstruktur mit einem hornartigen Ausbreitungsraum für elektromagnetische Wellen. Simulationen und Messungen haben gezeigt, dass mit einer derartigen Antennenstruktur eine Bandbreite von sogar über 3 GHz um 79 GHz erreicht werden kann. Außerdem besitzt diese Antenne näherungsweise eine halbkugelförmige Antennencharakteristik, was sich beim Einsatz in einem Kraftfahrzeug-Radarsensor als besonders vorteilhaft erweist. Die Speiseleitung hat außerdem keinen großen Einfluss auf die Antennencharakteristik, und die erfindungsgemäße Hochfrequenzantenne lässt sich somit besonders einfach zu einem Antennenarray zusammenschalten.According to the invention, an antenna with a horn-like structure is thus realized in a multi-layer substrate, which is formed by recesses in a plurality of superimposed metallic layers. A dimension - in particular the opening area - of the recesses increases in the direction of the feed line or toward the outer layer of the multi-layer substrate. This results in a horn-like antenna structure with a horn-like propagation space for electromagnetic waves. Simulations and measurements have shown that with such an antenna structure, a bandwidth of even more than 3 GHz can be achieved by 79 GHz. In addition, this antenna has approximately a hemispherical antenna characteristic, which proves to be particularly advantageous when used in a motor vehicle radar sensor. The feed line also has no great influence on the antenna characteristic, and the high-frequency antenna according to the invention can thus be particularly easily interconnected to form an antenna array.

Die oben genannten Aussparungen sind bevorzugt lediglich in den elektrisch leitfähigen Schichten bzw. metallischen Flächen bereitgestellt, nicht jedoch in dem dielektrischen Substrat selbst. Bei dem dielektrischen Mehrlagensubstrat handelt es sich bevorzugt um einen Vollkörper ohne Aussparungen.The abovementioned recesses are preferably provided only in the electrically conductive layers or metallic surfaces, but not in the dielectric substrate itself. The dielectric multilayer substrate is preferably a solid body without recesses.

Vorzugsweise sind die elektrisch leitfähigen Schichten, in denen die Aussparungen ausgebildet sind, mit einem Bezugspotential (Masse) gekoppelt. Es handelt sich bei den elektrisch leitfähigen Schichten also vorzugsweise um Masseflächen, in denen die genannten Aussparungen bereitgestellt sind.The electrically conductive layers in which the recesses are formed are preferably coupled to a reference potential (ground). The electrically conductive layers are thus preferably ground planes in which the recesses provided are provided.

Die elektrisch leitfähigen Schichten können über eine Vielzahl von so genannten Via-Elementen (Durchkontaktierungen) elektrisch miteinander verbunden sein, welche den oben genannten, durch die Aussparungen gebildeten Ausbreitungsraum für elektromagnetische Wellen elektrisch begrenzen. Die Ränder der Aussparungen sowie diese Via-Elemente stellen insgesamt eine Begrenzung dieses trichterförmigen bzw. hornartigen Ausbreitungsraums dar. Die Via-Elemente sind in jeder Ebene insbesondere so eng wie möglich um die jeweilige Aussparung angeordnet. Der genannte Ausbreitungsraum stellt quasi einen mit dem Substratmaterial ausgefüllten Hohlleiter für die elektromagnetischen Wellen dar.The electrically conductive layers can be electrically connected to one another via a multiplicity of so-called via elements (plated-through holes), which electrically delimit the above-mentioned propagation space for electromagnetic waves formed by the cutouts. The edges of the recesses and these via elements represent a total of a limitation of this funnel-shaped or horn-like propagation space. The via elements are arranged in each plane in particular as closely as possible to the respective recess. The said propagation space constitutes, as it were, a waveguide for the electromagnetic waves filled with the substrate material.

Hinsichtlich der Antennencharakteristik hat es sich als vorteilhaft erwiesen, wenn die genannten Aussparungen rechteckig ausgebildet sind.With regard to the antenna characteristic, it has proven to be advantageous if the recesses are rectangular.

Hinsichtlich der oben genannten äußeren Lage des Mehrlagensubstrats, welche insbesondere eine äußere Fläche des Substrats darstellt, die in Abstrahlrichtung der Antenne zeigt, können nun zwei alternative Ausführungsformen vorgesehen sein:
Zum einen kann die in dieser äußeren Lage des Substrats angeordnete elektrisch leitfähige Schicht als Rahmen, insbesondere als rechteckförmiger Rahmen, ausgebildet sein, der zumindest zu einem Rand des Mehrlagensubstrats beabstandet angeordnet ist. Dieser Rahmen liegt bevorzugt in einem Abstand zu allen vier Rändern des Substrats. Es hat sich gezeigt, dass ein derartiger Rahmen einerseits die Halbkugelform der Antennencharakteristik begünstigt und andererseits auch die Bandbreite der Antenne verbessert.With regard to the above-mentioned outer layer of the multi-layer substrate, which in particular represents an outer surface of the substrate which points in the emission direction of the antenna, two alternative embodiments can now be provided:
On the one hand, the electrically conductive layer arranged in this outer layer of the substrate can be formed as a frame, in particular as a rectangular frame, which is arranged at a distance from at least one edge of the multi-layer substrate. This frame is preferably at a distance to all four edges of the substrate. It has been shown that such a frame on the one hand favors the hemispherical shape of the antenna characteristic and on the other hand also improves the bandwidth of the antenna.

