DE102022118584A1 - Antenna element for a radar system and method for producing an antenna element - Google Patents

Antenna element for a radar system and method for producing an antenna element Download PDF

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Maximilian Schäffner
Christoph L. Klingshirn
Tim Langner
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Stanislaus Schmidt
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Sascha Möller
Birgit Möbius
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Abstract

Antennenelement (10) für ein Radarsystem (20), umfassend zumindest einen ersten Kunststoffkörper (1) und zumindest einen zweiten Kunststoffkörper (2), wobei der erste Kunststoffkörper (1) und der zweite Kunststoffkörper (2) stoffschlüssig miteinander verbunden sind und Verfahren zur Herstellung eines Antennenelementes (10) für ein Radarsystem, wobei das Antennenelement (10) zumindest einen ersten Kunststoffkörper (1) und einen zweiten Kunststoffkörper (2) aufweist, wobei die beiden Kunststoffkörper (1, 2) gestapelt werden, wobei die beiden Kunststoffkörper (1, 2) stoffschlüssig miteinander verbunden werden, wobei die stoffschlüssige Verbindung durch lokale Wärmebildung erfolgt.Antenna element (10) for a radar system (20), comprising at least a first plastic body (1) and at least a second plastic body (2), the first plastic body (1) and the second plastic body (2) being connected to one another in a materially bonded manner, and method for producing it an antenna element (10) for a radar system, wherein the antenna element (10) has at least a first plastic body (1) and a second plastic body (2), the two plastic bodies (1, 2) being stacked, the two plastic bodies (1, 2) are connected to one another in a materially bonded manner, whereby the materially bonded connection occurs through local heat generation.

Description

Die Erfindung betrifft ein Antennenelement für ein Radarsystem, umfassend zumindest einen ersten Kunststoffkörper und zumindest einen zweiten Kunststoffkörper. Die Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zur Herstellung eines Antennenelementes.The invention relates to an antenna element for a radar system, comprising at least a first plastic body and at least a second plastic body. The invention further relates to a method for producing an antenna element.

Ein derartiges Antennenelement ist beispielsweise aus der US 2021/0183797 A1 bekannt. Radarsysteme werden häufig in Fahrzeugen eingesetzt und bilden dort einen Bestandteil von Fahrerassistenzsystemen. Hierzu erfassen Radarsysteme die Umgebung und ermöglichen anhand der erfassten Daten eine automatische Reaktion eines Fahrzeugs oder zumindest eine Information des Fahrers, insbesondere in Form einer Warnung. Beispielsweise kann die Entfernung und Geschwindigkeit des Fahrzeugs relativ zu anderen Gegenständen in akustischer oder visueller Form wiedergegeben werden, um das Lenken, Beschleunigen und Rangieren des Fahrzeugs zu erleichtern. Dadurch ist es einerseits möglich, die Geschwindigkeit eines Fahrzeugs auf eine von dem Fahrer vorgegebene Geschwindigkeit zu regeln, wenn die Verkehrssituation dies zulässt, wobei automatisiert eine Anpassung der Geschwindigkeit an die Verkehrssituation erfolgt. In Notsituationen, die durch das Radarsystem erfasst werden, beispielsweise hervorgerufen durch unerwartete Spurwechsel anderer Fahrzeuge, kann eine automatische Notbremsung veranlasst werden. In Fahrerassistenzsystemen und Systemen des autonomen Fahrens werden Radarsysteme häufig mit weiteren Sensoren, beispielsweise Radsensoren und Kamerasensoren kombiniert. Radarsysteme haben im Vergleich zu den anderen Systemen dabei den Vorteil, dass diese auch bei schlechten Wetterbedingungen zuverlässig sind. Darüber hinaus ist es möglich, neben der Erfassung von Abständen zu erfassten Fahrzeugen und Gegenständen, über die Nutzung des Dopplereffekts auch die Relativgeschwindigkeit zu anderen Fahrzeugen bestimmen zu können.Such an antenna element is, for example, from US 2021/0183797 A1 known. Radar systems are often used in vehicles and form part of driver assistance systems. For this purpose, radar systems record the surroundings and, based on the recorded data, enable an automatic reaction of a vehicle or at least information to the driver, especially in the form of a warning. For example, the distance and speed of the vehicle relative to other objects can be reproduced in acoustic or visual form to facilitate steering, acceleration and maneuvering of the vehicle. This makes it possible, on the one hand, to regulate the speed of a vehicle to a speed specified by the driver if the traffic situation permits this, with the speed being automatically adapted to the traffic situation. In emergency situations that are detected by the radar system, for example caused by other vehicles unexpectedly changing lanes, automatic emergency braking can be initiated. In driver assistance systems and autonomous driving systems, radar systems are often combined with other sensors, such as wheel sensors and camera sensors. Compared to other systems, radar systems have the advantage that they are reliable even in bad weather conditions. In addition to recording distances to detected vehicles and objects, it is also possible to use the Doppler effect to determine the relative speed to other vehicles.

