DE102018213540B3 - Radarsystem mit einer Kunststoffantenne mit Sollbiegestelle - Google Patents

Radarsystem mit einer Kunststoffantenne mit Sollbiegestelle Download PDF

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Radarsystem zur Umfelderfassung eines Kraftfahrzeugs aufweisend eine Antenne auf Kunststoffbasis, wobei die Kunststoffantenne eine oder mehrere Einzelantennen zum Senden und/oder Empfangen von Radarsignalen aufweist, es jeweils einen Übergang der Radarsignale zwischen den Einzelantennen der Kunststoffantenne und wenigstens einer zweiten Struktur gibt und die Kunststoffantenne direkt mit der zweiten Struktur oder indirekt über eine dritte Struktur verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Kunststoffantenne eine oder mehrere Sollbiegestellen enthält, so dass sich Unebenheiten in der Kunststoffantenne und/oder der zweiten Struktur und/oder der dritten Struktur zumindest teilweise aus- bzw. angleichen können, um die mechanischen Toleranzgrenzen im Bereich der Übergänge einhalten zu können.

Description

  • Die Erfindung bezieht sich auf ein Radarsystem zum Einsatz für Fahrerassistenzsysteme im Kraftfahrzeug. Das Radarsystem umfasst erfindungsgemäß eine kunststoffbasierte Antenne, insbesondere Hohlleiterantenne, welche zum Toleranzausgleich Sollbiegestellen besitzt.
  • Stand der Technik
  • Kraftfahrzeuge werden zunehmend mit Fahrerassistenzsystemen ausgerüstet, welche mit Hilfe von Sensorsystemen die Umgebung erfassen und aus der so erkannten Verkehrssituation automatische Reaktionen des Fahrzeugs ableiten und/oder den Fahrer instruieren, insbesondere warnen. Dabei unterscheidet man zwischen Komfort- und Sicherheitsfunktionen.
  • Als Komfortfunktion spielt in der momentanen Entwicklung FSRA (Full Speed Range Adaptive Cruise Control) die wichtigste Rolle. Das Fahrzeug regelt die Eigengeschwindigkeit auf die vom Fahrer vorgegebene Wunschgeschwindigkeit ein, sofern die Verkehrssituation dies zulässt, andernfalls wird die Eigengeschwindigkeit automatisch an die Verkehrssituation angepasst.
  • Sicherheitsfunktionen gibt es mittlerweile in vielfältiger Ausprägung. Eine Gruppe bilden dabei Funktionen zur Reduzierung des Brems- bzw. Anhalteweges in Notsituationen bis hin zur autonomen Notbremsung. Eine weitere Gruppe sind Spurwechselfunktionen: Sie warnen den Fahrer bzw. greifen in die Lenkung ein, wenn der Fahrer einen gefährlichen Spurwechsel durchführen möchte, also wenn sich ein Fahrzeug auf der Nebenspur entweder im toten Winkel befindet (wird als BSD - „Blind Spot Detection“ - bezeichnet) oder sich schnell von hinten nähert (LCA - „Lane Change Assist“).
  • In absehbarer Zukunft wird der Fahrer aber nicht mehr nur assistiert, sondern die Aufgabe des Fahrers wird zunehmend autonom vom Fahrzeug selber erledigt, d.h. der Fahrer wird zunehmend ersetzt; man spricht von autonomem Fahren.
  • Für Systeme der oben beschriebenen Art werden Radarsensoren eingesetzt, häufig auch in Fusion mit Sensoren anderer Technologie wie z.B. Kamerasensoren. Radarsensoren haben den Vorteil, dass sie auch bei schlechten Wetterbedingungen zuverlässig arbeiten und neben dem Abstand von Objekten auch direkt deren radiale Relativgeschwindigkeit über den Dopplereffekt messen können. Als Sendefrequenzen werden dabei 24GHz, 77GHz und 79GHz eingesetzt.
