EP1410062A2 - Integrierte schaltung für ein radargerät in hermetisch abgeschlossenem gehäuse mit einer aus einem blech-biegeteil geformten patch-antenne - Google Patents

Integrierte schaltung für ein radargerät in hermetisch abgeschlossenem gehäuse mit einer aus einem blech-biegeteil geformten patch-antenne

Info

Publication number
EP1410062A2
EP1410062A2 EP02708173A EP02708173A EP1410062A2 EP 1410062 A2 EP1410062 A2 EP 1410062A2 EP 02708173 A EP02708173 A EP 02708173A EP 02708173 A EP02708173 A EP 02708173A EP 1410062 A2 EP1410062 A2 EP 1410062A2
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
circuit board
radar device
housing
line
printed circuit
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP02708173A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Ewald Schmidt
Heinz Pfizenmaier
Steffen Leutz
Hans Irion
Juergen Hasch
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Robert Bosch GmbH
Original Assignee
Robert Bosch GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Priority claimed from DE2001104862 external-priority patent/DE10104862A1/de
Application filed by Robert Bosch GmbH filed Critical Robert Bosch GmbH
Publication of EP1410062A2 publication Critical patent/EP1410062A2/de
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K3/00—Apparatus or processes for manufacturing printed circuits
    • H05K3/30—Assembling printed circuits with electric components, e.g. with resistor
    • H05K3/306—Lead-in-hole components, e.g. affixing or retention before soldering, spacing means
    • H05K3/308—Adaptations of leads
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01D—MEASURING NOT SPECIALLY ADAPTED FOR A SPECIFIC VARIABLE; ARRANGEMENTS FOR MEASURING TWO OR MORE VARIABLES NOT COVERED IN A SINGLE OTHER SUBCLASS; TARIFF METERING APPARATUS; MEASURING OR TESTING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01D5/00—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable
    • G01D5/12—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means
    • G01D5/14—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means influencing the magnitude of a current or voltage
    • G01D5/24—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means influencing the magnitude of a current or voltage by varying capacitance
    • G01D5/2405—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means influencing the magnitude of a current or voltage by varying capacitance by varying dielectric
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01V—GEOPHYSICS; GRAVITATIONAL MEASUREMENTS; DETECTING MASSES OR OBJECTS; TAGS
    • G01V3/00—Electric or magnetic prospecting or detecting; Measuring magnetic field characteristics of the earth, e.g. declination, deviation
    • G01V3/08—Electric or magnetic prospecting or detecting; Measuring magnetic field characteristics of the earth, e.g. declination, deviation operating with magnetic or electric fields produced or modified by objects or geological structures or by detecting devices
    • G01V3/088—Electric or magnetic prospecting or detecting; Measuring magnetic field characteristics of the earth, e.g. declination, deviation operating with magnetic or electric fields produced or modified by objects or geological structures or by detecting devices operating with electric fields
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q1/00—Details of, or arrangements associated with, antennas
    • H01Q1/52—Means for reducing coupling between antennas; Means for reducing coupling between an antenna and another structure
    • H01Q1/526—Electromagnetic shields
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q9/00—Electrically-short antennas having dimensions not more than twice the operating wavelength and consisting of conductive active radiating elements
    • H01Q9/04—Resonant antennas
    • H01Q9/0407—Substantially flat resonant element parallel to ground plane, e.g. patch antenna
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S13/00—Systems using the reflection or reradiation of radio waves, e.g. radar systems; Analogous systems using reflection or reradiation of waves whose nature or wavelength is irrelevant or unspecified
    • G01S13/88—Radar or analogous systems specially adapted for specific applications
    • G01S13/887—Radar or analogous systems specially adapted for specific applications for detection of concealed objects, e.g. contraband or weapons
    • G01S13/888—Radar or analogous systems specially adapted for specific applications for detection of concealed objects, e.g. contraband or weapons through wall detection
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01R—ELECTRICALLY-CONDUCTIVE CONNECTIONS; STRUCTURAL ASSOCIATIONS OF A PLURALITY OF MUTUALLY-INSULATED ELECTRICAL CONNECTING ELEMENTS; COUPLING DEVICES; CURRENT COLLECTORS
    • H01R12/00—Structural associations of a plurality of mutually-insulated electrical connecting elements, specially adapted for printed circuits, e.g. printed circuit boards [PCB], flat or ribbon cables, or like generally planar structures, e.g. terminal strips, terminal blocks; Coupling devices specially adapted for printed circuits, flat or ribbon cables, or like generally planar structures; Terminals specially adapted for contact with, or insertion into, printed circuits, flat or ribbon cables, or like generally planar structures
    • H01R12/70—Coupling devices
    • H01R12/7005—Guiding, mounting, polarizing or locking means; Extractors
    • H01R12/7011—Locking or fixing a connector to a PCB
    • H01R12/707—Soldering or welding
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01R—ELECTRICALLY-CONDUCTIVE CONNECTIONS; STRUCTURAL ASSOCIATIONS OF A PLURALITY OF MUTUALLY-INSULATED ELECTRICAL CONNECTING ELEMENTS; COUPLING DEVICES; CURRENT COLLECTORS
    • H01R4/00—Electrically-conductive connections between two or more conductive members in direct contact, i.e. touching one another; Means for effecting or maintaining such contact; Electrically-conductive connections having two or more spaced connecting locations for conductors and using contact members penetrating insulation
    • H01R4/02—Soldered or welded connections
    • H01R4/027—Soldered or welded connections comprising means for positioning or holding the parts to be soldered or welded