Bei einem Radarsystem bildet das Antennenelement ein zentrales Element, welches die Funktionsfähigkeit des Radarsensors maßgeblich beeinflusst. Dabei ist es bekannt, Antennenelemente aus einem Kunststoffkörper auszubilden, in welchen Kanäle mit metallisierten Kanalwänden eingebracht sind, welche einen Hohlleiter bilden. Das Antennenelement hat dabei eine direkte Verbindung zu dem elektrischen Bauelement zum Senden und/oder Empfangen von Radarsignalen.In a radar system, the antenna element is a central element that significantly influences the functionality of the radar sensor. It is known to form antenna elements from a plastic body, in which channels with metallized channel walls are introduced, which form a waveguide. The antenna element has a direct connection to the electrical component for sending and/or receiving radar signals.

Das elektrische Bauelement ist zumeist ein Mikrochip in Form eines Hochfrequenzchips, der auf einer Platine angeordnet ist. Dabei ist problematisch, dass während des Betriebs des Radarsystems eine nennenswerte Wärmeemission erfolgt, was insbesondere auf das Erfordernis der Bereitstellung von elektromagnetischen Wellen in einem für Radarwellen üblichen Spektrum mit ausreichender Reichweite zurückzuführen ist. Die Wärmeemission kann je nach Ausgestaltung des Radarsystems mehrere Watt betragen, was insbesondere bei kompakt ausgebildeten Radarsystemen mit einer hohen Wärmebelastung auf kleinem Raum einhergeht. Aus Kunststoff ausgebildete Antennenelemente sind dabei aufgrund der geringen Wärmeleitfähigkeit nur bedingt geeignet, Wärme in geeigneter Form aus dem System abzuführen.The electrical component is usually a microchip in the form of a high-frequency chip, which is arranged on a circuit board. The problem here is that a significant amount of heat is emitted during operation of the radar system, which is due in particular to the need to provide electromagnetic waves in a spectrum that is usual for radar waves and has a sufficient range. Depending on the design of the radar system, the heat emission can amount to several watts, which is associated with a high heat load in a small space, especially in compact radar systems. Due to their low thermal conductivity, antenna elements made of plastic are only partially suitable for dissipating heat from the system in a suitable form.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Antennenelement für ein Radarsystem bereitzustellen, welches kostengünstig herstellbar ist und eine lange Gebrauchsdauer aufweist.The invention is based on the object of providing an antenna element for a radar system which can be manufactured inexpensively and has a long service life.

Diese Aufgabe wird mit den Merkmalen der Ansprüche 1 und 9 gelöst. Auf vorteilhafte Ausgestaltungen nehmen jeweils die Unteransprüche Bezug.This task is solved with the features of claims 1 and 9. The subclaims refer to advantageous embodiments.

Das erfindungsgemäße Antennenelement für ein Radarsystem umfasst zumindest einen ersten Kunststoffkörper und zumindest einen zweiten Kunststoffkörper, wobei der erste Kunststoffkörper und der zweite Kunststoffkörper stoffschlüssig miteinander verbunden sind.The antenna element according to the invention for a radar system comprises at least a first plastic body and at least a second plastic body, the first plastic body and the second plastic body being connected to one another in a materially bonded manner.