  • Durch den zunehmenden funktionalen Umfang solcher Systeme erhöhen sich permanent die Anforderungen, insbesondere an die maximale Detektionsreichweite. Gleichzeitig findet aber dennoch ein starker Preisverfall statt.
  • Zentrales Element jedes Radarsensors ist die Antenne; sie definiert maßgeblich die Performance und den Preis des Sensors. Aktuell werden die Antennen meist in Planartechnologie auf der Hochfrequenz-Platine realisiert, z.B. als Patchantennen. Nachteilig an einer solchen Antennenrealisierung sind einerseits die Verluste in Zuleitungen und Antennen selber, wodurch die Reichweite limitiert ist, und andererseits die hohen Kosten für eine solche Platine, da insbesondere spezielle hochfrequenzfähige Substrate benötigt werden, die teuer sind und eine aufwändige Prozessierung benötigen.
  • Deshalb werden aktuell andere Ansätze zur Realisierung der Antenne untersucht. Als vielversprechender Ansatz zeichnen sich dabei kunststoffbasierte Hohlleiterantennen ab, da sie zum einen sehr geringe Verluste aufweisen und zum anderen vergleichsweise geringe Materialkosten haben und es mittlerweile auch großserientaugliche Verfahren zu ihrer Herstellung gibt. Eine Herausforderung sind dabei aktuell die erforderlichen hohe Positions-, Struktur- bzw. Ebenheitsgenauigkeiten an den Übergängen der Radarwellen zwischen dieser Kunststoffantenne und der benachbarten Struktur, also z.B. der Platine mit den Hochfrequenzbauteilen.
  • Aus der US 2010/0238085 A1 ist eine Antenne auf Kunststoffbasis bekannt, welche eine oder mehrere Einzelantennen zum Senden und/der Empfangen von Radarsignales aufweist.
  • Aufgabe, Lösung und Vorteile der Erfindung
  • Aufgabe der Erfindung ist es, eine Ausgestaltung einer Kunststoffantenne vorzuschlagen, welche eine robuste Realisierung der Übergänge erlaubt, ohne dabei sehr hohe Positions-, Struktur- bzw. Ebenheitsgenauigkeiten zu verlangen, und so eine robuste und kostengünstige Herstellung eines Radarsensors mit hoher Performance ermöglicht.
  • Diese Aufgabe wird grundsätzlich durch ein Radarsystem gemäß den Ansprüchen 1-12 gelöst.
  • Die Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der Tatsache, dass ein Radarsystem trotz verbesserter Performance zu geringerem Preis produziert werden kann.
  • Erfindungsgemäß umfasst das Radarsystem zur Umfelderfassung eines Kraftfahrzeugs eine Antenne auf Kunststoffbasis, wobei die Kunststoffantenne eine oder mehrere Einzelantennen zum Senden und/oder Empfangen von Radarsignalen aufweist, es jeweils einen Übergang der Radarsignale zwischen den Einzelantennen der Kunststoffantenne und wenigstens einer zweiten Struktur gibt und die Kunststoffantenne direkt mit der zweiten Struktur oder indirekt über eine dritte Struktur verbunden ist, wobei die Kunststoffantenne eine oder mehrere Sollbiegestellen aufweist.
  • Die eine oder mehrere Sollbiegestellen sorgen insbesondere dafür, dass sich Unebenheiten in der Kunststoffantenne und/oder der zweiten Struktur und/oder der dritten Struktur zumindest teilweise aus- bzw. angleichen können. Hierdurch lassen sich die mechanischen Toleranzgrenzen im Bereich der Übergänge einhalten.
  • Als Kunststoffantenne wird im Sinne der Erfindung im Wesentlichen eine Antenne verstanden, die zumindest einen Kunststoff aufweist oder aus Kunststoff ausgebildet ist. Die Kunststoffantenne ist bevorzugt als Hohlleiterantenne ausgebildet.