Zum anderen kann jedoch auch vorgesehen sein, dass die äußere Lage frei von einer genannten, eine Aussparung aufweisenden Schicht ausgebildet ist, insbesondere frei von einer Massefläche. Bei dieser Ausführungsform kann eine elektrisch leitfähige Schicht, die in einer der äußeren Lage unmittelbar benachbarten Lage des Mehrlagensubstrats liegt, mit Via-Elementen elektrisch verbunden sein, welche in Richtung zur äußeren Lage weisen, jedoch zur äußeren Lage beabstandet angeordnet sind, d. h. nicht zur äußeren Lage hin reichen. Dies bedeutet, dass diese Via-Elemente die äußere Lage des Substrats nicht erreichen, sondern die jeweiligen freien Enden dieser Via-Elemente in einem Abstand zur äußeren Lage des Substrats angeordnet sind. Auch diese Alternative hat sich als vorteilhaft hinsichtlich der Antennencharakteristik sowie der Bandbreite erwiesen.On the other hand, however, it can also be provided that the outer layer is free of a said, having a recess layer, in particular free of a ground plane. In this embodiment, an electrically conductive layer located in an immediately adjacent layer of the multi-layer substrate may be electrically connected to via elements facing towards the outer layer but spaced from the outer layer, that is to say. H. do not reach outward. This means that these via elements do not reach the outer layer of the substrate, but the respective free ends of these via elements are arranged at a distance from the outer layer of the substrate. This alternative has proven to be advantageous in terms of antenna characteristics and bandwidth.

Besonders bevorzugt ist es, wenn in einer der Lagen, insbesondere in der äußeren Lage, ein elektrisch leitfähiges Patch-Element angeordnet ist, welches die Aussparungen überlappt. Dieses Patch-Element ist von den elektrisch leitfähigen Schichten elektrisch entkoppelt bzw. galvanisch getrennt angeordnet. Der Einsatz eines solchen zusätzlichen Patch-Elements hat den Vorteil, dass sich die 10 dB-Bandbreite der Antenne dadurch nochmals deutlich erhöhen lässt. Das Patch-Element kann dabei die Form eines Rechtecks aufweisen.It is particularly preferred if in one of the layers, in particular in the outer layer, an electrically conductive patch element is arranged, which overlaps the recesses. This patch element is electrically decoupled from the electrically conductive layers or arranged galvanically separated. The use of such an additional patch element has the advantage that the 10 dB bandwidth of the antenna can be significantly increased thereby again. The patch element can have the shape of a rectangle.

Die Eigenschaften der Hochfrequenzantenne lassen sich weiterhin dadurch verbessern, dass in der Lage der Speiseleitung zumindest ein elektrisch leitfähiges Element, insbesondere in Form eines parallel zur Speiseleitung angeordneten länglichen Streifens, zur Abschirmung der Speiseleitung angeordnet ist, welches mit einem Bezugspotential gekoppelt ist. Ein solches Element, welches mit der Masse gekoppelt ist, sorgt für eine zusätzliche Abschirmung der Speiseleitung.The properties of the high-frequency antenna can be further improved by arranging at least one electrically conductive element, in particular in the form of an elongated strip arranged parallel to the feed line, in the position of the feed line for shielding the feed line is, which is coupled to a reference potential. Such an element, which is coupled to the ground, provides additional shielding of the feed line.

Bevorzugt ist die Hochfrequenzantenne zum Betrieb bei einer mittleren Frequenz aus einem Wertebereich von 76 GHz bis 81 GHz ausgebildet. Unter einer mittleren Frequenz wird dabei eine Resonanzfrequenz der Antenne verstanden, bei welcher der frequenzabhängige Verlauf des S11-Parameters sein globales Minimum aufweist.The high-frequency antenna is preferably designed for operation at an average frequency from a value range from 76 GHz to 81 GHz. A mean frequency is understood to be a resonant frequency of the antenna, in which the frequency-dependent profile of the S11 parameter has its global minimum.

Die Erfindung betrifft außerdem einen Kraftfahrzeug-Radarsensor mit zumindest einer erfindungsgemäßen Hochfrequenzantenne. Der Radarsensor umfasst vorzugsweise eine Antennenanordnung (Array) mit mehreren solchen Antennen.The invention also relates to a motor vehicle radar sensor having at least one high-frequency antenna according to the invention. The radar sensor preferably comprises an antenna array having a plurality of such antennas.

Ein erfindungsgemäßes Kraftfahrzeug, insbesondere ein Personenkraftwagen, umfasst einen erfindungsgemäßen Kraftfahrzeug-Radarsensor.An inventive motor vehicle, in particular a passenger car, comprises a motor vehicle radar sensor according to the invention.

Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen, den Figuren und der Figurenbeschreibung. Alle vorstehend in der Beschreibung genannten Merkmale und Merkmalskombinationen sowie die nachfolgend in der Figurenbeschreibung genannten und/oder in den Figuren alleine gezeigten Merkmale und Merkmalskombinationen sind nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder aber in Alleinstellung verwendbar.Further features of the invention will become apparent from the claims, the figures and the description of the figures. All the features and feature combinations mentioned above in the description as well as the features and feature combinations mentioned below in the description of the figures and / or shown alone in the figures can be used not only in the respectively indicated combination but also in other combinations or alone.

Die Erfindung wird nun anhand einzelner bevorzugter Ausführungsbeispiele sowie unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen näher erläutert.The invention will now be described with reference to individual preferred embodiments and with reference to the accompanying drawings.

Es zeigen:Show it:

1 in schematischer Darstellung eine Schnittansicht durch eine Hochfrequenzantenne gemäß einer Ausführungsform der Erfindung; 1 a schematic representation of a sectional view through a radio-frequency antenna according to an embodiment of the invention;

2 in schematischer Darstellung eine perspektivische Ansicht der Antenne gemäß 1; 2 in a schematic representation of a perspective view of the antenna according to 1 ;

3 in schematischer Darstellung eine Schnittansicht durch eine Hochfrequenzantenne gemäß einer zweiten Ausführungsform; 3 a schematic representation of a sectional view through a high-frequency antenna according to a second embodiment;

4 in schematischer und perspektivischer Darstellung die Antenne gemäß 3; 4 in a schematic and perspective view of the antenna according to 3 ;

5 bis 8 in schematischer Darstellung eine Draufsicht auf unterschiedliche Lagen eines Mehrlagensubstrats; 5 to 8th a schematic representation of a plan view of different layers of a multi-layer substrate;

9 einen frequenzabhängigen Verlauf eines S11-Parameters für die Antenne gemäß 1; 9 a frequency-dependent course of an S11 parameter for the antenna according to 1 ;

