DE19724320A1 - Verfahren zur herstellung einer heizbaren Antennenlinse - Google Patents
Verfahren zur herstellung einer heizbaren AntennenlinseInfo
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Description
Die vorliegende Erfindung betrifft eine heizbare
Antennenlinse aus einem dielektrischen Körper, der darin
eine Anordnung aus elektrischen Leiterbahnen besitzt, sowie
ein Verfahren zu ihrer Herstellung.
Derartige Antennenlinsen werden in Kraftfahrzeug-
Radarsystemen, beispielsweise im Rahmen einer automatischen
Geschwindigkeitsregelung eines Fahrzeugs, zur Detektion
vorausfahrender Fahrzeuge oder zur Abstandsregelung
eingesetzt.
Da solche Radargeräte in der Frontpartie des Fahrzeugs in
der Regel ohne zusätzliche Schutzabdeckungen eingesetzt
werden, bestand die Gefahr, daß die Linse durch Schnee
und/oder Eis derartig belegt wird, daß ihre
Durchgangsdämpfung über die zulässigen Werte hinaus
ansteigt. Deshalb wurden zur Vermeidung der Schnee- bzw.
Eisbeläge beheizbare Linsen entwickelt.
So wird in der nicht vorveröffentlichten DE 196 44 164.1 ein
Kraftfahrzeug-Radarsystem mit mindestens einem Sende-/Empfangselement
zum Senden und/oder Empfangen
elektromagnetischer Wellen beschrieben, wobei sich
mindestens ein dielektrischer Körper im Strahlengang
mindestens eines Sende-/Empfangselements befindet und
dadurch dieses mindestens eine Sende-/Empfangselement vor
Witterungseinflüssen schützt, wobei der mindestens eine
dielektrische Körper eine Anordnung aus elektrisch
leitfähigen Bahnen besitzt. Hierbei kann sich die genannte
Anordnung aus elektrischen Leiterbahnen auch innerhalb des
dielektrischen Körpers befinden, der die Form einer Linse
aufweisen kann.
Die Aufgabe vorliegender Erfindung bestand darin, ein
möglichst einfaches Verfahren zur Herstellung einer
heizbaren Linse mit einem guten Aufheizverhalten zu finden.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine heizbare
Antennenlinse aus einem dielektrischen Körper gelöst, der
darin eine Anordnung aus elektrischen Leiterbahnen besitzt,
wobei die Linse dadurch gekennzeichnet ist, daß die
elektrisch leitfähige Anordnung nicht in einer Ebene liegt.
Vorzugsweise ist diese elektrisch leitfähige Anordnung nahe
der konvexen Außenfläche der Linse angeordnet.
Bei der erfindungsgemäßen Linse kann sich die Heizwicklung
möglichst nahe an der zu beheizenden Außenfläche befinden.
Dadurch ergibt sich eine deutliche Verringerung der
Heizleistung durch Einbringung der Energie dicht unterhalb
der zu beheizenden Fläche. Ferner folgt daraus ein
beschleunigtes, vorteilhaftes Aufheizverhalten.
Durch die Krümmung der Linse wird, im Gegensatz zu einem
Radom, der optische Effekt einer Strahlenfokussierung
erreicht.
Die Anordnung soll so dimensioniert und/oder angeordnet
sein, daß ihre Auswirkung auf den Strahlengang der
elektromagnetischen Wellen vernachlässigbar ist. Dies kann
dadurch erreicht werden, daß die Anordnung aus Leiterbahnen
besteht, deren Breite maximal λ/10 beträgt und deren
Abstände voneinander mindestens λ/4 betragen. Dabei
bezeichnet λ die Freiraumwellenlänge der verwendeten
elektromagnetischen Wellen. Die Leiterbahnen sollen
weitgehend senkrecht zur Polarisationsebene der
abgestrahlten bzw. empfangenen Wellen verlaufen.
Die heizbare Antennenlinse aus einem dielektrischen Körper
umfaßt vorzugsweise einen thermoplastischen Kunststoff.
Hierbei eignet sich insbesondere Polycarbonat und
Polyethylen als thermoplastischer Kunststoff.
Da die Heizwicklung nur aus sehr dünnen
Leiterquerschnitten, vorzugsweise mit einem kleinen
Durchmesser von 0,5 mm realisierbar ist, um die
Einfügungsdämpfung der zu bündelnden Mikrowellenstrahlung
minimal zu halten, ist ein direktes Umspritzen der Drähte
technisch nur sehr schwierig machbar.
Um dieses Problem zu lösen, wird erfindungsgemäß ein
zweistufiges Spritzverfahren bereitgestellt. Dieses
Verfahren zur Herstellung der heizbaren Antennenlinse aus
einem dielektrischen Körper ist dadurch gekennzeichnet, daß
zuerst ein Linsengrundkörper mit einer Nut spritzgegossen
wird, in diese Nut ein Widerstandsdraht eingelegt wird und
anschließend diese Zwischenbaugruppe mit einer Deckschicht
spritzgegossen wird.
Hierbei besteht vorzugsweise die Deckschicht und der
Grundkörper aus dem gleichen Material, wobei Polycarbonat
und Polyethylen bevorzugt sind.
Der Linsengrundkörper kann auf seiner Außenseite 0,5 bis
1,5 mm kleiner als die Linsenkontur sein, so daß der
Widerstandsdraht sehr nahe an der Außenfläche der Linse zu
liegen kommt.