  • Bevorzugt ist die Antenne aus Kunststoff ausgebildet und weist eine metallisierte Oberfläche auf. Die Antenne kann sowohl in einlagiger wie auch in mehrlagiger Technik ausgebaut sein.
  • In einer vorteilhaften Ausführung ist die zweite Struktur als Platine ausgebildet. Die Platine umfasst bzw. trägt Hochfrequenzelektronik zum Erzeugen der Sendesignale und/oder Verarbeitung der Empfangssignale.
  • Für die Übergänge der Radarsignale zwischen Kunststoffantenne und Platine sind bevorzugt auf der Platinenoberfläche oder in der Platine abstrahlende bzw. empfangende Strukturen ausgebildet. Es kann für die Übergänge der Radarsignale zwischen Kunststoffantenne und Platine aber grundsätzlich auch eine Abstrahlung bzw. ein Empfang durch die Platine hindurch stattfinden.
  • Ferner können für die Übergänge der Radarsignale zwischen Kunststoffantenne und Platine auch auf wenigstens einem Hochfrequenzbauteil direkt abstrahlende bzw. empfangende Strukturen angeordnet sein.
  • In einer bevorzugten Ausgestaltung können mehrere Gruppen von Übergängen vorhanden sein. Hierbei sind insbesondere die Sollbiegestellen zwischen diesen Gruppen von Übergängen angeordnet. Von Vorteil ist es, wenn die Einzelantennen und insbesondere ihre in Hohlleitertechnik realisierten Verbindungen mit den Übergängen im selben durch die Sollbiegestellen definierten Bereich liegen wie die zugehörigen Übergänge selber.
  • Bevorzugt zeichnet sich das Radarsystem durch mehrere Hochfrequenzbauteile aus, wobei unterschiedliche Gruppen von Übergängen jeweils mit unterschiedlichen Hochfrequenzbauteilen verbunden sind.
  • Es ist von Vorteil, wenn die Kunststoffantenne derart ausgebildet ist, dass sie als Schirmung für die Platine und insbesondere ihrer Hochfrequenzelektronik dient. Bevorzugt sind die Sollbiegestellen derart ausgebildet, dass durch diese eine partielle Auflage der Kunststoffantenne erreicht wird oder ein im vorgegebenen Toleranzbereich liegender Spalt zwischen Kunststoffantenne und Platine erreicht wird. Hierdurch kann eine ausreichende Schirmwirkung erzielt werden.
  • In einer bevorzugten Ausgestaltung sind die Sollbiegestellen durch Nuten und/oder nutähnliche Strukturen realisiert. Insbesondere sind die Nuten und/oder die nutähnlichen Strukturen durch partielle Stege unterbrochen. Bevorzugt derart, bei Kunststoffantennen aus mehreren Lagen für jede Lage eine einteilige Realisierung ermöglicht werden kann.
  • Die Nuten und/oder die nutähnlichen Strukturen können nur auf der Seite bzw. den Seiten der Kunststoffantenne angeordnet sein, die den abstrahlenden bzw. empfangenden Einzelantennen gegenüberliegen. Dies ist insbesondere dahingehend zu verstehen, dass die Nuten bzw. die nutähnlichen Strukturen nur von der bzw. den Seite der Kunststoffantenne zu sehen sind, die den abstrahlenden bzw. empfangenden Einzelantennen gegenüberliegen.
  • Aus Gründen einer besseren Wärmekontaktierung der Hochfrequenzbausteine kann man zwischen Platine und Kunststoffantenne eine Metallstruktur bringen. Die Übergänge der Antennensignale können durch Löcher in der Metallplatte realisiert werden, welche quasi die Hohlleiter der Antenne verlängern.
  • Figurenliste
    • In 1 ist eine Hochfrequenzplatine eines Radarsystems nach Stand der Technik dargestellt; auf ihr sind Sende- und Empfangsantennen als planare Patchantennen realisiert.