Definitions

  • the present invention relates to a radar device, preferably for detecting objects enclosed in a wall, which has a transmitting and receiving antenna arrangement consisting of at least one cavity with a radiating element arranged therein and a shielded space for electrical circuits, the shielded space is formed by a printed circuit board covered by a housing, on the side facing the inside of the housing the circuits are applied and on the other side the antenna arrangement is installed.
  • Such a radar device is known from WO 96/19737.
  • a radar z. B. objects enclosed in a wall or in the ground can be detected with high accuracy. So that z. B. in holes in a wall, the objects enclosed - z. B. steel reinforcements, power lines, water pipes and the like - safe from destruction, the craftsman should be given precise information about a location, ie the path position on the wall surface and the depth in the wall of the enclosed object.
  • a radar device as also described in WO 96/19737, usually consists of a "front end" - that is a transmitting and receiving unit - and a display device.
  • the front end disclosed in WO 96/19737 has a shielded one, as stated at the beginning Space for electrical circuits and two adjoining this space, which are designed as a transmitting antenna and receiving antenna.
  • the cavities for the transmitting and receiving antennas have the shape of horns in which Radiator elements (e.g. in the form of wires) are installed.
  • the shielding of the space accommodating the circuits is done on the one hand by a housing placed on the circuit board for the circuits and on the other hand by the walls of the antenna horns which are fixed on the side of the circuit board opposite the circuits.
  • the design of the front end of a radar device which can be found in the publication WO 96/19737, is relatively complex in terms of production technology because it consists of a large number of individual parts.
  • Herscovici "New Considerations in the Design of Microstrip Antennas", IEEE Transactions on Antennas and Propagation, Vol. 46, No. 6, June 1998, pages 807-812 is a transition line as an electrical connection between a planar The planar antenna at M.
  • Herscovici is arranged at a certain distance above the circuit board and consists of a conductive plate (patch) serving as a radiating element, from the edge of which the transition line to a planar line opens The line arm of the transition line can be connected in one piece to the radiating element of the antenna.
  • the other end of the line arm which is referred to in the publication as a 3D transition, has a contact foot on its end lying on the circuit board, which for example is connected to the planar lead can be soldered.
  • the contact foot resting on the circuit board is not able to give the transition line a high mechanical stability.
  • this transition line is not able to hold a planar antenna connected to it with a sufficiently high stability. That is why for the planar antenna requires an additional support post.
  • the invention is based on the object of specifying a radar device of the type mentioned at the outset, which is of compact construction and can be implemented in production technology as simply as possible, but with high stability, especially of the antenna element, good electrical transmission properties being desired.
  • a single housing which forms both a shielded space for circuits and at least one cavity for at least one antenna radiating element.
  • a shielding partition between the two rooms is formed by a circuit board which carries the electrical circuits on one side and the antenna arrangement is installed on the other side. All that is required for the assembly of the front end of a radar device is a printed circuit board on which electrical circuits and at least one radiating element of an antenna arrangement are preinstalled in order to be inserted into a housing.
  • the ' features according to the invention not only lead to a simplification in terms of production, but also to a material saving, because the electrical circuits and the antenna arrangement are incorporated in a common housing and separate housing arrangements for the electrical circuits and for the antenna arrangement are therefore superfluous.
  • a shoulder is expediently formed on the housing, which serves as a support and for fastening the printed circuit board.
  • the housing advantageously has at least one exit or entry opening for radar beams on the side of the at least one antenna cavity facing away from the printed circuit board, and this opening is closed with a dielectric plate that is continuous for the radar beams.
  • the housing is formed in one piece, the housing consisting either of metal or of a metallized plastic.
  • the electromagnetic shielding between the two rooms can be implemented in a simple manner by means of a metallized layer on or in the printed circuit board.
  • a simple to produce radiator element is preferably formed from a sheet metal with a section aligned approximately parallel to the circuit board, from which sheet segments are angled at two opposite edges, which act as line arms for coupling the radiator element to a feed network on the circuit board and as a spacer for the flat section serve over the circuit board.
  • the line arms for coupling the radiator element to a feed network on the circuit board advantageously have at their end that can be contacted with the circuit board one or more pins that are oriented essentially perpendicular to the circuit board plane and can be inserted into openings provided therein and can be contacted with the planar line. Due to the pins that can be inserted into the openings in the circuit board, the line arm is very mechanically stable. In addition, the pins can be easily soldered into the openings in terms of process technology, so that a permanent, less fault-prone contact between the transition line and a planar line can be produced on the printed circuit board.
  • An improvement in the electrical contact between the transition line and the planar line and also the mechanical stability of the transition line can be achieved in that there is at least one further pin extending from the line arm, which is angled perpendicularly with respect to the other pin (s), so that when the line arm is inserted into the circuit board, it lies on a conductor track of the planar line and can thus be contacted.
  • the transition line consisting of the line arm and the contact means, can be formed as a one-piece part, preferably made of sheet metal.
  • the transition line according to the invention can advantageously be used for an electrical and mechanical connection between a printed circuit board and one at a distance Use a planar antenna located above the circuit board.
  • FIG. 1 shows a longitudinal section through the front end of a radar device
  • FIG. 2 shows a perspective illustration of a radiator element which can be inserted into the front end
  • Figure 3 is an exploded view of a transition line of a radiator element and a multi-layer circuit board and
  • Figure 4 shows a cross section through a multilayer printed circuit board with a transition line inserted therein.
  • a radar device which is provided for detecting objects enclosed in a wall. If there is talk in the application of wall inclusions which are to be tracked down with the radar device, the use of the radar device is therefore not restricted to walls, but also extends to comparable areas, such as, for. B. ceilings or floors.
  • a radar device usually also has a display part, where location information about a tracked object can be displayed in a wall. The display unit will not be discussed in more detail here, since it is not the subject of the invention.
  • a frontend means the part of the device in which all transmit and
  • Receiving facilities are housed. Circuits, e.g. B. digital signal processors for processing the received signals can be arranged in the front end; but they can also be accommodated in a separate part of the device.
  • the front end of the radar device has a housing 1 in which all parts belonging to the front end are housed together.
  • the front end essentially consists of two component groups. One group of components are electrical circuits for processing high-frequency signals or low-frequency signals or digital signals.
  • the second module of the front end consists of a transmit and receive antenna arrangement.
  • the two different modules mentioned are accommodated in rooms 2 and 3 of the housing 1 which are separate from one another and shielded against electromagnetic radiation.
  • the housing 1 is shaped so that the two rooms 2 and 3 are arranged one above the other.
  • the electrical circuits 4 are accommodated in the upper space 2, these circuits 4 being arranged on a printed circuit board 5.
  • This circuit board 5 is fixed in the housing 1 at its edges and represents a partition of the room 2 shielding from electromagnetic radiation with respect to the room 3 below the circuit board 5.
  • the circuit board is 5 provided with one or more metallized layers. This at least one metallized layer can either be applied to the outside of the circuit board or inside the PCB 5 run. In the exemplary embodiment shown in FIG. 1, such a shielding metallic layer 6 is arranged in the interior of the printed circuit board 5.
  • a simple possibility of fixing the printed circuit board 5 in the housing 1 is provided in that a circumferential shoulder 7 is molded onto the housing 1.
  • This shoulder 7 gives the housing 1 a stepped shape, as the longitudinal section shown in FIG. 1 shows.
  • the dimensions of the two rooms 2 and 3 arranged one above the other are therefore of different sizes.
  • the edge of the printed circuit board 5 rests on the shoulder 7 and can be fastened there with fastening elements (for example screws, rivets) 8, 9 or by soldering or gluing or other suitable fixing means.
  • the cavity 3 located below the circuit board 5 serves as a transmitting and receiving antenna.
  • a radiator element 10 belonging to the transmitting and receiving antenna is located in the cavity 3 and is fastened to the side of the printed circuit board 5 opposite the electrical circuits 4 and is electrically contacted with a feed network (not shown).