Erfindungsgemäß ist das Antennenelement dementsprechend mindestens zweiteilig ausgebildet und umfasst zumindest zwei stapelförmig übereinander angeordnete Kunststoffkörper. Durch die mehrteilige Ausgestaltung des Kunststoffkörpers ist es möglich, komplexe Strukturen im Inneren des Kunststoffkörpers auszubilden. Dies ist insbesondere dann vorteilhaft, wenn in den Kunststoffkörper Kanäle mit Kanalwänden eingebracht werden sollen, welche elektromagnetische Wellen reflektieren und dementsprechend Hohlleiter bilden und dem Transport von Radarwellen dienen. Des Weiteren ermöglicht die mehrteilige Ausgestaltung die Integration von Kühlelementen und Kühlstrukturen in das Innere des Kunststoffkörpers. Dadurch ist es möglich, den Kunststoffkörper und damit auch das Radarsystem effektiv und kostengünstig zu kühlen, so dass das Radarsystem eine lange Gebrauchsdauer aufweist.According to the invention, the antenna element is designed in at least two parts and comprises at least two plastic bodies arranged in a stack one above the other. The multi-part design of the plastic body makes it possible to form complex structures inside the plastic body. This is particularly advantageous if channels with channel walls are to be introduced into the plastic body, which reflect electromagnetic waves and accordingly form waveguides and serve to transport radar waves. Furthermore, the multi-part design enables the integration of cooling elements and cooling structures into the interior of the plastic body. This makes it possible to cool the plastic body and thus also the radar system effectively and cost-effectively, so that the radar system has a long service life.

Wenn in den Kunststoffkörper Kanäle mit metallisierten Kanalwänden eingebracht sind, welche Hohlleiter bilden, ist es denkbar, den ersten Kunststoffkörper und/oder den zweiten Kunststoffkörper über metallisierte Oberfläche im Bereich des Kontakts der Kunststoffkörper oder über die die metallisierten Kanalwände lokal zu erwärmen und dadurch stoffschlüssig zu verbinden. Dabei ist es denkbar, dass die metallisierten Kontaktflächen und/oder die metallisierten Kanalwände als elektrische Widerstandsheizung fungieren. Alternativ ist denkbar, dass die metallisierten Kanalwände eine hohe Wärmeleitfähigkeit aufweisen, so dass über die metallisierten Kanalwände Wärme lokal eingebracht werden kann, welche ein lokales Aufschmelzen des Materials von erstem Kunststoffkörper und/oder zweitem Kunststoffkörper bewirkt, so dass sich die Kunststoffkörper stoffschlüssig miteinander verbinden.If channels with metallized channel walls are introduced into the plastic body, which form waveguides, it is conceivable to locally heat the first plastic body and / or the second plastic body via a metallized surface in the area of contact of the plastic bodies or via which the metallized channel walls and thereby cohesively close them connect. It is conceivable that the metallized contact surfaces and/or the metallized channel walls function as electrical resistance heating. Alternatively, it is conceivable that the metallized channel walls have one have high thermal conductivity, so that heat can be introduced locally via the metallized channel walls, which causes a local melting of the material of the first plastic body and / or second plastic body, so that the plastic bodies connect to one another in a materially bonded manner.

In das Antennenelement können Wärmeleitelemente eingebracht sein. Die Wärmeleitelemente können dabei Ausnehmungen und/oder Durchbrechungen umfassen, welche in den Kunststoffkörper eingebracht sind. Ebenso ist es denkbar, dass die Kühlelemente aus Formkörpern bestehen, die in den Kunststoffkörper integriert sind. Beispielsweise können die Wärmeleitelemente aus stabförmigen oder plattenförmigen Metallelementen bestehen, die in den ersten Kunststoffkörper und/oder Kunststoffkörper eingebettet sind. Im Zuge der Fertigung des Antennenelementes ist denkbar, über die Wärmeleitelemente Wärme in den ersten Kunststoffkörper und/oder Kunststoffkörper einzuleiten und durch lokales Aufschmelzen des Materials ein stoffschlüssiges verbinden von erstem Kunststoffkörper mit zweitem Kunststoffkörper zu bewirken.Heat-conducting elements can be incorporated into the antenna element. The heat-conducting elements can include recesses and/or openings which are introduced into the plastic body. It is also conceivable that the cooling elements consist of molded bodies that are integrated into the plastic body. For example, the heat-conducting elements can consist of rod-shaped or plate-shaped metal elements that are embedded in the first plastic body and/or plastic body. In the course of manufacturing the antenna element, it is conceivable to introduce heat into the first plastic body and/or plastic body via the heat-conducting elements and to effect a cohesive connection of the first plastic body with the second plastic body by locally melting the material.