    • 2a zeigt die Oberseite und 2b die Unterseite einer quaderförmigen kunststoffbasierten Hohleiterantenne.
    • 3 zeigt einen Schnitt durch einen Radarsensor mit einer kunststoffbasierten Hohleiterantenne.
    • 4 zeigt die Platine des Radarsensors aus 3 mit vier Hochfrequenzbauteilen.
    • In 5 ist eine Unterseite der Kunststoffantenne mit Nuten als erfindungsgemäße Sollbiegestellen dargestellt.
    • 6 zeigt eine Unterseite der Kunststoffantenne mit ausgebildeten Kavitäten für Hochfrequenzbausteine.
    • In 7 ist eine Unterseite der Kunststoffantenne mit Stegen zwischen den Nuten zur einteiligen Herstellung der Antennenlagen dargestellt.
  • Ausführungsbeispiele
  • Heutzutage werden Antennen für Radarsysteme zur Umfelderfassung meist als planare Antennen auf einer Hochfrequenzplatine realisiert. 1 zeigt eine Hochfrequenzplatine mit vier Hochfrequenzbauteilen, sogenannten MMICs (Monolithic Microwave Integrated Circuits) und mit 3 Sendeantennen (TX) sowie 4 Empfangsantennen (RX) pro MMIC, also insgesamt 12 Sendeantennen und 16 Empfangsantennen, wobei die Antennen jeweils aus mehreren Einzelstrahlern, sogenannten Patches, ausgebildet sind. In 1 sind die Patches der Sendeantennen nur zur Unterscheidung schraffiert dargestellt. Sie haben physikalisch die gleiche Struktur wie die Patches der Empfangsantennen. Auch in den weiteren Bildern sind Sendeantennen und ihre zugehörigen Übergänge schraffiert dargestellt, wobei ihre physikalischen Strukturen immer gleich sind wie die bei den Empfangsantennen. Wertet man bei dieser Anordnung alle Kombinationen von Sende- und Empfangsantennen aus, so kann man ein zweidimensionales Antennenarray der Größe 48x4 synthetisieren, welches abgesehen von einer fehlenden Spalte in der Mitte äquidistante Anordnung hat und welches somit eine gute Umfelderfassung ermöglicht.
  • Die Antennen und ihre Zuleitungen von den Hochfrequenzbauteilen benötigen auf der Oberlage der Hochfrequenzplatine ein spezielles Substrat mit für Hochfrequenz geeigneten Materialdaten, hierzu zählt beispielsweise eine definierte Dicke, eine definierte Dielektrizitätskonstante, eine sehr geringer Verlustwinkel. Insbesondere die Materialkosten dieses speziellen Substrats und seine Prozessierung - auch aufgrund der erforderlichen hohen Strukturgenauigkeiten - führen auf um Faktoren erhöhte Kosten gegenüber einer reinen Niederfrequenzplatine gleicher Größe und gleicher Lagenanzahl. Neben den Kosten sind aber auch die Signalverluste in den Antennen und ihren Zuleitungen nachteilig. Für eine Sende- und eine Empfangsantenne inkl. Zuleitungen zusammen liegt man typischerweise bei Leistungsverlusten von etwa 6dB - eine so um 6dB reduzierte Sensorempfindlichkeit resultiert in einer um 30% reduzierten maximalen Sensorreichweite. Darüber hinaus ist in der Anordnung nach 1 die Platine größer als die eigentliche Antennenfläche. Die MMICs müssen außerhalb der eigentlichen Antennenfläche platziert werden, um ein in vertikaler Richtung äquidistantes Antennenarray synthetisiert zu können. Dies führt zu einer Vergrößerung des Sensors. Alternativ könnte darüber nachgedacht werden die MMICs auf der Rückseite der Platine platzieren; dies hat jedoch den Nachteil, dass man mit den Hochfrequenzsignalen durch die Platine hindurch muss, was zu einer noch teureren Platinenetechnologie führt.