10 eine Richtcharakteristik der Antenne gemäß 1; und 10 a directional characteristic of the antenna according to 1 ; and

11 einen frequenzabhängigen Verlauf des S11-Parameters für die Antenne gemäß 3. 11 a frequency-dependent course of the S11 parameter for the antenna according to 3 ,

Eine in 1 dargestellte Hochfrequenzantenne 1 ist zum Einsatz bei einem Kraftfahrzeug-Radarsensor eines Kraftfahrzeugs konzipiert, insbesondere eines Personenkraftwagens. Die Hochfrequenzantenne 1 kann dabei mit mehreren solchen Antennen zu einem Antennenarray kombiniert werden, welches bei dem Radarsensor eingesetzt wird.An in 1 shown high-frequency antenna 1 is designed for use in a motor vehicle radar sensor of a motor vehicle, in particular a passenger car. The high-frequency antenna 1 can be combined with several such antennas to form an antenna array, which is used in the radar sensor.

Die Hochfrequenzantenne 1 umfasst ein Mehrlagensubstrat 2 mit einer Mehrzahl von Lagen 3, 4, 5, 6, 7, 8. Die Lagen 3 bis 8 sind also in das Mehrlagensubstrat 2 integriert. Das Mehrlagensubstrat 2 ist ein LTCC-Substrat.The high-frequency antenna 1 includes a multi-layer substrate 2 with a plurality of layers 3 . 4 . 5 . 6 . 7 . 8th , The layers 3 to 8th So are in the multi-layer substrate 2 integrated. The multi-layer substrate 2 is an LTCC substrate.

In einer ersten Lage 3 ist eine Metallisierungsfläche 9 bereitgestellt, über welche die Antenne 1 mittels eines elektronischen Bauteils 10 gespeist wird. Dies bedeutet, dass über die Metallisierungsfläche 9 Sendesignale der Antenne 1 zugeführt und/oder Empfangssignale von der Antenne 1 empfangen werden. In der ersten Lage 3 ist außerdem eine Massefläche 11 bereitgestellt, welche von der Metallisierungsfläche 9 elektrisch getrennt ist. Sowohl die Metallisierungsfläche 9 als auch die Massefläche 11 sind über jeweilige Verbindungselemente 12 mit dem elektronischen Bauteil elektrisch verbunden.In a first location 3 is a metallization surface 9 provided over which the antenna 1 by means of an electronic component 10 is fed. This means that over the metallization area 9 Transmission signals of the antenna 1 supplied and / or received signals from the antenna 1 be received. In the first location 3 is also a ground plane 11 provided, which of the metallization 9 is electrically isolated. Both the metallization surface 9 as well as the mass area 11 are via respective fasteners 12 electrically connected to the electronic component.

Die Metallisierungsfläche 9 ist über ein Via-Element 13, das sich insgesamt über zwei Lagen erstreckt, mit einer Speiseleitung 14 elektrisch verbunden. Diese Speiseleitung 14 ist im Ausführungsbeispiel in der dritten Lage 5 angeordnet und als Mikrostreifenleitung ausgeführt.The metallization surface 9 is via a via element 13 , which extends over a total of two layers, with a feed line 14 electrically connected. This feed line 14 is in the embodiment in the third position 5 arranged and designed as a microstrip line.

In der zweiten Lage 4 ist um das Via-Element 13 herum eine Massefläche 15 vorgesehen, welche über Via-Elemente 16 an die Massefläche 11 angebunden ist. In der Massefläche 15 ist eine – beispielsweise kreisförmige – Durchgangsöffnung 17 ausgebildet, durch welche sich das Via-Element 13 hindurcherstreckt.In the second location 4 is about the via element 13 around a ground plane 15 provided, which via Via elements 16 to the ground plane 11 is connected. In the ground plane 15 is a - for example circular - through hole 17 formed by which the via element 13 extends.

Über der Speiseleitung 14 befindet sich in einer Lage 6 eine elektrisch leitfähige Schicht 18, welche durch eine Metallisierung der Lage 6 gebildet ist. In einer darüber liegenden Lage 7 befindet sich ebenfalls eine elektrisch leitfähige Schicht 19. Eine weitere elektrisch leitfähige Schicht 20 befindet sich in einer äußeren Lage 8 des Substrats 2.Above the feed line 14 is in a location 6 an electrically conductive layer 18 which is due to a metallization of the location 6 is formed. In an overlying location 7 there is also an electrically conductive layer 19 , Another electrically conductive layer 20 is in an outer location 8th of the substrate 2 ,

In der elektrischen Schicht 18 ist über der Speiseleitung 14 eine durchgängige Aussparung 21 ausgebildet. Über dieser Aussparung 21 ist wiederum eine Aussparung 22 in der elektrisch leitfähigen Schicht 19 ausgebildet. Auch in der Schicht 20 in der äußeren Lage 8 ist eine durchgängige Aussparung 23 ausgebildet. Die Aussparungen 21, 22, 23 liegen übereinander und überlappen sich somit gegenseitig sowie auch die Speiseleitung 14. In the electrical layer 18 is above the feed line 14 a continuous recess 21 educated. About this recess 21 is again a recess 22 in the electrically conductive layer 19 educated. Also in the shift 20 in the outer layer 8th is a continuous recess 23 educated. The recesses 21 . 22 . 23 lie one above the other and thus overlap each other as well as the feed line 14 ,

Der Abstand zwischen der Schicht 20 und der Schicht 19 ist im Ausführungsbeispiel etwa doppelt so groß wie der Abstand zwischen den Schichten 18 und 19. Dies bedeutet also, dass eine zwischen den Lagen 7 und 8 liegende Lage des Substrats 2 unbenutzt ist.The distance between the layer 20 and the layer 19 in the exemplary embodiment is about twice as large as the distance between the layers 18 and 19 , So this means that one between the layers 7 and 8th lying position of the substrate 2 is unused.