Der erste Kunststoffkörper und der zweite Kunststoffkörper können aus voneinander abweichenden Werkstoffen ausgebildet sein. Als Werkstoff für den ersten Kunststoffkörper und den zweiten Kunststoffkörper kommen insbesondere temperaturbeständige Polymere wie Polyphenylensulfid (PPS), Polyetherimid (PEI), Polyphenylenether (PPE), Polyamid (PA), flüsssigkristallines Polymer (LCP), Polycarbonat (PC), Polyphthalamid (PPA), Polyetheretherketon (PEEK) oder Mischungen der vorgenannten Polymere in Betracht. Weichen die Werkstoffe von erstem und zweitem Kunststoffkörper voneinander ab, ergeben sich unterschiedliche Werkstoffeigenschaften, insbesondere im Hinblick auf Schmelzpunkte und optische Eigenschaften.The first plastic body and the second plastic body can be made from materials that differ from one another. The materials used for the first plastic body and the second plastic body are, in particular, temperature-resistant polymers such as polyphenylene sulfide (PPS), polyetherimide (PEI), polyphenylene ether (PPE), polyamide (PA), liquid crystalline polymer (LCP), polycarbonate (PC), polyphthalamide (PPA). , polyetheretherketone (PEEK) or mixtures of the aforementioned polymers. If the materials of the first and second plastic bodies differ from one another, different material properties result, particularly with regard to melting points and optical properties.

Der erste Kunststoffkörper und der zweite Kunststoffkörper können voneinander abweichende optische Absorptionsgrade aufweisen. Hierzu können Kunststoffkörper mit Werkstoffen mit niedrigen Absorptionsgraden und Kunststoffkörper mit Werkstoffen mit hohen Absorptionsgraden so angeordnet werden, dass bei einer Bestrahlung mit Licht in einen definierten Wellenlängenbereich eine Absorption in der Tiefe des Materials oder an Grenzflächen erfolgt, was mit einer Wärmebildung einhergeht, so dass lokal Wärme eingetragen wird. Dies erfolgt vorzugweise im Bereich der einander zugewandten Oberflächen von erstem Kunststoffkörper und zweitem Kunststoffkörper. Vorzugsweise ist das Material mit hohem Absorptionsgrad darüber hinaus so ausgestaltet, dass es eine geringe Wärmeausdehnung und/oder eine höhere zulässige Einsatztemperatur aufweist.The first plastic body and the second plastic body can have optical absorption levels that differ from one another. For this purpose, plastic bodies with materials with low degrees of absorption and plastic bodies with materials with high degrees of absorption can be arranged in such a way that when irradiated with light in a defined wavelength range, absorption occurs in the depth of the material or at interfaces, which is accompanied by heat generation, so that locally Heat is introduced. This is preferably done in the area of the mutually facing surfaces of the first plastic body and the second plastic body. Preferably, the material with a high degree of absorption is also designed so that it has low thermal expansion and/or a higher permissible operating temperature.

Zumindest ein Kunststoffkörper kann auf der dem anderen Kunststoffkörper zugewandten Seite mit einer elektrisch leitfähigen Beschichtung versehen sein. Diese ist insbesondere dann vorteilhaft, wenn die beiden Kunststoffkörper keinerlei metallisierte Kanalwände aufweisen oder die metallisierten Kanäle nicht im Bereich der Fügeflächen von ersten und zweitem Kunststoffkörper angeordnet sind. Die elektrisch leitfähige Beschichtung ermöglicht eine lokalen Wärmeeintrag, was beispielsweise bei Ausgestaltung der elektrisch leitfähigen Beschichtung in Form einer elektrischen Widerstandheizung oder in Form eines Wärmeleiters erfolgen kann.At least one plastic body can be provided with an electrically conductive coating on the side facing the other plastic body. This is particularly advantageous if the two plastic bodies do not have any metallized channel walls or the metallized channels are not arranged in the area of the joining surfaces of the first and second plastic bodies. The electrically conductive coating enables local heat input, which can take place, for example, when the electrically conductive coating is designed in the form of an electrical resistance heater or in the form of a heat conductor.