  • the dining network is in the simplest case, for. B. from a
  • Stripline branching via which an electrical connection between the antenna and transmitter or receiver circuits is established.
  • it is an antenna with a single radiating element 10 which both emits and receives radar beams.
  • a transmitting and a receiving antenna can be designed separately from one another.
  • the cavity 3 would be divided into two subspaces, each of which would be equipped with its own radiating element.
  • the housing 1 is open on the lower side, where radar beams enter and exit. This opening is closed by a dielectric plate 11 which is continuous for the radar beams and has the function of a radome.
  • each of these adjacent subspaces would be provided with an opening, which would expediently be closed with a dielectric plate.
  • the connection of the housing 1 to the dielectric plate 11 can be realized in very different ways. Lanyards can e.g. B. screws, rivets, glue, solder or the like. Additional fastening means for the dielectric plate 1 can also be molded onto the housing 1.
  • FIG. 2 shows a special exemplary embodiment of a radiator element 10 in perspective below the printed circuit board 5.
  • the radiator element 10 consists of a flat section 12 aligned approximately parallel to the printed circuit board 5.
  • the flat section 12 can have a rectangular shape (as shown in FIG. 2); but it can also have a round, oval or similar shape.
  • the emitter element is preferably manufactured as a stamped sheet metal part.
  • two sheet metal segments 13 and 14 are angled, which serve as line arms for coupling the radiator element 10 to a feed network (not shown) on the printed circuit board 5 and as a spacer for the flat section 12 above the printed circuit board 5.
  • the bent ends of the sheet metal segments 13 and 14 serve to rest on the Circuit board 5.
  • contact pins 15, 16 which can be inserted into associated openings 17, 18 in the printed circuit board 5 and can be contacted there with corresponding conductor tracks of a feed network.
  • radiator element 10 not only establishes an electrical contact with a feed network, but also the radiator element 10 is fastened to the underside of the printed circuit board 5.
  • an additional soldering lug 19 can be provided at the ends of the sheet metal segments 13 and 14, which can be soldered onto a conductor track on the underside of the printed circuit board 5.
  • the flat section 12 of the beam element 10 is held at a certain distance above the printed circuit board 5 carrying a feed network. There is therefore a dielectric with very low permittivity, namely air, between the flat section 12 and the printed circuit board 5, which enables very broadband operation of the antenna.
  • the bandwidth of the antenna can be optimized in that, as can be seen in FIG. 2, the flat section 12 has tongue-like extensions 20 to 27 in addition to the line arms 13 and 14.
  • two extensions 20, 24; 21, 25; 22, 26; 23, 27 arranged side by side.
  • the two extensions arranged side by side improve the adaptation of the antenna in the direction of lower frequency ranges. Deviating from the illustrated embodiment, can also only laterally from the line arms 13 and 14 an extension 20, 21, 22, 23 can be provided. They alone also bring about an adaptation which improves the bandwidth of the antenna. If very broadband operation of the antenna is not required, all extensions can also be omitted.
  • FIG. 2 shows that at each corner of the flat section 12 one of the extensions 24, 25, 26, 27 is bent out over the flat section 12.
  • These bent-out extensions 24, 25, 26, 27, which act like resilient tongues, support the radiator element 10 with respect to the dielectric plate 11 lying underneath it (see FIG. 1).
  • the housing 1 can consist of a stamped and bent sheet; but it can also be manufactured using die casting or injection molding technology.
  • the material is either made entirely of metal or from a metallized plastic.
  • connector elements or other parts required for the complete assembly of the radar device can also be molded onto the housing 1.
  • FIG. 3 shows a section of a multilayer printed circuit board 5.
  • the printed circuit board 5 shown consists, for example, of two dielectric layers 30 and 32.
  • An inner conductor 34 and an outer conductor 35 of a coplanar line are applied to the top of the first dielectric layer 30.
  • the outer conductor 35 of the coplanar line is usually located to ground potential.
  • Dielectric layers 30 and 32 contain the further conductive layer 6, which is also at ground potential.
  • This conductive layer 6 has a recess 37 directly below the inner conductor 34 lying on the opposite side of the first dielectric layer 30.
  • the conductive layer 6 present between the two dielectric layers 30 and 32 is electrically connected to the outer conductor 35 of the coplanar line via a plurality of plated-through holes 38 introduced into the dielectric layer 30.
  • a more than two-layer printed circuit board or only a single-layer printed circuit board can also be used in connection with the transition line described in more detail below.
  • the planar line type shown in FIG. 3, namely the coplanar line, is also not a prerequisite for the use of the transition line.
  • any type of planar line (for example microstrip line, slot line and the like) running on a printed circuit board is suitable Question.
  • a transition line 39 is shown in FIG. 3 in an exploded view above the planar line 34, 35.
  • the special task of this transition line 39 is that it establishes an electrical connection, in particular for high-frequency signals, between the planar line 34, 35 on the printed circuit board 5 and a circuit part, the radiator element (patch) 10 of a planar antenna.
  • the radiator element 10 is arranged at a distance above the printed circuit board 5, since the antenna for its broadband operation uses the dielectric Air is required between the printed circuit board 5 and its radiator element (patch) 10.
  • the transition line 39 consists of a line arm 14 bent out of the plane of the circuit board 5.
  • the line arm 14 is connected to the radiator element 10 at its end which projects above the circuit board 5.
  • the line arm 14 has three pins 16, 19.
  • Two pins 16 are oriented perpendicular to the circuit board 5.
  • the third pin 19, which is preferably located between the two pins 16 oriented perpendicular to the printed circuit board 5, is aligned parallel to the plane of the printed circuit board 5, i.e. angled perpendicular to the other two pins 16.
  • Openings 36, 361 and 40, 42 are provided in the dielectric layers 30 and 33 for the two pins 16 of the line arm 14 which are oriented perpendicularly to the printed circuit board 5 and into which the pins 16 of the line arm 14 can be inserted. Also in the inner conductor 34 of the coplanar line on the dielectric layer 30 there are recesses 44 and 46 through which the pins 16 can penetrate the openings 36, 361, 40 and 42 of the dielectric layers 30 and 32.
  • the radiator element 10 as can be seen for example in FIG. 2, has two transition lines 39, which ensure a mechanical and electrical connection of the radiator element to the printed circuit board 5 of the arrangement via the line arms 13 and 14, respectively.
  • the cross section shown in FIG. 4 through the printed circuit board 5 shows a transition line 39 inserted therein and a pin 16 on the line arm 14, which connects the inner conductor 34 of the coaxial line, the dielectric layers 30 and 32 and the conductive layer 6 lying in between penetrates.
  • the third, horizontally extending pin 19 rests on the inner conductor 34 of the coplanar line when the line arm 14 is inserted into the printed circuit board 5.
  • the pins 16, 19 are soldered to the inner conductor 34.
  • the solder 43 remaining after the soldering process is indicated in FIG.
  • the openings 36, 361, 40 and 42 in the dielectric layers 30 and 32 can be contacted with the inner conductor 34 on the upper side of the printed circuit board 5, which results in a very good electrical connection between the planar line 34 and the transition conductor 39.
  • the horizontally aligned pin 19 can also be dispensed with.
  • only one or more than two pins which can be inserted into the printed circuit board 5 can be provided on the line arm 13 or 14.
  • several horizontally extending pins 19 resting on the planar line can also be provided.
  • the horizontally oriented pin 19 can be angled forwards, as shown in FIGS. 3 and 4, or backwards relative to the line arm 13 or 14, as is shown, for example, in FIG.
  • the line arm 14 initially runs from its end inserted into the circuit board 5 at an angle of approximately 45 ° to the circuit board level and then changes into a horizontal course.
  • FIG. 3 or FIG. 4 gives a good adaptation of the transition line 14 to the planar line 34, 35 on the circuit board 5.
  • other shapes for the transition lines 39 are also possible, as is also indicated, for example, in FIG.
  • Improvements in the adaptation can be achieved by specifically dimensioning the width of the line arm 14 or its distance from the surface of the printed circuit board 5.
  • the width of the line arm 13 or 14 can also change with increasing distance from the circuit board surface in order to achieve an improvement in the adaptation, as is shown, for example, in the exemplary embodiment in FIG. 2.
  • the transition lines 39 consisting of the line arms 13 and 14 and the pins 15, 16 and 19, is preferably a one-piece part. For example, punched out of a sheet and brought into its final shape by bending.
  • the transition line can also be manufactured as a one-piece casting or pressed part.
  • the transition line 39 consists either entirely of a conductive metal or of a plastic which is coated with a conductive layer.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Remote Sensing (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Environmental & Geological Engineering (AREA)
  • Geology (AREA)
  • General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Geophysics (AREA)
  • Radar Systems Or Details Thereof (AREA)
  • Variable-Direction Aerials And Aerial Arrays (AREA)