Die Aussparungen 21, 22, 23 sind rechteckig ausgebildet. Die jeweiligen Mittelpunkte der rechteckigen Aussparungen 21, 22, 23 liegen übereinander, d. h. an einer gemeinsamen Geraden, die sich senkrecht zu den Lagen 3 bis 8 erstreckt. Außerdem sind die jeweiligen Breitseiten der Rechtecke parallel zueinander angeordnet.The recesses 21 . 22 . 23 are rectangular. The respective centers of the rectangular recesses 21 . 22 . 23 lie one above the other, ie on a common line perpendicular to the layers 3 to 8th extends. In addition, the respective broad sides of the rectangles are arranged parallel to one another.

Die Abmessungen der Aussparungen 21, 22, 23 und somit die Flächen dieser Aussparungen 21, 22, 23 nehmen in Richtung weg von der Speiseleitung 14 und hin zur äußeren Lage 8 zu. Auf diese Art und Weise wird eine hornartige bzw. trichterförmige Antennenstruktur 24 geschaffen. Die Aussparungen 21, 22, 23 bilden dabei einen trichterförmigen Ausbreitungsraum 25 für elektromagnetische Wellen, welcher zusätzlich noch durch Via-Elemente 26, welche die Schichten 19 und 20 miteinander verbinden, durch Via-Elemente 27, welche die Schichten 18, 19 elektrisch miteinander verbinden, sowie durch Via-Elemente 28 begrenzt ist, welche die Schicht 18 mit der Massefläche 15 verbinden. Die Schichten 18, 19, 20 sind also elektrisch miteinander verbunden und außerdem über die Via-Elemente 28 (diese sind von der Speiseleitung 14 galvanisch getrennt) an die Massefläche 15 angebunden. Die jeweiligen Via-Elemente 26, 27, 28 sind so dicht wie möglich um die jeweilige Aussparung 21, 22, 23 herum angeordnet.The dimensions of the recesses 21 . 22 . 23 and thus the surfaces of these recesses 21 . 22 . 23 take off in the direction of the feedline 14 and to the outer layer 8th to. In this way, a horn-like or funnel-shaped antenna structure 24 created. The recesses 21 . 22 . 23 form a funnel-shaped propagation space 25 for electromagnetic waves, which additionally by Via elements 26 which the layers 19 and 20 connect with each other through Via elements 27 which the layers 18 . 19 connect electrically with each other, as well as via via elements 28 is limited, which is the layer 18 with the ground plane 15 connect. The layers 18 . 19 . 20 are thus electrically connected to each other and also via the via elements 28 (These are from the feeders 14 galvanically isolated) to the ground plane 15 tethered. The respective Via elements 26 . 27 . 28 are as close as possible to the respective recess 21 . 22 . 23 arranged around.

Wie aus 1 weiterhin hervorgeht, ist die in der äußeren Lage 8 angeordnete Schicht 20 durch einen Rahmen gebildet, welcher in einem Abstand zu Rändern 29 des Substrats 2 angeordnet ist.How out 1 continues to show that is in the outer layer 8th arranged layer 20 formed by a frame which is at a distance from edges 29 of the substrate 2 is arranged.

Eine perspektivische Darstellung der Antenne 1 ist in 2 gezeigt. Wie aus 2 hervorgeht, ist in der Lage 5 der Speiseleitung 14 ein in Form eines Streifens ausgebildetes, elektrisch leitfähiges Element 30 angeordnet, das sich parallel zur Speiseleitung 14 erstreckt und mit der Masse bzw. dem Bezugspotential elektrisch verbunden ist. In 6 ist dabei eine schematische Draufsicht auf die Lage 5 des Substrats 2 nicht-maßstabsgetreu dargestellt. Es sind insgesamt zwei solche Elemente 30 vorgesehen, welche sich parallel zueinander und parallel zu der Speiseleitung 14 erstrecken und über Via-Elemente 31 mit der Massefläche 15 verbunden sind.A perspective view of the antenna 1 is in 2 shown. How out 2 shows is able 5 the feed line 14 a formed in the form of a strip, electrically conductive element 30 arranged, which is parallel to the feed line 14 extends and is electrically connected to the ground or the reference potential. In 6 is a schematic plan view of the situation 5 of the substrate 2 not shown to scale. There are a total of two such elements 30 provided, which are parallel to each other and parallel to the feed line 14 extend and via via elements 31 with the ground plane 15 are connected.

In den 7 und 8 sind hingegen die Lagen 7 respektive 6 des Substrats 2 näher gezeigt. Es ist gut erkennbar, dass die Aussparung 22 der Schicht 19 insgesamt deutlich größer als die Aussparung 21 der Schicht 18 ist. Die Aussparung 22 kann beispielsweise Abmessungen 0,9 × 0,46 mm aufweisen. Die Aussparung 21 kann hingegen 0,68 mm lang und 0,34 mm breit sein.In the 7 and 8th however, are the layers 7 respectively 6 of the substrate 2 shown closer. It is well recognizable that the recess 22 the layer 19 overall much larger than the recess 21 the layer 18 is. The recess 22 may for example have dimensions 0.9 × 0.46 mm. The recess 21 however, can be 0.68 mm long and 0.34 mm wide.

Die Abmessungen der Aussparung 23 des Rahmens 20 können beispielsweise 1.3 × 0.8 mm betragen.The dimensions of the recess 23 of the frame 20 For example, they can be 1.3 × 0.8 mm.