In diesen Grundkörper wird vorzugsweise mäanderförmig eine
Nut eingebracht, die bereits im Spritzvorgang mitgeformt
werden kann. In dem Grundkörper können ebenfalls beim
Spritzvorgang Bohrungen zur späteren Anbringung der
Heizungskontaktierung vorgesehen werden. In die Nut wird
anschließend ein Widerstandsdraht eingelegt, dessen Enden
mit entsprechenden Anschlußteilen versehen sind und der
durch die Bohrung geführt wird. Diese sogenannte
Zwischenbaugruppe wird nunmehr in einem weiteren
Spritzgießverfahren mit einer Deckschicht aus vorzugsweise
dem gleichen Material wie der Grundkörper umspritzt.
Hierdurch werden einerseits die Räume zwischen der Nut und
dem Widerstandsdraht gefüllt, andererseits ergibt sich
hierbei die zur korrekten Bündelung der elektromagnetischen
Wellen notwendige Linsenaußenkontur. Bei dem
Herstellungsverfahren ist darauf zu achten, daß es zu einer
möglichst innigen Verbindung der Deckschicht mit dem
Grundkörper kommt, die möglichst frei von Lufteinschlüssen
sein sollte.
Die durch das erfindungsgemäße Verfahren hergestellte
Antennenlinse besitzt eine Reihe von Vorteilen. So ist der
Heizdraht allseitig gegen Beschädigungen geschützt. Ferner
ist eine leichte Anpaßbarkeit der Heizleistung durch Drähte
mit einem gewünschten Widerstandsverhalten gegeben. Durch
die erfindungsgemäße spritzgießtechnische Herstellung
können Zusatzhalterungen für die Heizwicklung entfallen.
Desweiteren wird durch den innigen Kontakt der Heizleitung
mit dem aufzuheizenden Material am gesamten Umfang die
Gefahr von materialschädigendem örtlichen Überhitzen
vermieden.
Im Folgenden wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung
anhand einer Zeichnung erläutert. Es zeigen
Fig. 1 ein Radarsystem mit der erfindungsgemäßen
Antennenlinse im Querschnitt und
Fig. 2 die Draufsicht auf den Linsengrundkörper.
Die Fig. 1 zeigt den Querschnitt des Radarsystems mit einem
Gehäuse 8. In Strahlrichtung 9 der elektromagnetischen
Wellen wird das Gehäuse 8 durch die heizbare Antennenlinse
aus dem dielektrischen Körper abgeschlossen. Dieser bildet
für elektromagnetische Wellen ein Fenster und schützt so
das Radarsystem vor äußeren Witterungseinflüssen. Innerhalb
des Gehäuses 8 befinden sich Sende-/Empfangselemente 7 für
Mikrowellen. Die Linsenform dient zur Fokussierung der
elektromagnetischen Wellen.
Die heizbare Antennenlinse besteht aus dem
Linsengrundkörper 1, in dem eine vorzugsweise
mäanderförmige Nut 2 vorgesehen ist. In dieser Nut 2
verläuft die elektrisch leitfähige Anordnung, die durch
einen Widerstandsdraht gebildet wird. Auf dem
Linsengrundkörper 1 befindet sich die Deckschicht 5. Mit 6
wird die die Linsenkontur bildende Außenfläche bezeichnet.
Die Fig. 2 stellt eine Draufsicht auf den Linsengrundkörper
1 dar. Der Grundkörper enthält Bohrungen 4 zur späteren
Anbringung der Heizkontaktierung. Durch die gestrichelte
Linie in der Fig. 2 wird der in Fig. 1 gezeigte Querschnitt
der Linse dargestellt.
Claims (10)
1. Heizbare Antennenlinse aus einem dielektrischen
Körper, der darin eine Anordnung aus elektrischen
Leiterbahnen besitzt, dadurch gekennzeichnet, daß die
elektrisch leitfähige Anordnung (3) nicht in einer Ebene
liegt.
2. Heizbare Antennenlinse aus einem dielektrischen Körper
nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die elektrisch
leitfähige Anordnung (3) nahe der konvexen Außenfläche (6)
der Linse angeordnet ist.
3. Heizbare Antennenlinse aus einem dielektrischen Körper
nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet,
daß die elektrischen Leiterbahnen eine Breite von maximal
λ/10 aufweisen und ihre Abstände voneinander mindestens λ/4
betragen, wobei die Freiraumwellenlänge der
elektromagnetischen Wellen bezeichnet.
4. Heizbare Antennenlinse aus einem dielektrischen Körper
nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, daß die elektrischen Leiterbahnen der
genannten Anordnung überwiegend senkrecht zur
Polarisationsrichtung der genannten elektromagnetischen
Wellen angeordnet sind.
5. Heizbare Antennenlinse aus einem dielektrischen Körper
nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, daß die Linse einen thermoplastischen
Kunststoff umfaßt.
6. Heizbare Antennenlinse aus einem dielektrischen Körper
nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der thermo
plastische Kunststoff Polycarbonat oder Polyethylen ist.
7. Verfahren zur Herstellung der heizbaren Antennenlinse
aus einem dielektrischen Körper nach einem der vorher
gehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zuerst ein
Linsengrundkörper (1) mit einer Nut (2) spritzgegossen
wird, in diese Nut (2) ein Widerstandsdraht eingelegt wird
und anschließend diese Zwischenbaugruppe mit einer
Deckschicht (5) spritzgegossen wird.
8. Verfahren zur Herstellung der heizbaren Antennenlinse
aus einem dielektrischen Körper nach Anspruch 7, dadurch
gekennzeichnet, daß die Deckschicht (5) aus dem gleichen
Material wie der Grundkörper (1) spritzgegossen wird.
9. Verfahren nach Anspruch 7 oder 8, dadurch
gekennzeichnet, daß der Linsengrundkörper (1) so
spritzgegossen wird, daß er auf seiner Außenseite 0,5 bis
1,5 mm kleiner als die Linsenzielkontur ist.
10. Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch
gekennzeichnet, daß die Nut (2) mäanderförmig
spritzgegossen wird.
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ID=7831965
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