  • Wegen dieser Nachteile von platinenbasierten Antennen werden nun verstärkt sogenannten Wellenleiterantennen betrachtet. Hierbei werden Antennen und ihre Zuleitungen mit Hilfe von Hohlleitern realisiert, welche im einfachsten Fall rechteckförmige Hohlräume mit metallischen bzw. metallisierten Wänden darstellen. Eine solche Antenne kann als quaderförmiges Kunststoffteil ausgeführt sein, wie in 2 dargestellt. Auf der in 2a dargestellten Oberseite gibt es Öffnungen zur Abstrahlung bzw. zum Empfang. Die Antennenanordnung entspricht dergleichen wie in 1. Auf der in 2b dargestellten Unterseite gibt es Öffnungen zur Ein- bzw. Auskopplung. Innerhalb gibt es Hohlraumstrukturen. Hier sind alle Oberflächen, sowohl außen als auch innen, metallisiert. Eine solche Antenne ist typischerweise aus mehreren Lagen zusammengesetzt, was auch ein Kreuzen von Hochfrequenzverbindungen zulässt.
  • In 3 ist ein Schnitt durch einen Radarsensor mit der in 2a/b gezeigten Kunststoffantenne 3.1 und einer sich darunter befindenden Platine 3.2 dargestellt. In 2b ist für die Unterseite der Kunststoffantenne und in 4 für die Oberseite der Platine eine zugehörige Schnittebene mit 2.1 und 4.1 bezeichnet.
  • Wie in 3 gezeigt, wird durch eine Verschraubung 3.3 der Kunststoffantenne 3.1 mit dem Aluminiumgehäuseteil 3.4 die Platine 3.2 zwischen diese beiden Teile geklemmt. Über der Antenne 3.1 liegt ein Kunststoffgehäuseteil 3.5, das sogenannte Sensorradom, das mit dem Aluminiumgehäuseteil 3.4 vorzugsweise durch Klebedichtung verbunden ist. Die Oberseite der Platine 3.2 mit den Hochfrequenzbausteinen 3.6 ist in 4 dargestellt. Die Hochfrequenzbausteine 3.6 sind mit den abstrahlenden bzw. empfangenden Strukturen verbunden, welche hier als sogenannte Patches 3.7 realisiert sind und welche den Übergang der Hochfrequenzsignale zwischen Kunststoffantenne 3.1 und Platine 3.2 ermöglichen.
  • Wie in 3 dargestellt, liegen über den Patches 3.7 der Platine 3.2 die Hohlleiteröffnungen 3.8 auf der Unterseite der Kunststoffantenne 3.1. Im Bereich dieser Übergänge sollte ein guter Kontakt zwischen Platine 3.2 und Kunststoffantenne 3.1 bestehen. Von Vorteil ist es, wenn dieser Kontakt flächig um die Übergänge herum besteht, abgesehen von den Zuleitungen der Patches.
  • In 2b sind für die Unterseite der Kunststoffantenne 3.1 alle Flächen, die auf Ebene der Platine 3.2 liegen, also im Idealfall Kontakt mit der Platine 3.2 haben, in gepunktet dargestellt, also der Bereich der Übergänge und um die Verschraubpunkte. Gibt es größere Luftspalte im Bereich der Übergänge, kommt es zu Verkopplung von Übergängen und Verlust von Leistung durch schlechte Anpassung, was die auf den Antennensignalen basierende Winkelbildung und die Sensorsensitivität, also maximale Detektionsreichweite, verschlechtert. Durch spezielle, auf der Unterseite der Kunststoffantenne 3.1 realisierte Strukturen aus sogenannten EBGs (Electromagnetic Band-Gap), welche eine Bandsperre für die verwendete Hochfrequenz darstellen, kann man die Empfindlichkeit auf kleine Luftspalte reduzieren; aber auch hier muss der Luftspalt in relativ engen Grenzen liegen. Die seitliche Verschiebung zwischen Kunststoffantenne 3.1 und Platine 3.2 darf nur sehr gering sein und die EBG-Strukturen selber müssen hochgenau gefertigt sein.