Die Antenne 1 ist gemäß einer zweiten Ausführungsform in 3 gezeigt. Diese entspricht im Wesentlichen der Antenne 1 gemäß 1, wobei auf die Schicht 20 in der äußeren Lage 8 verzichtet wurde. Außerdem sind die Via-Elemente 26 insgesamt kürzer ausgeführt und reichen nicht mehr bis zur äußeren Lage 8. Die Via-Elemente 26 erstrecken sich hier lediglich bis zur Hälfte des Abstands zwischen der äußeren Lage 8 und der Lage 7. Ein wichtiges Element dieser Ausgestaltung stellt ein Patch-Element 32 dar, welches rechteckig ausgeführt und in der äußeren Lage 8 angeordnet ist. Das Patch-Element 32 kann beispielsweise Abmessungen von 0,26 × 0,14 mm aufweisen. Das Patch-Element 32 ist dabei über den Aussparungen 21, 22 und somit über dem Ausbreitungsraum 25 angeordnet und liegt insbesondere an der oben genannten Geraden, welche durch die Mittelpunkte der rechteckigen Aussparungen 21, 22 verläuft. Das Patch-Element 32 kann also mittig bezüglich der Aussparungen 21, 22 angeordnet sein. Es ist aber auch eine außermittige Anordnung möglich.The antenna 1 is in accordance with a second embodiment in 3 shown. This essentially corresponds to the antenna 1 according to 1 , being on the layer 20 in the outer layer 8th was waived. Besides, the via elements are 26 shorter overall and no longer reach the outer layer 8th , The via elements 26 extend here only up to half of the distance between the outer layer 8th and the location 7 , An important element of this design is a patch element 32 which is rectangular and in the outer layer 8th is arranged. The patch element 32 may for example have dimensions of 0.26 x 0.14 mm. The patch element 32 is doing over the recesses 21 . 22 and thus over the propagation space 25 arranged and lies in particular on the above-mentioned straight line, which passes through the centers of the rectangular recesses 21 . 22 runs. The patch element 32 so can be centered with respect to the recesses 21 . 22 be arranged. But it is also an off-center arrangement possible.

Freie Enden 33 der Via-Elemente 26 liegen also in einer neuen Lage 7' des Substrats 2. Eine schematische Draufsicht auf diese Lage 7 ist in 5 nicht-maßstabsgetreu gezeigt.Free ends 33 the Via elements 26 So are in a new situation 7 ' of the substrate 2 , A schematic plan view of this location 7 is in 5 not shown to scale.

Die Antenne 1 gemäß 3 ist in perspektivischer Darstellung in 4 gezeigt.The antenna 1 according to 3 is in perspective in 4 shown.

Optional kann auch bei der Ausführungsform gemäß 1 vorgesehen sein, dass ein solches Patch-Element 32 in der Aussparung 23 des Rahmens 20 eingesetzt wird.Optionally, also in the embodiment according to 1 be provided that such a patch element 32 in the recess 23 of the frame 20 is used.

In 9 ist ein frequenzabhängiger Verlauf des S11-Parameters der Antenne 1 gemäß 1 dargestellt. Wie aus 9 hervorgeht, weist die Antenne 1 eine 10 dB-Bandbreite von etwa 3 GHz um die mittlere Frequenz von etwa 79 GHz auf.In 9 is a frequency-dependent profile of the S11 parameter of the antenna 1 according to 1 shown. How out 9 shows, the antenna points 1 a 10 dB bandwidth of about 3 GHz around the middle frequency of about 79 GHz.

Andererseits zeigt 10 die Richtcharakteristik bzw. die Strahlungscharakteristik der Antenne 1 gemäß 1, d. h. die Art und Weise, wie sich die Leistung der Antenne im Raum (im Fernfeld) verteilt. Gemäß 10 weist die Antenne 1 einen im Wesentlichen halbkugelförmigen Verlauf des Antennengewinns auf. Wird die Antenne 1 in waagerechter Polarisation verwendet, repräsentiert der Verlauf gemäß 10 die azimutale Leistungsverteilung. Mit einer derartigen Leistungsverteilung kann auch eine Antenne 1 aufgebaut werden, die für einen Erfassungswinkelbereich des Radarsensors von –90° bis +90° geeignet ist. On the other hand shows 10 the directional characteristic or the radiation characteristic of the antenna 1 according to 1 ie the way in which the power of the antenna is distributed in space (in the far field). According to 10 points the antenna 1 a substantially hemispherical course of the antenna gain. Will the antenna 1 used in horizontal polarization, the course according to 10 the azimuthal power distribution. With such a power distribution can also be an antenna 1 can be constructed, which is suitable for a detection angle range of the radar sensor from -90 ° to + 90 °.

Durch das Vorsehen des zusätzlichen Patch-Elements 32 kann die Bandbreite der Antenne 1 wesentlich verbessert werden. 11 zeigt dabei den frequenzabhängigen Verlauf des S11-Parameters der Antenne 1 gemäß 3. Wie aus diesem Diagramm hervorgeht, beträgt die 10 dB-Bandbreite der Antenne 1 gemäß 3 knapp 5 GHz, und dies im Frequenzband um die mittlere Frequenz von etwa 79 GHz.By providing the additional patch element 32 can the bandwidth of the antenna 1 be significantly improved. 11 shows the frequency-dependent course of the S11 parameter of the antenna 1 according to 3 , As can be seen from this diagram, the 10 dB bandwidth of the antenna is 1 according to 3 just under 5 GHz, and this in the frequency band around the middle frequency of about 79 GHz.