Abstract

Ein kompaktes und mit geringem Aufwand herstellbares Radargerät weist mindestens einen Hohlraum (3) mit einem darin eingeordneten Strahlerelement (10) und einen abgeschirmten Raum (2) für elektrische Schaltkreise (4) auf. Ein Gehäuse (1) ist so geformt, dass es sowohl den abgeschirmten Raum (2) für die Schaltkreise (4) als auch den mindestens einen Hohlraum (3) für das mindestens eine Antennen-Strahlerelement (10) bildet. Eine die elektrischen Schaltkreise (4) tragende Leiterplatte (5) ist als abschirmende Trennwand zwischen den beiden Räumen (2, 3) in das Gehäuse (1) eingesetzt. Das Antennen-Strahlerelement (10) ist über Kontaktstifte (16, 19) an zwei Leitungsarmen an ein Speisenetzwerk auf der Leiterplatte (5) elektrisch angekoppelt. (Figur 1)

Description

Radargerät
Stand der Technik
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Radargerät, vorzugsweise zum Detektieren von in einer Wand eingeschlossenen Objekten, welches eine Sende- und Empfangs- Antennenanordnung, bestehend aus mindestens einem Hohlraum mit einem darin angeordneten Strahlerelement und einem abgeschirmten Raum für elektrische Schaltkreise, aufweist, wobei der abgeschirmte Raum durch eine von einem Gehäuse überdeckte Leiterplatte gebildet ist, auf deren in das Gehäuseinnere weisenden Seite die Schaltkreise aufgebracht sind und auf deren anderen Seite die Antennenanordnung installiert ist.
Ein derartiges Radargerät ist aus der WO 96/19737 bekannt. Mit einem Radargerät können z . B . in einer Wand oder im Erdreich eingeschlossene Objekte mit hoher Genauigkeit detektiert werden. Damit z. B. bei Bohrungen in einer Wand die darin eingeschlossenen Objekte - z. B. Stahlarmierungen, Stromleitungen, Wasserleitungen und dergleichen - vor Zerstörung sicher sind, sollte dem Handwerker eine präzise Information über einen Ort, d. h. die Wegposition auf der Wandoberfläche und die Tiefe in der Wand, des eingeschlossenen Objektes vermittelt werden. Ein Radargerät besteht, wie auch in der WO 96/19737 beschrieben, üblicherweise aus einem „Frontend" - das ist eine Sende- und Empfangseinheit - und einer Anzeigevorrichtung. Das in der WO 96/19737 offenbarte Frontend weist, wie eingangs dargelegt, einen abgeschirmten Raum für elektrische Schaltkreise und zwei sich an diesen Raum anschließende Räume auf, die als Sendeantenne und Empfangsantenne ausgebildet sind. Die Hohlräume für die Sende- und die Empfangsantenne haben die Form von Hörnern, in denen Strahlerelemente (z. B. in Form von Drähten) installiert sind. Die Abschirmung des die Schaltkreise aufnehmenden Raumes geschieht einerseits durch ein auf die Leiterplatte für die Schaltkreise aufgesetztes Gehäuse und andererseits durch die Wandungen der Antennenhörner, die auf der den Schaltkreisen gegenüberliegenden Seite der Leiterplatte fixiert sind. Die der Druckschrift WO 96/19737 zu entnehmende Ausführung des Frontends eines Radargeräts ist fertigungstechnisch relativ aufwendig, weil es aus einer Vielzahl von Einzelteilen besteht.
Aus der Schrift von M. Herscovici, „New Considerations in the Design of Microstrip Antennas", IEEE Transactions on Antennas and Propagation, Vol. 46, No. 6, Juni 1998, Seite 807 - 812 ist eine Übergangsleitung als elektrische Verbindung zwischen einer planare Antenne und einer planaren Leitung auf einer Leiterplatte bekannt. Die planare Antenne bei M. Herscovici ist in einem gewissen Abstand über der Leiterplatte angeordnet und besteht aus einer als Strahlerelement dienenden leitenden Platte (Patch) , von deren Rand aus die Übergangsleitung zu einer planaren Leitung auf der Leiterplatte führt. Der Leitungsarm der Übergangsleitung kann einstückig mit dem Strahlerelement der Antenne verbunden sein. Das andere Ende des Leitungsarms, der in der Druckschrift als 3D-Übergang bezeichnet wird, weist an seinem auf der Leiterplatte aufliegenden Ende einen Kontaktfuß auf, der beispielsweise mit der planaren Leitung verlötet werden kann. Der auf der Leiterplatte aufliegende Kontaktfuß ist nicht in der Lage, der Übergangsleitung eine hohe mechanische Stabilität zu geben. Insbesondere ist diese Übergangsleitung wegen der in der Druckschrift beschriebenen Art der Fixierung und Kontaktierung auf der Leiterplatte nicht in der Lage, eine mit ihr verbundene planare Antenne mit ausreichend hoher Stabilität zu halten. Deshalb ist für die planare Antenne ein zusätzlicher Stützpfosten erforderlich.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, ein Radargerät der eingangs genannten Art anzugeben, das kompakt aufgebaut und fertigungstechnisch möglichst einfach, aber mit hoher Stabilität speziell des Antennen-Elementes zu realisieren ist, wobei gute elektrische Übertragungseigenschaften gewünscht sind.
Vorteile der Erfindung
Die genannte Aufgabe wird dadurch gelöst, dass ein einziges Gehäuse vorgesehen ist, das sowohl einen abgeschirmten Raum für Schaltkreise als auch mindestens einen Hohlraum für mindestens ein Antennen-Strahlerelement bildet. Eine abschirmende Trennwand zwischen beiden Räumen wird durch eine Leiterplatte gebildet, welche auf einer Seite die elektrischen Schaltkreise trägt und auf deren anderen Seite die Antennenanordnung installiert ist . Für die Montage des Frontends eines Radargeräts braucht man lediglich eine Leiterplatte, auf der elektrische Schaltkreise und mindestens ein Strahlerelement einer Antennenanordnung vorinstalliert sind, um in ein Gehäuse eingesetzt zu werden. Die 'erfindungsgemäßen Merkmale führen nicht nur zu einer fertigungstechnischen Vereinfachung, sondern auch zu einer Materialeinsparung, weil die elektrischen Schaltkreise und die Antennenanordnung in ein gemeinsames Gehäuse eingebracht sind und damit getrennte Gehäuseanordnungen für die elektrischen Schaltkreise und für die Antennenanordung überflüssig werden.
Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung gehen aus den Unteransprüchen hervor. Zweckmäßiger Weise ist an das Gehäuse eine Schulter angeformt, die als Auflage und zur Befestigung der Leiterplatte dient.
Das Gehäuse weist vorteilhafter Weise an der der Leiterplatte abgewandten Seite des mindestens einen Antennen-Hohlraums mindestens eine Aus- bzw. Eintrittsöffnung für Radarstrahlen auf, und diese Öffnung ist mit einer für die Radarstrahlen durchgängigen dielektrischen Platte verschlossen.
Fertigungstechnische Vorteile bringt es, wenn das Gehäuse einstückig ausgebildet ist, wobei das Gehäuse entweder aus Metall oder aus einem metallisierten Kunststoff besteht.