Zwischen dem ersten Kunststoffkörper und dem zweiten Kunststoffkörper kann ein dritter Körper angeordnet sein, wobei der dritte Körper aus einem von dem ersten Kunststoffkörper und/oder dem zweiten Kunststoffkörper abweichenden Werkstoff ausgebildet ist. Der Werkstoff des dritten Körpers kann beispielsweise einen thermisch aushärtbaren Klebstoff, einen metallischer Werkstoff in Pasten- oder Schichtform oder einen Kunststoff umfassen. Vorzugsweise weist der Werkstoff des dritten Körpers einen niedrigen Schmelzpunkt auf als die Werkstoffe von erstem Kunststoffkörper und zweitem Kunststoffkörper. Durch lokalen Wärmeeintrag, beispielsweise über eine metallische Beschichtung, erfolgt ein zumindest lokales, oberflächliches Aufschmelzen des dritten Körpers, was wiederum eine stoffschlüssige Verbindung zwischen erstem Kunststoffkörper und zweitem Kunststoffkörper, hier über den dritten Körper, bewirkt.A third body can be arranged between the first plastic body and the second plastic body, the third body being formed from a material that differs from the first plastic body and/or the second plastic body. The material of the third body can include, for example, a thermally curable adhesive, a metallic material in paste or layer form, or a plastic. Preferably, the material of the third body has a lower melting point than the materials of the first plastic body and second plastic body. Local heat input, for example via a metallic coating, results in at least local, superficial melting of the third body, which in turn causes a cohesive connection between the first plastic body and the second plastic body, here via the third body.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zur Herstellung eines Antennenelementes für ein Radarsystem, umfassend ein Antennenelement, wobei das Antennenelement zumindest einen ersten Kunststoffkörper und einen zweiten Kunststoffkörper aufweist werden die beiden Kunststoffkörper gestapelt, wobei die beiden Kunststoffkörper stoffschlüssig miteinander verbunden werden, wobei die stoffschlüssige Verbindung durch lokale Wärmebildung erfolgt.In the method according to the invention for producing an antenna element for a radar system, comprising an antenna element, wherein the antenna element has at least a first plastic body and a second plastic body, the two plastic bodies are stacked, the two plastic bodies being connected to one another in a materially bonded manner, the materially bonded connection being achieved through local heat formation he follows.

Im Unterschied zu einem Verfahren, bei welchem das gesamte Antennenelement, beziehungsweise alle übereinander gestapelten Kunststoffkörper, in einem Ofen erhitzt werden, wird bei dem erfindungsgemäßen Verfahren die stoffschlüssige Verbindung von erstem Kunststoffkörper und zweitem Kunststoffkörper dadurch hergestellt, indem eine stoffschlüssige Verbindung durch lokale Wärmebildung erfolgt. Dadurch kann vermieden werden, dass das gesamte Antennenelement einer Wärmebelastung ausgesetzt wird, was insbesondere bei Antennenelementen aus Kunststoffen problematisch ist, weil diese zumeist nur eine geringe Wärmeleitfähigkeit aufweisen, so dass eine hohe Wärmemenge von außen in das Antennenelement eingebracht werden muss, um im Inneren einen Stoffschluss zu bewirken. Darüber hinaus ermöglicht die lokale Wärmeeinbringung nahe der zu fügenden Flächen eine Verkürzung der Prozessdauer, weil dadurch eine Wärmeleitung über die Außenflächen der Komponenten des Antennenelementes zur Fügezone hin entfallen oder zumindest verkürzt werden kann. Des Weiteren kann eine zu große Wärmeeinwirkung von außen mit nachteiligen Eigenschaftsveränderungen einhergehen. Erfindungsgemäß erfolgt dementsprechend eine stoffschlüssige Verbindung durch lokale Wärmebildung, vorzugsweise im Bereich der einander zugewandten Grenzflächen von erstem Kunststoffkörper und zweitem Kunststoffkörper.In contrast to a method in which the entire antenna element, or all plastic bodies stacked one on top of the other, are heated in an oven, in the method according to the invention the cohesive connection of the first plastic body and the second plastic body is produced by a cohesive connection taking place through local heat formation. This makes it possible to avoid that the entire antenna element is exposed to thermal stress, which is particularly problematic with antenna elements made of plastics because they usually only have a low thermal conductivity, so that a large amount of heat has to be introduced into the antenna element from the outside in order to heat up the inside material closure cause. In addition, the local introduction of heat near the surfaces to be joined enables the process time to be shortened because heat conduction via the outer surfaces of the components of the antenna element to the joining zone can be eliminated or at least shortened. Furthermore, excessive external heat can result in adverse changes in properties. According to the invention, a cohesive connection takes place through local heat generation, preferably in the area of the mutually facing interfaces of the first plastic body and the second plastic body.

Dabei können die Kunststoffkörper für die lokale Wärmebildung einem elektromagnetischen Wechselfeld ausgesetzt werden, wobei das elektromagnetische Wechselfeld eine lokale Wärmebildung bewirkt. Die Erzeugung von lokaler Wärmebildung durch elektromagnetische Wechselfelder bieten sich insbesondere dann an, wenn zumindest ein Kunststoffkörper mit einer elektrisch leitfähigen Beschichtung versehen ist oder wenn die metallisch beschichteten Hohlleiterstrukturen für lokale Wärmebildung genutzt werden können.The plastic bodies can be exposed to an alternating electromagnetic field for local heat generation, the alternating electromagnetic field causing local heat generation. The generation of local heat generation through alternating electromagnetic fields is particularly suitable when at least one plastic body is provided with an electrically conductive coating or when the metal-coated waveguide structures can be used for local heat generation.