Die Erfindung kann folgendermaßen zusammengefasst werden: Die Abstrahlungscharakteristik einer einzelnen Antenne soll möglichst halbkugelförmig sein. Das Zuleitungsnetzwerk bzw. die Speiseleitung soll die Charakteristik nicht beeinflussen. Die 10 dB-Bandbreite soll bei mindestens 2 GHz, insbesondere mindestens 3 GHz liegen. Die einzelnen Antennen sollen einfach zu einem Antennearray zusammenschaltbar sein. Diese Anforderungen lassen sich mit einem Antennenelement auf LTCC-Substrat erfüllen. Die Struktur der Antenne besteht dabei aus mehreren rechteckförmigen Öffnungen unterschiedlicher Größe in den Metalllagen. Diese Metalllagen bzw. Metallschichten sind über Durchkontaktierungen (Via-Elemente) miteinander elektrisch verbunden. Diese werden in jeder Ebene so eng wie möglich um die rechteckigen Öffnungen platziert. Die unterste Öffnung besitzt die kleinsten Abmessungen. Die Öffnung auf der Oberseite bzw. in der äußeren Lage ist als Rahmen ausgeführt und besitzt die größten Abmessungen. Die Speiseleitung bzw. das Zuleitungsnetzwerk besteht aus einer Impedanzleitung und einem so genannten Stub, um die Anpassung entsprechend einzustellen. Durch die Anordnung der Via-Elemente entsteht eine metallische Begrenzung ähnlich einem Zaun. Ausgehend von der Ebene unter der Speiseleitung weitet sich der Zaun aus den Via-Elementen mit jeder Stufe weiter auf. Es entsteht somit eine Struktur ähnlich einer Hornantenne. Damit kann man eine breitbandige Anpassung an den Freiraum erreichen. Die elektronischen Bauteile können auf der der äußeren Lage gegenüber liegenden Seite platziert werden. Dadurch können die Gesamtabmessungen einer Antenne einschließlich elektronischer Ansteuerung sehr kompakt gehalten werden. Mit einer entsprechenden Durchkontaktierung kann ein Signal vom elektronischen Bauteil zum Zuleitungsnetzwerk geführt werden. Eine weitere Lösungsmöglichkeit besteht darin, auf den Rahmen auf der Oberseite der Keramik zu verzichten und die Via-Elemente in der obersten Lage zu kürzen, sodass sie nicht mehr bis zur äußeren Lage reichen. In der äußeren Lage wird stattdessen ein Patch-Element platziert. Damit lässt sich die Bandbreite nochmals deutlich erhöhen.The invention can be summarized as follows: The radiation characteristic of a single antenna should be as hemispherical as possible. The supply network or the supply line should not affect the characteristic. The 10 dB bandwidth should be at least 2 GHz, in particular at least 3 GHz. The individual antennas should simply be connectable to an antenna array. These requirements can be met with an antenna element on LTCC substrate. The structure of the antenna consists of several rectangular openings of different sizes in the metal layers. These metal layers or metal layers are electrically connected to each other via plated-through holes (via elements). These are placed as close as possible to the rectangular openings in each level. The lowest opening has the smallest dimensions. The opening on the top or in the outer layer is designed as a frame and has the largest dimensions. The supply line or the supply network consists of an impedance line and a so-called stub to adjust the adjustment accordingly. The arrangement of the via elements creates a metallic boundary similar to a fence. Starting from the level below the feed line, the fence of the Via elements continues to expand with each step. It thus creates a structure similar to a horn antenna. This allows you to achieve a broadband adaptation to the free space. The electronic components can be placed on the opposite side of the outer layer. As a result, the overall dimensions of an antenna including electronic control can be kept very compact. With a corresponding through-connection, a signal from the electronic component to the supply network can be performed. Another solution is to dispense with the frame on the top of the ceramic and shorten the via elements in the uppermost layer so that they no longer reach the outer layer. In the outer layer, a patch element is placed instead. This allows the bandwidth to be significantly increased again.

Es ist auch möglich, die Speiseleitung nicht symmetrisch, sondern asymmetrisch anzuordnen. Zur weiteren Erhöhung der Bandbreite können auch weitere Lagen aus LTCC-Substrat eingesetzt werden. Es können auch eine oder mehrere zusätzliche Metallschichten mit jeweils einer rechteckförmigen Öffnung und eine oder mehrere LTCC-Substratlagen eingesetzt werden. Es kann somit auch eine Antenne mit mehr Stufen der Aufweitung von rechteckförmigen Öffnungen und Durchkontaktierungen aufgebaut werden.It is also possible to arrange the feed line not symmetrical, but asymmetrical. To further increase the bandwidth, other layers of LTCC substrate can also be used. It is also possible to use one or more additional metal layers each having a rectangular opening and one or more LTCC substrate layers. Thus, it is also possible to construct an antenna with more steps of widening rectangular openings and plated-through holes.

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

  • US 7626549 B2 [0007] US 7626549 B2 [0007]
  • US 7019707 B2 [0008] US 7019707 B2 [0008]
  • US 7132983 B2 [0009] US 7132983 B2 [0009]

Claims (11)