Die elektromagnetische Abschirmung zwischen den beiden Räumen lässt sich auf einfache Weise durch eine metallisierte Schicht auf bzw. in der Leiterplatte realisieren.
Ein einfach herstellbares Strahlerelement ist vorzugsweise aus einem Blech geformt mit einem in etwa parallel zur Leiterplatte ausgerichteten Abschnitt, von dem an zwei gegenüberliegenden Rändern Blechsegmente abgewinkelt sind, die als Leitungsarme zur Ankopplung des Strahlerelements an ein Speisenetzwerk auf der Leiterplatte und als Abstandhalter für den ebenen Abschnitt über der Leiterplatte dienen.
Um dem Strahlerelement in seinem Hohlraum einen besseren Halt zu geben, ist es zweckmäßig, an den Rändern des ebenen Abschnitts des Strahlerelements ein oder mehrere federnde Zungen anzuordnen, die als Stützen für das Strahlerelement gegenüber einer dieses abdeckenden, für Radarstrahlen durchgängigen dielektrischen Platte dienen. Die Leitungsarme zur Ankopplung des Strahlerelements an ein Speisenetzwerk auf der Leiterplatte weisen vorteilhafterweise an ihrem mit der Leiterplatte kontaktierbaren Ende ein oder mehrere Stifte auf, die im Wesentlichen senkrecht zur Leiterplattenebene orientiert sind und in darin vorhandene Öffnungen einsetzbar und mit der planaren Leitung kontaktierbar sind. Durch die in Öffnungen der Leiterplatte einsetzbaren Stifte erhält der Leitungsarm eine sehr hohe mechanische Stabilität. Außerdem lassen sich die Stifte in den Öffnungen verfahrenstechnisch einfach einlöten, so dass dadurch ein dauerhafter, wenig störungsanfälliger Kontakt zwischen der Übergangsleitung und einer planaren Leitung auf der Leiterplatte herstellbar ist.
Eine Verbesserung des elektrischen Kontakts zwischen der Übergangsleitung und der planaren Leitung und auch der mechanischen Stabilität der Übergangsleitung kann dadurch erreicht werden, dass mindestens ein weiterer vom Leitungsarm ausgehender Stift vorhanden ist, der gegenüber dem (den) anderen Stift (en) senkrecht abgewinkelt ist, so dass er sich beim Einsetzen des Leitungsarms in die Leiterplatte auf eine Leiterbahn der planaren Leitung legt und damit kontaktierbar ist. Vorteilhafterweise sind am Leitungsarm zwei in Öffnungen der Leiterplatte einsetzbare Stifte und zwischen diesen beiden ein weiterer gegenüber ihnen senkrecht abgewinkelter Stift vorhanden..
Die Übergangsleitung, bestehend aus dem Leitungsarm und den Kontaktmitteln, kann als ein einstückiges, vorzugsweise aus einem Blech gefertigtes, Teil ausgebildet sein.
Die erfindungsgemäße Übergangsleitung lässt sich vorteilhafterweise für eine elektrische und mechanische Verbindung zwischen einer Leiterplatte und einer im Abstand über der Leiterplatte angeordneten planaren Antenne verwenden.
Zeichnung
Anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels wird nachfolgend die Erfindung näher erläutert .
Es zeigen:
Figur 1 eine Längsschnittdarstellung durch das Frontend eines Radargeräts,
Figur 2 eine perspektivische Darstellung eines Strahlerelements, das in das Frontend einsetzbar ist,
Figur 3 eine Explosionsdarstellung einer Übergangsleitung eines Strahlerelements und einer mehrlagigen Leiterplatte und
Figur 4 einen Querschnitt durch eine mehrlagige Leiterplatte mit einer darin eingesetzten Übergangsleitung.
Beschreibung eines Ausführungsbeispiels
In der Figur 1 ist ein Längsschnitt durch ein sogenanntes Frontend eines Radargeräts dargestellt, das zum Detektieren von in einer Wand eingeschlossenen Objekten vorgesehen ist. Wenn in der Anmeldung von Wandeinschlüssen die Rede ist, welche mit dem Radargerät aufgespürt werden sollen, ist damit die Anwendung des Radargeräts nicht auf Wände beschränkt, sondern erstreckt sich ebenso auf vergleichbare Gebiete, wie z. B. Decken oder Böden. Neben dem Frontend besitzt ein Radargerät üblicherweise noch einen Anzeigeteil, auf dem Ortsangaben über ein aufgespürtes Objekt in einer Wand dargestellt werden können. Auf die Anzeigeeinheit wird hier nicht näher eingegangen werden, da sie nicht Gegenstand der Erfindung ist. Mit einem Frontend ist derjenige Geräteteil gemeint, in dem alle Sende- und
Empfangseinrichtungen untergebracht sind. Auch Schaltkreise, z. B. digitale Signalprozessoren, für die Verarbeitung der Empfangssignale können in dem Frontend angeordnet sein; sie können aber auch in einem eigenen Geräteteil untergebracht werden.
Das Frontend des Radargeräts weist ein Gehäuse 1 auf, in dem alle zum Frontend gehörenden Teile gemeinsam untergebracht sind. Das Frontend besteht im Wesentlichen aus zwei Bauteilgruppen. Die eine Gruppe von Bauteilen sind elektrische Schaltkreise zur Verarbeitung von Hochfrequenzsignalen oder Niederfrequenzsignalen oder Digitalsignalen. Die zweite Baugruppe des Frontends besteht aus einer Sende- und Empfangs-Antennenanordnung . Die beiden genannten unterschiedlichen Baugruppen sind in voneinander getrennten und gegen elektromagnetische Strahlung abgeschirmten Räumen 2 und 3 des Gehäuses 1 untergebracht . Das Gehäuse 1 ist so geformt, dass die beiden Räume 2 und 3 übereinander angeordnet sind. Im oberen Raum 2 sind die elektrischen Schaltkreise 4 untergebracht, wobei diese Schaltkreise 4 auf einer Leiterplatte 5 angeordnet sind. Diese Leiterplatte 5 ist im Gehäuse 1 an seinen Rändern fixiert und stellt eine bezüglich elektromagnetischer Strahlung abschirmende Trennwand des Raumes 2 gegenüber dem unter der Leiterplatte 5 liegenden Raum 3 dar. Um eine elektromagnetische Abschirmung des Raumes 2 gegenüber dem Raum 3 zu gewährleisten, ist die Leiterplatte 5 mit ein oder mehreren metallisierten Schichten versehen. Diese mindestens eine metallisierte Schicht kann entweder außen auf die Leiterplatte aufgebracht sein oder im Inneren der Leiterplatte 5 verlaufen. In dem in der Figur 1 dargestellten Ausführungsbeispiel ist eine solche abschirmende metallische Schicht 6 im Inneren der Leiterplatte 5 angeordnet.
Eine einfache Möglichkeit der Fixierung der Leiterplatte 5 in dem Gehäuse 1 bietet sich dadurch, dass an das Gehäuse 1 eine umlaufende Schulter 7 angeformt ist. Durch diese Schulter 7 erhält das Gehäuse 1, wie der in Figur 1 dargestellte Längsschnitt verdeutlicht, eine gestufte Form. Die Ausdehnungen der beiden übereinander angeordneten Räume 2 und 3 sind daher unterschiedlich groß. Auf der Schulter 7 liegt der Rand der Leiterplatte 5 auf und kann dort mit Befestigungselementen (z. B. Schrauben, Nieten) 8, 9 oder durch Löten oder Kleben oder andere geeignete Fixiermittel befestigt werden.