Alternativ kann die lokale Wärmebildung durch Bestrahlung mit Laserlicht erfolgen. Eine lokale Wärmebildung durch Bestrahlung mit Laserlicht kann insbesondere dann erfolgen, wenn der erste Kunststoffkörper und der zweite Kunststoffkörper aus voneinander abweichenden Werkstoffen ausgebildet sind und insbesondere voneinander abweichende optische Absorptionsgrade aufweisen. Alternativ ist auch denkbar, wenn zwischen erstem Kunststoffkörper und zweitem Kunststoffkörper ein dritter Körper angeordnet ist, der aus einem abweichenden Werkstoff ausgebildet ist und einen anderen Absorptionsgrad aufweist als der erste Kunststoffkörper und der zweite Kunststoffkörper. In diesen Fällen bewirkt das Laserlicht eine lokale Wärmebildung und eine stoffschlüssige Verbindung von erstem Kunststoffkörper und zweitem Kunststoffkörper.Alternatively, local heat generation can occur through irradiation with laser light. Local heat generation by irradiation with laser light can occur in particular if the first plastic body and the second plastic body are made of materials that differ from one another and in particular have optical absorption levels that differ from one another. Alternatively, it is also conceivable if a third body is arranged between the first plastic body and the second plastic body, which is made of a different material and has a different degree of absorption than the first plastic body and the second plastic body. In these cases, the laser light causes local heat generation and a material connection between the first plastic body and the second plastic body.

Einige Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Verfahrens und des erfindungsgemäßen Antennenelements werden nachfolgend anhand der Figuren näher erläutert. Die Figuren zeigen, jeweils schematisch:

  • 1 ein Radarsystem im Schnitt;
  • 2 ein Verfahren zu Herstellung eines Antennenelementes unter Nutzung eines elektromagnetischen Wechselfeldes;
  • 3 ein Verfahren zur Herstellung eines Antennenelementes unter Nutzung von Laserstrahlung.
Some embodiments of the method according to the invention and the antenna element according to the invention are explained in more detail below with reference to the figures. The figures show, each schematically:
  • 1 a radar system in section;
  • 2 a method for producing an antenna element using an alternating electromagnetic field;
  • 3 a method for producing an antenna element using laser radiation.

1 zeigt ein Radarsystem 20, welches Bestandteil eines Fahrerassistenzystems eines Fahrzeugs ist. Das Radarsystem 20 umfasst ein elektrisches Bauelement 11 zum Senden und/oder Empfangen von Radarsignalen und ein Antennenelement 10, welches auf dem elektrischen Bauelement 11 angeordnet ist. Das Bauelement 11 ist in Form eines integrierten Schaltkreises ausgebildet und auf einer Platine 12 angeordnet. Das Antennenelement 10 ist über eine Klebeverbindung stoffschlüssig mit dem Bauelement 11 verbunden. Gemäß einer alternativen Ausgestaltung ist das Antennenelement 10 über eine Schraubverbindung mit dem Bauelement 11 verbunden, gemäß einer weiteren Ausgestaltung über eine Klemmverbindung. 1 shows a radar system 20, which is part of a driver assistance system of a vehicle. The radar system 20 includes an electrical component 11 for sending and/or receiving radar signals and an antenna element 10, which is arranged on the electrical component 11. The component 11 is designed in the form of an integrated circuit and is arranged on a circuit board 12. The antenna element 10 is cohesively connected to the component 11 via an adhesive connection. According to an alternative embodiment, the antenna element 10 is connected to the component 11 via a screw connection, and according to a further embodiment via a clamp connection.

Das Antennenelement 10 ist mehrschichtig ausgebildet und umfasst einen ersten Kunststoffkörper 1 und einen zweiten Kunststoffkörper 2. Der erste Kunststoffkörper 1 und der zweite Kunststoffkörper 2 basieren auf Polyetheretherketon (PEEK). Der erste Kunststoffkörper 1 und der zweite Kunststoffkörper 2 sind stoffschlüssig miteinander verbunden.The antenna element 10 is designed in multiple layers and comprises a first plastic body 1 and a second plastic body 2. The first plastic body 1 and the second plastic body 2 are based on polyetheretherketone (PEEK). The first plastic body 1 and the second plastic body 2 are cohesively connected to one another.

