DE19724320B4

DE19724320B4 - Verfahren zur Herstellung einer heizbaren Antennenlinse

Info

Publication number: DE19724320B4
Application number: DE19724320A
Authority: DE
Inventors: Ewald Schmidt; Bernhard Lucas
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1997-06-10
Filing date: 1997-06-10
Publication date: 2008-07-10
Anticipated expiration: 2017-06-11
Also published as: DE19724320A1

Abstract

Verfahren zur Herstellung einer heizbaren Antennenlinse aus einem dielektrischen Körper der darin eine Anordnung aus elektrischen Leiterbahnen besitzt, wobei die elektrisch leitfähige Anordnung (3) nicht in einer Ebene liegt, und der dielektrische Körper und die leitfähige Anordnung (3) an der Außenseite mit einer Deckschicht (5) umspritzt sind, 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.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer heizbaren Antennenlinse aus einem dielektrischen Körper, der darin eine Anordnung aus elektrischen Leiterbahnen besitzt.
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 vor veröffentlichten 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.
Aus der DE 25 51 366 ist ein Radom für eine Mikrowellenantenne, insbesondere eine Radarantenne bekannt, die Mittel zum Heizen des Radoms bei Vereisungsgefahr aufweist, wobei die Heizmittel dicht unter der Radomoberfläche vorgesehen sind und vorzugsweise aus einem Heizdraht bestehen.
Aus der US 5,154,973 ist ein Kompositmaterial für dielektrische Linsenantennen bekannt, das zwischen 3 und 70% des Volumens aus einem keramischen Material mit hoher Dielektrizitätskonstante besteht und aus 30 bis 97% des Volumens aus einem makromolekularen Material besteht. Vorzugsweise ist das makromolekulare Material ein thermoplastisches Material, beispielsweise Polycarbonat oder Polyethylen.
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 ein Herstellungsverfahren für eine heizbare Antennenlinse aus einem dielektrischen Körper gelöst, der darin eine Anordnung aus elektrischen Leiterbahnen besitzt, wobei in der Linse eine elektrisch leitfähige Anordnung vorgesehen ist, die nicht in einer Ebene liegt.
Vorzugsweise ist diese elektrisch leitfähige Anordnung nahe der konvexen Außenfläche der Linse angeordnet.
Bei der mit dem erfindungsgemäßen Verfahren herstellten Linse kann sich die Heizwicklung möglichst nahe an der zu beheizenden Außenfläche befinden. Dadurch ergibt sich eine deutliche Verringerung der Heizleistung durch Einbringung der Energiedicht 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
1 ein Radarsystem mit der gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren herstellten Antennenlinse im Querschnitt und
2 die Draufsicht auf den Linsengrundkörper.
Die 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 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 2 wird der in 1 gezeigte Querschnitt der Linse dargestellt.

Claims

Verfahren zur Herstellung einer heizbaren Antennenlinse aus einem dielektrischen Körper der darin eine Anordnung aus elektrischen Leiterbahnen besitzt, wobei die elektrisch leitfähige Anordnung (3) nicht in einer Ebene liegt, und der dielektrische Körper und die leitfähige Anordnung (3) an der Außenseite mit einer Deckschicht (5) umspritzt sind, 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.
Verfahren zur Herstellung der heizbaren Antennenlinse aus einem dielektrischen Körper nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Deckschicht (5) aus dem gleichen Material wie der Grundkörper (1) spritzgegossen wird.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, 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.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Nut (2) mäanderförmig spritzgegossen wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Linse aus einem thermoplastischen Kunststoff besteht.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der thermoplastische Kunststoff Polycarbonat oder Polyethylen ist.