Der unterhalb der Leiterplatte 5 befindliche Hohlraum 3 dient als Sende- und Empfangs -Antenne . Ein zu der Sende- und Empfangs-Antenne gehörendes Strahlerelement 10 befindet sich in dem Hohlraum 3 und ist an der den elektrischen Schaltkreisen 4 gegenüberliegenden Seite der Leiterplatte 5 befestigt und mit einem nicht dargestellten Speisenetzwerk elektrisch kontaktiert. Das Speisenetzwerk besteht im einfachsten Fall z. B. aus einer
Streifenleitungsverzweigung, über die eine elektrische Verbindung zwischen der Antenne und Sender- bzw. Empfängerschaltkreisen hergestellt wird. In dem dargestellten Ausführungsbeispiel handelt es sich um eine Antenne mit einem einzigen Strahlerelement 10, das sowohl Radarstrahlen aussendet als auch empfängt. Abweichend davon können eine Sende- und eine Empfangsantenne getrennt voneinander ausgeführt sein. Dann würde der Hohlraum 3 in zwei Teilräume unterteilt, von denen jeder mit einem eigenen Strahlerelement bestückt wäre. Das Gehäuse 1 ist an der unteren Seite, dort wo Radarstrahlen ein- und austreten, geöffnet. Diese Öffnung ist mit einer für die Radarstrahlen durchgängigen dielektrischen Platte 11, welche die Funktion eines Radoms hat, verschlossen. Wenn die Sendeantenne und die Empfangsantenne voneinander getrennt in benachbarten Hohlräumen angeordnet wären, würde jeder dieser benachbarten Teilräume mit einer Öffnung versehen sein, die zweckmäßiger Weise mit einer dielektrischen Platte zu verschließen wären. Die Verbindung des Gehäuses 1 mit der dielektrischen Platte 11 lässt sich auf sehr unterschiedliche Weise realisieren. Verbindungsmittel können z. B. Schrauben, Nieten, Kleber, Lot oder dergleichen sein. Auch können an das Gehäuse 1 zusätzliche Befestigungsmittel für die dielektrische Platte 1 angeformt werden.
In der Figur 2 ist ein spezielles Ausführungsbeispiel eines Strahlerelements 10 perspektivisch unterhalb der Leiterplatte 5 dargestellt. Das Strahlerelement 10 besteht aus einem in etwa parallel zur Leiterplatte 5 ausgerichteten ebenen Abschnitt 12. Der ebene Abschnitt 12 kann eine rechteckige Form (wie in Figur 2 dargestellt) haben; sie kann aber auch eine runde, ovale oder ähnliche Form aufweisen. Um einen möglichst geringen fertigungstechnischen Aufwand zu erzielen, wird das Strahlerelement vorzugsweise als Blechstanzteil gefertigt.
An zwei gegenüberliegenden Rändern des ebenen Abschnitts 12 sind zwei Blechsegmente 13 und 14 abgewinkelt, die als Leitungsarme zur Ankopplung des Strahlerelements 10 an ein nicht dargestelltes Speisenetzwerk auf der Leiterplatte 5 und als Abstandhalter für den ebenen Abschnitt 12 über der Leiterplatte 5 dienen. Die umgebogenen Enden der Blechsegmente 13 und 14 dienen zur Auflage auf die Leiterplatte 5. An den Enden der abgewinkelten Blechsegmente
13 und 14 sind Kontaktstifte 15, 16 vorhanden, die in zugehörige Öffnungen 17, 18 in der Leiterplatte 5 einsteckbar und dort mit entsprechenden Leiterbahnen eines Speisenetzwerks kontaktierbar sind.
Durch diese Art der Verbindung zwischen dem Strahlerelement 10 und der Leiterplatte 5 wird nicht nur ein elektrischer Kontakt zu einem Speisenetzwerk hergestellt, sondern das Strahlerelement 10 wird auch auf der Unterseite der Leiterplatte 5 befestigt. Neben den Kontaktstiften 15 und 16 kann noch eine zusätzliche Lötfahne 19 (siehe am Ende des Blechsegments 13) an den Enden der Blechsegmente 13 und 14 vorgesehen werden, die auf einer Leiterbahn an der Unterseite der Leiterplatte 5 aufgelötet werden kann.
Durch die als Abstandhalter wirkenden Blechsegmente 13 und
14 wird der ebene Abschnitt 12 des Strahlelements 10 in einem gewissen Abstand über der ein Speisenetzwerk tragenden Leiterplatte 5 gehalten. Damit befindet sich zwischen dem ebenen Abschnitt 12 und der Leiterplatte 5 ein Dielektrikum mit sehr niedriger Permitivität , nämlich Luft, wodurch ein sehr breitbandiger Betrieb der Antenne möglich wird.
Eine Optimierung hinsichtlich der Bandbreite der Antenne kann dadurch erfolgen, dass, wie der Figur 2 zu entnehmen ist, der ebene Abschnitt 12 neben den Leitungsarmen 13 und 14 zungenartige Verlängerungen 20 bis 27 aufweist. In dem dargestellten Ausführungsbeispiel sind jeweils zwei Verlängerungen 20, 24; 21, 25; 22, 26; 23, 27 nebeneinander angeordnet. Mit den zwei nebeneinander angeordneten Verlängerungen wird eine Verbesserung der Anpassung der Antenne in Richtung tieferer Frequenzbereiche bewirkt. Abweichend von dem dargestellten Ausführungsbeispiel kann auch seitlich von den Leitungsarmen 13 und 14 jeweils nur eine Verlängerung 20, 21, 22, 23 vorgesehen werden. Auch sie allein bewirken eine die Bandbreite der Antenne verbessernde Anpassung. Wenn kein sehr breitbandiger Betrieb der Antenne erforderlich ist, kann auf alle Verlängerungen auch verzichtet werden.
Die Figur 2 zeigt, dass an jeder Ecke des ebenen Abschnitts 12 eine der Verlängerungen 24, 25, 26, 27 über dem ebenen Abschnitt 12 herausgebogen ist. Diese herausgebogenen Verlängerungen 24, 25, 26, 27, die wie federnde Zungen wirken, stützen das Strahlerelement 10 gegenüber der unter ihm liegenden dielektrischen Platte 11 ab (siehe Figur 1) . Dadurch erhält das Strahlerelement 10 im Hohlraum 3 eine definierte stabile Lage, so dass eine mögliche Schräglage des Strahlerelements im Gehäuse 1, wie sie z. B. aufgrund von Einbautoleranzen oder einer Ungenauigkeit bei der Montage entstehen kann, ausgeglichen wird.
Das Gehäuse 1 kann aus einem gestanzten und gebogenen Blech bestehen; es kann aber auch in Druckguss- bzw. Spritzgusstechnik hergestellt werden. Entweder ist das Material rein aus Metall oder aus einem metallisierten Kunststoff gefertigt. An das Gehäuse 1 können beispielsweise noch Steckerelemente oder andere für die komplette Montage des Radargeräts erforderliche Teile mit angeformt werden.
In der Figur 3 ist ein Ausschnitt einer mehrlagigen Leiterplatte 5 dargestellt. Um die verschiedenen Schichten dieser Leiterplatte 5 deutlich zu machen, ist die Leiterplatte 5 in einer Explosionsdarstellung gezeichnet. Die dargestellte Leiterplatte 5 besteht beispielsweise aus zwei Dielektrikumschichten 30 und 32. Auf der Oberseite der ersten Dielektrikumschicht 30 ist ein Innenleiter 34 und ein Außenleiter 35 einer koplanaren Leitung aufgebracht. Der Außenleiter 35 der koplanaren Leitung liegt üblicherweise auf Massepotential . Zwischen den beiden