  • Für den Aufbau nach 3 mit der Klemmung der Platine 3.2 zwischen Kunststoffantenne 3.1 und Aluminiumgehäuseteil 3.4 durch Verschraubung 3.3 müssen in den aufliegenden Bereichen, insbesondere sowohl Verschraubpunkte und Übergänge, die Kunststoffantenne 3.1 und das Aluminiumgehäuseteil 3.4 absolut eben sein und die Platine 3.2 konstante Dicke besitzen, um störende Luftspalte im Bereich der Antennenübergänge zu verhindern, da sowohl das Aluminiumgehäuseteil 3.4 als auch die relativ dicke Kunststoffantenne 3.1 (etwa 10mm dick) sehr steif sind und sich damit nicht verbiegen und so nicht mechanische Toleranzen ausgleichen können.
  • Um die Antenne 3.1 flexibel zu machen, werden nun Sollbiegestellen eingeführt. Wie in 5 dargestellt, diese zeigt eine Unterseite von einer Kunststoffantenne 3.1 in einer Ausgestaltung, wird dies durch horizontal und vertikal mittig angeordnete tiefe Nuten 5.1 realisiert, welche von hinten in die Kunststoffantenne 3.1 eingefräst werden und sich über z.B. 80% der Antennendicke erstrecken. So entstehen vier Segmente; in jedem Segment liegen bevorzugt die Antennenübergänge zu jeweils einem MMIC und die zugehörigen Antennen. Um die Übergänge herum liegen in jedem Segment drei Verschraubungen und nur in diesem Bereich von Übergängen und Verschraubungen gibt es Anlageflächen für Kunststoffantenne 3.1 und Aluminiumgehäuseteil 3.6 zur Platine 3.2. In 5 sind diese Anlageflächen für die Unterseite der Kunststoffantenne 3.1 gepunktet dargestellt. Damit ist nun im Bereich der Antennenübergänge guter Kontakt ohne signifikante Luftspalte gewährleistet - zwischen den Segmenten kann sich die Kunststoffantenne 3.1 ja nun verbiegen, d.h. die vier Segmente können in zueinander leicht gekippten Ebenen liegen, wodurch mechanische Toleranzen ausgeglichen werden. Im Vergleich zur ursprünglichen Anordnung ohne Sollbiegestellen, also mit steifer Antenne, braucht man nun jeweils nur gute Ebenheit in einem viel kleineren Bereich, was viel einfacher zu erreichen ist und keine hochpräzise Komponenten benötigt; dadurch lassen sich signifikant Kosten sparen (z.B. für mechanische Nachbearbeitung von Spritzgussteilen, welche nicht mehr nötig ist).
  • Es sei noch bemerkt, dass die Nuten 5.1 auch nicht störend für die Führung der Wellenleiter in der Antenne sind, da die einzelnen Antennen und ihre zugeordneten Übergänge jeweils im selben Segment liegen und damit keine Verbindungen über Segmente hinweg nötig sind.
  • Die Kunststoffantenne 3.1 kann man auch nutzen, um Bausteine auf der Oberseite der Platine 3.2 elektromagnetisch zu schirmen, also unerwünschte Abstrahlung außerhalb dem Radarfrequenzbereich zu verhindern.