Hochfrequenzantenne (1) für einen Kraftfahrzeug-Radarsensor, mit einem dielektrischen Mehrlagensubstrat (2), wobei in einer Lage (5) des Mehrlagensubstrats (2) eine elektrisch leitfähige Speiseleitung (14) zum Speisen einer mehrlagigen Antennenstruktur (24) der Hochfrequenzantenne (1) angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass in mehreren, übereinander liegenden Lagen (6, 7, 8) des Mehrlagensubstrats (2) jeweils eine elektrisch leitfähige Schicht (18, 19, 20) angeordnet ist, wobei die Antennenstruktur (24) durch jeweilige, übereinander angeordnete und die Speiseleitung (14) zumindest bereichsweise überlappende Aussparungen (21, 22, 23) der elektrisch leitfähigen Schichten (18, 19, 20) gebildet ist und nach dem Prinzip einer Hornantenne derart ausgebildet ist, dass in Richtung weg von der Speiseleitung (14) und hin zu einer äußeren Lage (8) des Mehrlagensubstrats (2) eine Abmessung der Aussparungen (21, 22, 23) zunimmt.Radio frequency antenna ( 1 ) for a motor vehicle radar sensor, with a dielectric multilayer substrate ( 2 ), whereby in one position ( 5 ) of the multilayer substrate ( 2 ) an electrically conductive feed line ( 14 ) for feeding a multi-layered antenna structure ( 24 ) of the radio-frequency antenna ( 1 ) is arranged, characterized in that in several superimposed layers ( 6 . 7 . 8th ) of the multilayer substrate ( 2 ) each an electrically conductive layer ( 18 . 19 . 20 ), the antenna structure ( 24 ) by respective stacked and the feed line ( 14 ) at least partially overlapping recesses ( 21 . 22 . 23 ) of the electrically conductive layers ( 18 . 19 . 20 ) is formed and according to the principle of a horn antenna is designed such that in the direction away from the feed line ( 14 ) and to an outer layer ( 8th ) of the multilayer substrate ( 2 ) a dimension of the recesses ( 21 . 22 . 23 ) increases. Hochfrequenzantenne (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrisch leitfähigen Schichten (18, 19, 20) mit einem Bezugspotential gekoppelt sind.Radio frequency antenna ( 1 ) according to claim 1, characterized in that the electrically conductive layers ( 18 . 19 . 20 ) are coupled to a reference potential. Hochfrequenzantenne (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrisch leitfähigen Schichten (18, 19, 20) über eine Vielzahl von Via-Elementen (26, 27, 28) elektrisch miteinander verbunden sind, welche einen durch die Aussparungen (21, 22, 23) gebildeten Ausbreitungsraum (25) für elektromagnetische Wellen elektrisch begrenzen.Radio frequency antenna ( 1 ) according to claim 1 or 2, characterized in that the electrically conductive layers ( 18 . 19 . 20 ) via a plurality of via elements ( 26 . 27 . 28 ) are electrically connected to each other, which one through the recesses ( 21 . 22 . 23 ) propagation space ( 25 ) for electromagnetic waves. Hochfrequenzantenne (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Aussparungen (21, 22, 23) rechteckig ausgebildet sind.Radio frequency antenna ( 1 ) according to one of the preceding claims, characterized in that the recesses ( 21 . 22 . 23 ) are rectangular. Hochfrequenzantenne (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine in der äußeren Lage (8) des Mehrlagensubstrats (2) angeordnete elektrisch leitfähige Schicht (20) als, insbesondere rechteckiger, Rahmen ausgebildet ist, der zumindest zu einem Rand (29) des Mehrlagensubstrats (2) beabstandet angeordnet ist.Radio frequency antenna ( 1 ) according to one of the preceding claims, characterized in that one in the outer layer ( 8th ) of the multilayer substrate ( 2 ) arranged electrically conductive layer ( 20 ) is formed as, in particular rectangular frame, the at least one edge ( 29 ) of the multilayer substrate ( 2 ) is arranged at a distance. Hochfrequenzantenne (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die äußere Lage (8) frei von einer genannten, eine Aussparung (21, 22, 23) aufweisenden Schicht (18, 19, 20) ausgebildet ist und eine in einer der äußeren Lage (8) unmittelbar benachbarten Lage (7) des Mehrlagensubstrats (2) angeordnete elektrisch leitfähige Schicht (19) mit Via-Elementen (26) elektrisch verbunden ist, welche in Richtung zur äußeren Lage (8) weisen und zur äußeren Lage (8) beabstandet angeordnet sind.Radio frequency antenna ( 1 ) according to one of claims 1 to 4, characterized in that the outer layer ( 8th ) free of one mentioned, one recess ( 21 . 22 . 23 ) layer ( 18 . 19 . 20 ) is formed and one in one of the outer layer ( 8th ) immediately adjacent location ( 7 ) of the multilayer substrate ( 2 ) arranged electrically conductive layer ( 19 ) with via elements ( 26 ) is electrically connected, which in the direction of the outer layer ( 8th ) and to the outer layer ( 8th ) are arranged at a distance. Hochfrequenzantenne (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in einer der Lagen (6, 7, 8) des Mehrlagensubstrats (2), insbesondere in der äußeren Lage (8), ein Patch-Element (32) angeordnet ist, welches die Aussparungen (21, 22, 23) überlappt.Radio frequency antenna ( 1 ) according to one of the preceding claims, characterized in that in one of the layers ( 6 . 7 . 8th ) of the multilayer substrate ( 2 ), especially in the outer layer ( 8th ), a patch element ( 32 ) is arranged, which the recesses ( 21 . 22 . 23 ) overlaps. Hochfrequenzantenne (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in der Lage (5) der Speiseleitung (14) zumindest ein elektrisch leitfähiges Element (30), insbesondere in Form eines parallel zur Speiseleitung (14) angeordneten länglichen Streifens, zur Abschirmung der Speiseleitung (14) angeordnet ist, welches mit einem Bezugspotential gekoppelt ist.Radio frequency antenna ( 1 ) according to any one of the preceding claims, characterized in that it is capable ( 5 ) of the feed line ( 14 ) at least one electrically conductive element ( 30 ), in particular in the form of a parallel to the feed line ( 14 ) arranged elongated strip, to shield the feed line ( 14 ), which is coupled to a reference potential. Hochfrequenzantenne (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Hochfrequenzantenne (1) zum Betrieb bei einer mittleren Frequenz aus einem Wertebereich von 76 GHz bis 81 GHz ausgebildet ist.Radio frequency antenna ( 1 ) according to one of the preceding claims, characterized in that the radio-frequency antenna ( 1 ) is designed for operation at a mean frequency from a value range of 76 GHz to 81 GHz. Kraftfahrzeug-Radarsensor mit zumindest einer Hochfrequenzantenne (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche.Motor vehicle radar sensor with at least one radio-frequency antenna ( 1 ) according to any one of the preceding claims. Kraftfahrzeug mit einem Kraftfahrzeug-Radarsensor nach Anspruch 10.Motor vehicle with a motor vehicle radar sensor according to claim 10.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2017211472A1 (en) * 2016-06-07 2017-12-14 Audi Ag Antenna device for a radar detector having at least two radiation directions, and motor vehicle having at least one radar detector
CN113690603A (en) * 2021-08-23 2021-11-23 安徽大学 Millimeter wave antenna