Dielektrikumschichten 30 und 32 befindet sich die weitere ebenfalls auf Massepotential liegende leitende Schicht 6. Diese leitende Schicht 6 weist direkt unterhalb des auf der gegenüberliegenden Seite der ersten Dielektrikumschicht 30 liegenden Innenleiters 34 eine Aussparung 37 auf. Die zwischen den beiden Dielektrikumschichten 30 und 32 vorhandene leitende Schicht 6 ist über mehrere in die Dielektrikumschicht 30 eingebrachte Durchkontaktierungen 38 mit dem Außenleiter 35 der Koplanarleitung elektrisch verbunden.
Abweichend von dem in der Figur 3 dargestellten Ausführungsbeispiel einer Leiterplatte 5 kann auch eine mehr als zweilagige Leiterplatte bzw. auch nur eine einlagige Leiterplatte in Zusammenhang mit der weiter unten näher beschriebenen Übergangsleitung verwendet werden. Auch ist der in der Figur 3 dargestellte planare Leitungstyp, nämlich die Koplanarleitung, keine Voraussetzung für den Einsatz der Übergangslei ung. Für den Einsatz der nachfolgend beschriebenen Übergangsleitung kommt jede Art von auf einer Leiterplatte verlaufenden planaren Leitung (z.B. Mikrostreifenleitung, Schlitzleitung und dergleichen) in Frage .
In der Figur 3 ist in Explosionsdarstellung oberhalb der planaren Leitung 34, 35 eine Übergangsleitung 39 dargestellt. Die spezielle Aufgabe dieser Übergangsleitung 39 besteht darin, dass sie eine elektrische Verbindung, insbesondere für Hochfrequenzsignale, zwischen der planaren Leitung 34, 35 auf der Leiterplatte 5 und einem Schaltungsteil, dem Strahlerelement (Patch) 10 einer planaren Antenne herstellt. Das Strahlerelement 10 ist im Abstand über der Leiterplatte 5 angeordnet ist, da die Antenne für ihren breitbandigen Betrieb das Dielektrikum Luft zwischen der Leiterplatte 5 und ihrem Strahlerelement (Patch) 10 benötigt.
Die Übergangsleitung 39 besteht aus einem aus der Ebene der Leiterplatte 5 heraus gebogenen Leitungsarm 14. Der Leitungsarm 14 ist an seinem über der Leiterplatte 5 herausragenden Ende mit dem Strahlerelement 10 verbunden. An seinem mit der planaren Leitung 34 zu kontaktierenden Ende weist der Leitungsarm 14 drei Stifte 16,19 auf. Dabei sind zwei Stifte 16 senkrecht zu der Leiterplatte 5 orientiert. Dagegen ist der dritte Stift 19, der sich vorzugsweise zwischen den beiden senkrecht zur Leiterplatte 5 orientierten Stiften 16 befindet, parallel zur Ebene Leiterplatte 5 ausgerichtet, d.h. senkrecht zu den anderen beiden Stiften 16 abgewinkelt. Für die beiden senkrecht auf die Leiterplatte 5 ausgerichteten Stifte 16 des Leitungsarms 14 sind in den Dielektrikumschichten 30 und 33 Öffnungen 36, 361 und 40, 42 vorhanden, worin die Stifte 16 des Leitungsarms 14 eingesteckt werden können. Ebenfalls sind in dem Innenleiter 34 der Koplanarleitung auf der Dielektrikumschicht 30 Aussparungen 44 und 46 vorhanden, durch die die Stifte 16 in die Öffnungen 36,361,40 und 42 der Dielektrikumschichten 30 und 32 eindringen können.
Das Strahlerelement 10 besitzt, wie es beispielsweise in Figur 2 zu erkennen ist, zwei Übergangsleitungen 39, die über die Leitungsarme 13 beziehungsweise 14 eine mechanische und elektrische Verbindung des Strahlerelementes mit der Leiterplatte 5 der Anordnung gewährleisten.
Der in der Figur 4 dargestellte Querschnitt durch die Leiterplatte 5 zeigt eine darin eingesetzte Übergangsleitung 39 sowie einen Stift 16 am Leitungsarm 14, der den Innenleiter 34 der Koaxialleitung, die Dielektrikumschichten 30 und 32 und die dazwischenliegende leitende Schicht 6 durchdringt. In dieser Darstellung der Figur 4 wird auch deutlich, dass der dritte, waagerecht verlaufende Stift 19 auf dem Innenleiter 34 der Koplanarleitung aufliegt, wenn der Leitungsarm 14 in die Leiterplatte 5 eingesteckt ist. Nachdem die Übergangsleitung 39 in die Leiterplatte 5 eingesteckt ist, werden die Stifte 16,19 mit dem Innenleiter 34 verlötet. In der Figur 4 ist das nach dem Lötprozeß verbleibende Lot 43 angedeutet. Die Öffnungen 36,361,40 und 42 in den Dielektrikumschichten 30 und 32 können mit dem Innenleiter 34 auf der Oberseite der Leiterplatte 5 durchkontaktiert sein, womit sich eine sehr gute elektrische Verbindung zwischen der planaren Leitung 34 und dem Übergangsleiter 39 einstellt.
Für die elektrische Verbindung zwischen dem Leitungsarmen 13 beziehungsweise 14 der Übergangsleitungen 39 und der planaren Leitung 34, 35 kann auch auf den waagerecht ausgerichteten Stift 19 verzichtet werden. Abweichend von dem dargestellten Ausführungsbeispiel können am Leitungsarm 13 beziehungsweise 14 entweder nur ein oder auch mehr als zwei in die Leiterplatte 5 einsteckbare Stifte vorgesehen werden. Ebenso können auch mehrere waagerecht verlaufende, auf der planaren Leitung aufliegende Stifte 19 vorgesehen werden. Je nach Verlauf der planaren Leitung kann der waagerecht ausgerichtete Stift 19 nach vorne, wie in den Figuren 3 und 4 dargestellt, oder nach hinten gegenüber dem Leitungsarm 13 beziehungsweise 14 abgewinkelt sein, wie es beispielsweise in Figur 2 dargestellt ist.
Wie insbesondere der Seitenansicht einer Übergangsleitung 39 in Figur 4 zu entnehmen ist, verläuft der Leitungsarm 14 von seinem in die Leiterplatte 5 eingesteckten Ende her zunächst unter einem Winkel von ca. 45° zur Leiterplattenebene und geht dann in einen waagerechten Verlauf über. Mit dieser Form des Leitungsarms 14 des Ausführungsbeispiels gemäß Figur 3 beziehungsweise Figur 4 erhält man eine gute Anpassung der Ubergangsleitung 14 an die planare Leitung 34, 35 auf der Leiterplatte 5. Andere Formen für die Übergangs1eitungen 39 sind aber ebenso möglich, wie dies beispielsweise auch in der Figur 2 angedeutet ist.
Verbesserungen der Anpassung können über eine gezielte Dimensionierung der Breite des Leitungsarms 14 bzw. seines Abstands gegenüber der Oberfläche der Leiterplatte 5 erzielt werden. Auch kann die Breite des Leitungsarms 13 beziehungsweise 14 sich mit zunehmendem Abstand von der Leiterplattenoberfläche ändern, um damit eine Verbesserung der Anpassung zu erzielen, wie dies beispielsweise im Ausführungsbeispiel der Figur 2 dargestellt ist.
Die Übergangsleitungen 39, bestehend aus den Leitungsarmen 13 beziehungsweise 14 und den Stiften 15,16 und 19 ist vorzugsweise ein einstückiges Teil. Es kann z.B. aus einem Blech herausgestanzt und durch Biegen in seine endgültige Form gebracht werden. Auch kann die Übergangslei ung als einstückiges Guß- oder Preßteil hergestellt werden. Die Übergangsleitung 39 besteht entweder vollständig aus einem leitenden Metall oder aus einem Kunststoff, der mit einer leitenden Schicht überzogen ist.