Das Material vom ersten Kunststoffkörper 1 und zweitem Kunststoffkörper 2 ist dabei so modifiziert, dass die Werkstoffe von erstem Kunststoffkörper 1 und zweitem Kunststoffkörper 2 voneinander abweichen, wobei der erste Kunststoffkörper 1 und der zweite Kunststoffkörper 2 voneinander abweichende optische Absorptionsgrade aufweisen. Hierzu sind der erste Kunststoffkörper 1 und der zweite Kunststoffkörper 2 mit voneinander abweichenden Füllstoffen versehen.The material of the first plastic body 1 and the second plastic body 2 is modified in such a way that the materials of the first plastic body 1 and the second plastic body 2 differ from one another, with the first plastic body 1 and the second plastic body 2 having different optical absorption levels. For this purpose, the first plastic body 1 and the second plastic body 2 are provided with fillers that differ from one another.

In die Kunststoffkörper 1, 2 sind mehrere Kanäle 13 mit metallisierten Kanalwänden eingebracht, wobei die Kanäle 13 Hohlleiter bilden. Die Hohlleiter stehen mit den Sende-Empfangseinheiten des elektrischen Bauelementes 11 in Wirkverbindung.Several channels 13 with metallized channel walls are introduced into the plastic bodies 1, 2, the channels 13 forming waveguides. The waveguides are in operative connection with the transmitting/receiving units of the electrical component 11.

In das Antennenelement 10 sind Wärmeleitelemente 14 eingebracht, wobei die Wärmeleitelemente 14 Kühlkörper umfassen, die in die Kunststoffkörper 1, 2 eingebettet sind. Die Kühlkörper bestehen aus metallischem Werkstoff, vorliegend Aluminium.Heat-conducting elements 14 are introduced into the antenna element 10, the heat-conducting elements 14 comprising heat sinks which are embedded in the plastic bodies 1, 2. The heat sinks are made of metallic material, in this case aluminum.

Gemäß einer alternativen Ausgestaltung des hier gezeigten Antennenelementes 10 sind die beiden Kunststoffkörper 1, 2 aus demselben Werkstoff (PEEK) ausgebildet sind. Ein Kunststoffkörper 1 ist auf der dem anderen Kunststoffkörper 2 zugewandten Seite mit einer elektrisch leitfähigen Beschichtung versehen.According to an alternative embodiment of the antenna element 10 shown here, the two plastic bodies 1, 2 are made of the same material (PEEK). A plastic body 1 is provided with an electrically conductive coating on the side facing the other plastic body 2.

Gemäß einer weiteren Ausgestaltung des in 1 gezeigten Antennenelementes 10 ist zwischen dem ersten Kunststoffkörper 1 und dem zweiten Kunststoffkörper 2 ein dritter Körper 3 angeordnet, wobei der dritte Körper 3 aus einem von dem ersten Kunststoffkörper 1 und zweitem Kunststoffkörper 2 abweichenden Werkstoff ausgebildet ist.According to a further embodiment of the in 1 shown antenna element 10, a third body 3 is arranged between the first plastic body 1 and the second plastic body 2, wherein the third body 3 is made of a material that differs from the first plastic body 1 and the second plastic body 2.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zur Herstellung des Antennenelementes 10 für ein Radarsystem 20 werden die beiden Kunststoffkörper 1, 2 und der dritte Körper 3 gestapelt und stoffschlüssig miteinander verbunden, was durch lokale Wärmebildung erfolgt. Bei der Ausgestaltung gemäß 2 erfolgt die lokale Wärmebildung durch ein elektromagnetisches Wechselfeld, welches auf die Kunststoffkörper 1, 2 einwirkt. Bei der Ausgestaltung gemäß 3 erfolgt die lokale Wärmebildung durch Bestrahlung mit Laserlicht, welches insbesondere bei abweichenden optischen Absorptionsgraden eine lokale Wärmebildung bewirkt.In the method according to the invention for producing the antenna element 10 for a radar system 20, the two plastic bodies 1, 2 and the third body 3 are stacked and connected to one another in a materially bonded manner, which occurs through local heat generation. When designing according to 2 The local heat is generated by an alternating electromagnetic field which acts on the plastic bodies 1, 2. When designing according to 3 The local heat generation takes place through irradiation with laser light, which causes local heat formation, particularly with different optical absorption levels.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