  • Wie in 6 dargestellt, kann man dazu in einer Unterseite einer Kunststoffantenne 3.1 in einer weiteren Ausgestaltung jeweils eine Kavität 6.1 pro MMIC ausbilden, wobei bevorzugt um diese Kavität 6.1 und die Antennenübergänge nun vier Schrauben angeordnet sind, so dass man nicht nur für die Übergänge, sondern auch die Wände 6.2 um diese Kavität guten Kontakt und damit gute Schirmung der MMICs hat. Weiterhin wird im Gegensatz zu einer steifen Kunststoffantenne nur Ebenheit in jeweils kleinen Bereichen benötigt, was einfach zu realisieren ist. Es sei bemerkt, dass man neben den MMICs natürlich auch noch andere Komponenten auf Oberseite der Platine 3.2 schirmen kann.
  • Typischerweise sind Kunststoffantennen aus mehreren Lagen aufgebaut, wobei jede Lage einzeln z.B. in Spritzguss hergestellt wird. Durchgängige Nuten über Lagen hinweg kann man dann nur durch nachträgliches Einfräsen oder durch Verwendung mehrerer Teile pro solcher Lagen realisieren, was jeweils zu Mehrkosten führt. Wenn - wie in 7 dargestellt - die Nuten 7.1 durch partielle Stege 7.2 unterbrochen sind, kann man sie direkt bei der einteiligen Erstellung der einzelnen Lage realisieren; man braucht also nicht mehrere Teile pro Lage und auch keine nachträgliches Fräsen.
  • Bisher wurde angenommen, dass die Platine mit den MMICs direkt unterhalb der Kunststoffantenne liegt. Aus Gründen einer besseren Wärmekontaktierung der Hochfrequenzbausteine könnte man zwischen Platine und Kunststoffantenne aber beispielsweise auch noch eine Metallstruktur bringen. Die Übergänge der Antennensignale können durch Löcher in der Metallplatte realisiert werden, welche quasi die Hohlleiter der Antenne verlängern; die Rückseite der Metallplatte, welche der Platine zugewandt ist, hat dann prinzipiell die Struktur wie die Rückseite der Kunststoffantenne in der oben betrachteten Anordnung. Auch hier ist es wichtig, dass es im Bereich der Hohlleiterübergänge zwischen Metallplatte und Kunststoffantenne guten Kontakt und keine signifikanten Luftspalte gibt. Die dafür nötige Flexibilität kann auch hier durch Sollbiegestellen in der Kunststoffantenne realisiert werden.
  • Ein Vergleich der 1 und 2 zeigt, dass die Platine mit den Hochfrequenzbausteinen bei der Kunststoffantenne kleiner ist, weil die MMICs unterhalb der Einzelantenne platziert werden können, und nicht wie bei der planaren Antennentechnologie daneben. Prinzipiell könnte man die Platine sogar noch kleiner machen, also kleiner als die Kunststoffantenne. Durch die verringerte Größe wird die Platine günstiger. Zusätzlich hat man auch noch einen Kostenvorteil bei der Platine, weil die kurzen Zuleitungen zu den abstrahlenden Strukturen (Patches) deutlich geringere Anforderungen an die Platine und insbesondere das hochfrequenzfähige Substrat auf ihrer Oberlage stellen als bei einer planaren Antennentechnologie. Um ganz auf eine hochfrequenzfähige Platine verzichten zu können, also eine kostengünstige Standardplatine einsetzen zu können, ist eine Direktkopplung vom MMIC in die Kunststoffantenne nötig - auf dem Hochfrequenzbauteil gibt es dann direkt abstrahlende bzw. empfangende Strukturen. Dabei gibt es den Ansatz, dass die MMICs - wie bisher betrachtet - auf der Oberseite der PCB platziert sind und damit von ihrer Oberseite koppeln. Alternativ kann man aber auch die Kopplung auf der Unterseite der MMICs realisieren, wobei die MMICs dann auf der Unterseite der Platine platziert sind und durch ein Loch in der Platine in die auf der Oberseite der Platine liegende Kunststoffantenne gekoppelt sind. Bei beiden Ansätzen hat man auch wieder hohe Anforderungen an mechanische Toleranzen, welche sich durch den hier erfindungsgemäß vorgeschlagenen Ansatz von Sollbiegestellen in der Kunststoffantenne reduzieren lassen.