Citations (19)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5657033A (en) * 1995-06-07 1997-08-12 Hughes Electronics Cofired ceramic notch and horn antennas
JPH10135713A (en) * 1996-10-31 1998-05-22 Kyocera Corp Laminated waveguide line
FR2764738A1 (en) * 1997-06-13 1998-12-18 Thomson Csf INTEGRATED TRANSMISSION OR RECEPTION DEVICE
US6064350A (en) * 1997-07-25 2000-05-16 Kyocera Corporation Laminated aperture-faced antenna and multi-layered wiring board comprising the same
DE10244206A1 (en) * 2002-09-23 2004-03-25 Robert Bosch Gmbh Wave transfer device for transferring/radiating high-frequency waves has a micro strip transmission line in a substrate to transfer high-frequency wanted signals
US7019707B2 (en) 2003-10-09 2006-03-28 Robert Bosch Gmbh Microwave antenna
DE102004063541A1 (en) * 2004-12-30 2006-07-13 Robert Bosch Gmbh Antenna arrangement for a radar transceiver
US7132983B2 (en) 2002-09-19 2006-11-07 Robert Bosch Gmbh High frequency signal transmitter with vertically spaced coupling and radiating elements
US20070080864A1 (en) * 2005-10-11 2007-04-12 M/A-Com, Inc. Broadband proximity-coupled cavity backed patch antenna
JP2007266835A (en) * 2006-03-28 2007-10-11 Kyocera Corp Aperture antenna
DE102007021615A1 (en) * 2006-05-12 2007-11-15 Denso Corp., Kariya Dielectric substrate for a waveguide and a transmission line junction using this
US20080042917A1 (en) * 2004-09-07 2008-02-21 Nippon Telegraph And Telephone Corporation Antenna Device, Array Antenna Device Using the Antenna Device, Module, Module Array and Package Module
US20080068269A1 (en) * 2006-09-15 2008-03-20 Atsushi Yamada Wireless communication device
US20080129408A1 (en) * 2006-11-30 2008-06-05 Hideyuki Nagaishi Millimeter waveband transceiver, radar and vehicle using the same
US20080129409A1 (en) * 2006-11-30 2008-06-05 Hideyuki Nagaishi Waveguide structure
US7626549B2 (en) 2007-03-28 2009-12-01 Eswarappa Channabasappa Compact planar antenna for single and multiple polarization configurations
US20100090903A1 (en) * 2006-12-05 2010-04-15 Woo-Jin Byun Omni-directional planar antenna
US20110248891A1 (en) * 2010-04-13 2011-10-13 Korea University Research And Business Foundation Dielectric resonant antenna using a matching substrate
US20120287008A1 (en) * 2011-05-11 2012-11-15 Electronics And Telecommunications Research Institute Antenna

Patent Citations (19)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5657033A (en) * 1995-06-07 1997-08-12 Hughes Electronics Cofired ceramic notch and horn antennas
JPH10135713A (en) * 1996-10-31 1998-05-22 Kyocera Corp Laminated waveguide line
FR2764738A1 (en) * 1997-06-13 1998-12-18 Thomson Csf INTEGRATED TRANSMISSION OR RECEPTION DEVICE
US6064350A (en) * 1997-07-25 2000-05-16 Kyocera Corporation Laminated aperture-faced antenna and multi-layered wiring board comprising the same
US7132983B2 (en) 2002-09-19 2006-11-07 Robert Bosch Gmbh High frequency signal transmitter with vertically spaced coupling and radiating elements
DE10244206A1 (en) * 2002-09-23 2004-03-25 Robert Bosch Gmbh Wave transfer device for transferring/radiating high-frequency waves has a micro strip transmission line in a substrate to transfer high-frequency wanted signals
US7019707B2 (en) 2003-10-09 2006-03-28 Robert Bosch Gmbh Microwave antenna
US20080042917A1 (en) * 2004-09-07 2008-02-21 Nippon Telegraph And Telephone Corporation Antenna Device, Array Antenna Device Using the Antenna Device, Module, Module Array and Package Module
DE102004063541A1 (en) * 2004-12-30 2006-07-13 Robert Bosch Gmbh Antenna arrangement for a radar transceiver
US20070080864A1 (en) * 2005-10-11 2007-04-12 M/A-Com, Inc. Broadband proximity-coupled cavity backed patch antenna
JP2007266835A (en) * 2006-03-28 2007-10-11 Kyocera Corp Aperture antenna
DE102007021615A1 (en) * 2006-05-12 2007-11-15 Denso Corp., Kariya Dielectric substrate for a waveguide and a transmission line junction using this
US20080068269A1 (en) * 2006-09-15 2008-03-20 Atsushi Yamada Wireless communication device
US20080129408A1 (en) * 2006-11-30 2008-06-05 Hideyuki Nagaishi Millimeter waveband transceiver, radar and vehicle using the same
US20080129409A1 (en) * 2006-11-30 2008-06-05 Hideyuki Nagaishi Waveguide structure
US20100090903A1 (en) * 2006-12-05 2010-04-15 Woo-Jin Byun Omni-directional planar antenna
US7626549B2 (en) 2007-03-28 2009-12-01 Eswarappa Channabasappa Compact planar antenna for single and multiple polarization configurations
US20110248891A1 (en) * 2010-04-13 2011-10-13 Korea University Research And Business Foundation Dielectric resonant antenna using a matching substrate
US20120287008A1 (en) * 2011-05-11 2012-11-15 Electronics And Telecommunications Research Institute Antenna

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Yan Wei; Sun Zhaopeng; Yu Shenglin; Xie Lianzhong, "Development of microwave hermetic packages using cavity in LTCC for phased-array antenna," Radar Conference, 2009 IET International , vol., no., pp.1,4, 20-22 April 2009URL: http://ieeexplore.ieee.org/stamp/stamp.jsp?tp=&arnumber=5367622&isnumber=5367270 *

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2017211472A1 (en) * 2016-06-07 2017-12-14 Audi Ag Antenna device for a radar detector having at least two radiation directions, and motor vehicle having at least one radar detector
CN109314311A (en) * 2016-06-07 2019-02-05 奥迪股份公司 The antenna assembly for radar detedtor at least two radiation directions and the vehicles at least one radar detedtor
US10714817B2 (en) 2016-06-07 2020-07-14 Audi Ag Antenna device for a radar detector having at least two radiation directions, and motor vehicle having at least one radar detector
CN109314311B (en) * 2016-06-07 2021-02-26 奥迪股份公司 Antenna device and vehicle
CN113690603A (en) * 2021-08-23 2021-11-23 安徽大学 Millimeter wave antenna

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