  • US 20210183797 A1 [0002]US 20210183797 A1 [0002]

Claims (12)

Antennenelement (10) für ein Radarsystem (20), umfassend zumindest einen ersten Kunststoffkörper (1) und zumindest einen zweiten Kunststoffkörper (2), wobei der erste Kunststoffkörper (1) und der zweite Kunststoffkörper (2) stoffschlüssig miteinander verbunden sind.Antenna element (10) for a radar system (20), comprising at least a first plastic body (1) and at least a second plastic body (2), the first plastic body (1) and the second plastic body (2) being connected to one another in a materially bonded manner. Antennenelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass in den Kunststoffkörper (2) Kanäle (13) mit metallisierten Kanalwänden eingebracht sind, wobei die Kanäle (14) Hohlleiter bilden.Antenna element Claim 1 , characterized in that channels (13) with metallized channel walls are introduced into the plastic body (2), the channels (14) forming waveguides. Antennenelement nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass in das Antennenelement (3) Wärmeleitelemente (14) eingebracht sindAntenna element Claim 1 or 2 , characterized in that heat-conducting elements (14) are introduced into the antenna element (3). Antennenelement nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Kunststoffkörper (1) und der zweite Kunststoffkörper (2) aus voneinander abweichenden Werkstoffen ausgebildet sind.Antenna element according to one of the Claims 1 until 3 , characterized in that the first plastic body (1) and the second plastic body (2) are made of materials that differ from one another. Antennenelement nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Kunststoffkörper (1) und der zweite Kunststoffkörper (2) voneinander abweichende optische Absorptionsgrade aufweisen.Antenna element according to one of the Claims 1 until 4 , characterized in that the first plastic body (1) and the second plastic body (2) have different optical absorption levels. Antennenelement nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Kunststoffkörper (1) auf der dem anderen Kunststoffkörper (2) zugewandten Seite mit einer elektrisch leitfähigen Beschichtung versehen ist.Antenna element according to one of the Claims 1 until 5 , characterized in that at least one plastic body (1) is provided with an electrically conductive coating on the side facing the other plastic body (2). Antennenelement nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem ersten Kunststoffkörper (1) und dem zweiten Kunststoffkörper (2) ein dritter Körper (3) angeordnet ist.Antenna element according to one of the Claims 1 until 6 , characterized in that a third body (3) is arranged between the first plastic body (1) and the second plastic body (2). Antennenelement nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der dritte Körper (3) aus einem von dem ersten Kunststoffkörper (1) und/oder dem zweiten Kunststoffkörper (2) abweichenden Werkstoff ausgebildet ist.Antenna element Claim 7 , characterized in that the third body (3) is made of a material different from the first plastic body (1) and/or the second plastic body (2). Verfahren zur Herstellung eines Antennenelementes (10) für ein Radarsystem (20), umfassend ein Antennenelement (10) nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei das Antennenelement (10) zumindest einen ersten Kunststoffkörper (1) und einen zweiten Kunststoffkörper (2) aufweist, wobei die beiden Kunststoffkörper (1, 2) gestapelt werden, wobei die beiden Kunststoffkörper (1, 2) stoffschlüssig miteinander verbunden werden, dadurch gekennzeichnet, dass die stoffschlüssige Verbindung durch lokale Wärmebildung erfolgt.Method for producing an antenna element (10) for a radar system (20), comprising an antenna element (10) according to one of the preceding claims, wherein the antenna element (10) has at least a first plastic body (1) and a second plastic body (2), wherein the two plastic bodies (1, 2) are stacked, the two plastic bodies (1, 2) being connected to one another in a materially bonded manner, characterized in that the materially bonded connection occurs through local heat generation. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die lokale Wärmebildung im Bereich der einander zugewandten Grenzflächen von erstem Kunststoffkörper (1) und zweitem Kunststoffkörper (2) erfolgt.Procedure according to Claim 9 , characterized in that the local heat generation takes place in the area of the mutually facing interfaces of the first plastic body (1) and second plastic body (2). Verfahren nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Kunststoffkörper (1, 2) für die Wärmebildung einem elektromagnetischen Wechselfeld ausgesetzt werden.Procedure according to Claim 9 or 10 , characterized in that the plastic bodies (1, 2) are exposed to an alternating electromagnetic field to generate heat. Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Wärmebildung durch Bestrahlung mit Laserlicht erfolgt.Procedure according to one of the Claims 9 until 11 , characterized in that the heat is generated by irradiation with laser light.
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