Claims (12)

  1. Radarsystem zur Umfelderfassung eines Kraftfahrzeugs aufweisend eine Antenne auf Kunststoffbasis, wobei die Kunststoffantenne eine oder mehrere Einzelantennen zum Senden und/oder Empfangen von Radarsignalen aufweist, es jeweils einen Übergang der Radarsignale zwischen den Einzelantennen der Kunststoffantenne und wenigstens einer zweiten Struktur gibt und die Kunststoffantenne direkt mit der zweiten Struktur oder indirekt über eine dritte Struktur verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Kunststoffantenne eine oder mehrere Sollbiegestellen aufweist.
  2. Radarsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Antenne aus Kunststoff mit metallisierter Oberfläche ausgebildet ist und in ein- oder mehrlagiger Technik aufgebaut ist.
  3. Radarsystem nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Struktur eine Platine ist, welche Hochfrequenzelektronik zum Erzeugen der Sendesignale und/oder Verarbeitung der Empfangssignale trägt.
  4. Radarsystem nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass es für die Übergänge zwischen Kunststoffantenne und Platine auf der Platinenoberfläche oder in der Platine abstrahlende bzw. empfangende Strukturen ausgebildet sind oder eine Abstrahlung bzw. ein Empfang durch die Platine hindurch stattfindet.
  5. Radarsystem nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass für die Übergänge zwischen Kunststoffantenne und Platine auf wenigstens einem Hochfrequenzbauteil direkt abstrahlende bzw. empfangende Strukturen angeordnet sind.
  6. Radarsystem nach einem der vorangehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch mehrere Gruppen von Übergängen und die Sollbiegestellen zwischen diesen Gruppen von Übergängen angeordnet sind.
  7. Radarsystem nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet dass die Einzelantennen und insbesondere ihre in Hohlleitertechnik realisierten Verbindungen mit den Übergängen im selben durch die Sollbiegestellen definierten Bereich liegen wie die zugehörigen Übergänge selber.
  8. Radarsystem nach Anspruch 3 in Kombination mit den Ansprüchen 6 oder 7, gekennzeichnet durch mehrere Hochfrequenzbauteile und dadurch, dass unterschiedliche Gruppen von Übergängen jeweils mit unterschiedlichen Hochfrequenzbauteilen verbunden sind.
  9. Radarsystem nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Kunststoffantenne derart ausgebildet ist, dass sie als Schirmung für die Platine und insbesondere ihre Hochfrequenzelektronik dient und dass die Sollbiegestellen derart ausgebildet sind, dass durch diese eine partielle Auflage der Kunststoffantenne erreicht wird oder ein im vorgegebenen Toleranzbereich liegender Spalt zwischen Kunststoffantenne und Platine erreicht wird, um ausreichende Schirmwirkung zu erzielen.
  10. Radarsystem nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Sollbiegestellen durch Nuten und/oder nutähnliche Strukturen realisiert sind.
  11. Radarsystem nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Nuten und/oder die nutähnlichen Strukturen durch partielle Stege unterbrochen sind, insbesondere derart, um bei Kunststoffantennen aus mehreren Lagen für jede Lage eine einteilige Realisierung zu ermöglichen.
  12. Radarsystem nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Nuten und/oder die nutähnlichen Strukturen nur auf der Seite bzw. den Seiten der Kunststoffantenne angeordnet sind, die den abstrahlenden bzw. empfangenden Einzelantennen gegenüberliegen.
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DE102020211254A1 (de) 2020-09-08 2022-03-10 Conti Temic Microelectronic Gmbh Radarsystem zur Umgebungserfassung mit einer Wellenleiterantenne gebildet aus einer Platine und einem Formteil
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