Claims

Ansprüche
1. Radargerät, vorzugsweise zum Detektieren von in einer Wand eingeschlossenen Objekten, welches eine Sende- und Empfangs-Antennenanordnung, bestehend aus mindestens einem Hohlraum (3) mit einem darin angeordneten Strahlerelement (10) , und einem abgeschirmten Raum (2) für elektrische Schaltkreise (4) aufweist, wobei der abgeschirmte Raum (2) durch eine von einem Gehäuse (1) überdeckte Leiterplatte (5) gebildet ist, auf deren in das Gehäuseinnere weisenden Seite die Schaltkreise (4) aufgebracht sind und auf deren anderen Seite die Antennenanordnung (3, 10) installiert ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (1) so geformt ist, dass es sowohl den abgeschirmten Raum (2) für die Schaltkreise (4) als auch den mindestens einen Hohlraum (3) für das mindestens eine Antennen-Strahlerelement (10) bildet und dass die Leiterplatte (5) als abschirmende Trennwand zwischen den beiden Räumen (2, 3) in das Gehäuse (1) eingesetzt ist.
2. Radargerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass an das Gehäuse eine Schulter (7) angeformt ist, die als Auflage und zur Befestigung der Leiterplatte (5) dient.
3. Radargerät nach Anspruch 1 oder 2 , dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (1) an der der Leiterplatte (5) abgewandten Seite des mindestens einen Antennen- Hohlraums (3) mindestens eine Aus- bzw. Eintrittsöffnung für Radarstrahlen aufweist und dass diese Öffnung mit einer für die Radarstrahlen durchgängigen dielektrischen Platte (11) verschlossen ist.
4. Radargerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche , dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (1) einstückig ausgebildet ist.
5. Radargerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (1) aus Metall besteht .
6. Radargerät nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (1) aus einem metallisierten Kunststoff besteht.
7. Radargerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Leiterplatte (5) mindestens eine die Abschirmung zwischen beiden Räumen (2,3) bewirkende metallisierte Schicht (6) aufweist.
8. Radargerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das im Hohlraum (3) angeordnete Strahlerelement (10) der mindestens einen Antenne aus einem Blech geformt ist mit einem in etwa parallel zur Leiterplatte (5) ausgerichteten ebenen Abschnitt (12) , von dem an zwei gegenüberliegenden Rändern Blechsegmente (13,14) als Leitungsarme abgewinkelt sind, die als Übergangsleitungen (39) zur Ankopplung des Strahlelementes (10) an ein Speisenetzwerk auf der Leiterplatte (5) und als Abstandhalter für den ebenen Abschnitt (12) über der Leiterplatte (5) dienen.
9. Radargerät nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass an den Rändern des ebenen Abschnitts (12) des Strahlerelements (10) ein oder mehrere federnde Zungen (24, 25, 26, 27) angeordnet sind, die als Stützen für das Strahlerelement (10) gegenüber einer dieses abdeckenden, für Radarstrahlen durchgängigen dielektrischen Platte (11) dienen.
10. Radargerät nach Anspruch 1 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass das im Hohlraum (3) angeordnete Strahlerelement (10) der mindestens einen Antenne mittels der Übergangsleitungen (39) mit einer auf der Leiterplatte (5) aufgebrachten planaren Leitung (34,35) kontaktiert ist.
11.Radargerät nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Übergangsleitungen (39) Kontaktmittel (15,16) aufweist, die aus ein oder mehreren von einem Leitungsarm (13,14) der Übergangsleitungen (39) ausgehenden Stiften (15,16) bestehen, die im Wesentlichen senkrecht zur Leiterplattenebene orientiert sind und in darin vorhandene Öffnungen (36,361,40,42,44,46), einsetzbar und mit der planaren Leitung (34,35) kontaktierbar sind.
12. Radargerät nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass zu den Kontaktmitteln (15,16) mindestens ein weiterer vom Leitungsarm (13,14) ausgehender Stift (19) gehört, der gegenüber dem (den) anderen Stift (en) (15,16) senkrecht abgewinkelt ist, so dass er sich beim Einsetzen des Leitungsarms (13,14) in die Leiterplatte (5) auf eine Leiterbahn (34) der planaren Leitung (34,35) legt und damit kontaktierbar ist.
13. Radargerät nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass am Leitungsarmen (13,14) der Übergangsleitungen (39) zwischen zwei in Öffnungen (36,361,40,42,44,46) der Leiterplatte (5) einsteckbaren Stiften (15 bzw. 16) mindestens ein ihnen gegenüber senkrecht abgewinkelter Stift
(19) vorhanden ist.
14. Radargerät nach einem der Ansprüche 10 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Leitungsarme (13,14) der Übergangsleitungen (39) mit den Kontaktmitteln (15,16,19) als ein einstückiges, vorzugsweise aus einem Blech gefertigtes Teil ausgebildet sind.
15. Radargerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche 10 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrische und mechanische Verbindung zwischen der Leiterplatte (5) und einer im Abstand über der Leiterplatte (5) angeordneten planaren Antenne (10) durch die Übergangsleitungen 39 herstellt wird.
EP02708173A 2001-02-03 2002-01-26 Integrierte schaltung für ein radargerät in hermetisch abgeschlossenem gehäuse mit einer aus einem blech-biegeteil geformten patch-antenne Withdrawn EP1410062A2 (de)

Applications Claiming Priority (5)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE10104862 2001-02-03
DE2001104862 DE10104862A1 (de) 2001-02-03 2001-02-03 Übergangsleitung
DE10104865 2001-02-03
DE10104865 2001-02-03
PCT/DE2002/000273 WO2002063334A2 (de) 2001-02-03 2002-01-26 Integrierte schaltung für ein radargerät in hermetisch abgeschlossenem gehäuse mit einer aus einem blech-biegeteil geformten patch-antenne

Publications (1)

Publication Number Publication Date
EP1410062A2 true EP1410062A2 (de) 2004-04-21

Family

ID=26008404

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
EP02708173A Withdrawn EP1410062A2 (de) 2001-02-03 2002-01-26 Integrierte schaltung für ein radargerät in hermetisch abgeschlossenem gehäuse mit einer aus einem blech-biegeteil geformten patch-antenne

Country Status (3)

Country Link
US (1) US7180440B2 (de)
EP (1) EP1410062A2 (de)
WO (1) WO2002063334A2 (de)

Families Citing this family (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102004007315A1 (de) 2004-02-14 2005-08-25 Robert Bosch Gmbh Nahbereichsradar mit Mehrfachsensorik zur Ortung von in einem Medium eingeschlossenen Objekten
WO2006103761A1 (ja) * 2005-03-30 2006-10-05 Fujitsu Limited レーダー装置
DE102005019239A1 (de) * 2005-04-26 2006-11-09 Hilti Ag Detektor für eingebettete längliche Objekte
JP2006332784A (ja) * 2005-05-23 2006-12-07 Alps Electric Co Ltd 平面アンテナ装置
JP4286855B2 (ja) * 2006-09-07 2009-07-01 株式会社日立製作所 レーダ装置
DE102007034329A1 (de) * 2007-07-24 2009-01-29 Robert Bosch Gmbh Radarvorrichtung
US7830301B2 (en) * 2008-04-04 2010-11-09 Toyota Motor Engineering & Manufacturing North America, Inc. Dual-band antenna array and RF front-end for automotive radars
EP2128649A1 (de) 2008-05-28 2009-12-02 Leica Geosystems AG Radar-Messvorrichtung mit einer planaren Antennenanordnung
KR101442475B1 (ko) * 2012-03-08 2014-09-23 주식회사 한라홀딩스 레이더 장치
PL3586399T3 (pl) * 2017-03-10 2021-09-06 Proceq Sa Urządzenie do elektromagnetycznego sondowania próbki
CN107591620A (zh) * 2017-08-30 2018-01-16 上海摩软通讯技术有限公司 芯片及其终端设备
DE102018203106A1 (de) * 2018-03-01 2019-09-05 Conti Temic Microelectronic Gmbh Radarsystem zur Umfelderfassung eines Kraftfahrzeugs mit einer Kunststoffantenne
DE102018105702A1 (de) * 2018-03-13 2019-09-19 HELLA GmbH & Co. KGaA Radareinrichtung, insbesondere für ein Kraftfahrzeug
CN113308848B (zh) * 2020-02-26 2024-07-23 重庆海尔滚筒洗衣机有限公司 洗衣机
LU102493B1 (de) 2021-01-18 2022-07-18 Mecorad Gmbh Messvorrichtung und Verfahren zur Messung elektromagnetischer Wellen

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0660135A2 (de) * 1993-12-23 1995-06-28 Trw Inc. Radarsignalverarbeitungssystem
US5680139A (en) * 1994-01-07 1997-10-21 Millitech Corporation Compact microwave and millimeter wave radar
EP0978729A2 (de) * 1998-08-07 2000-02-09 Hitachi, Ltd. Hochfrequenz-Sende-Empfangsvorrichtung für Fahrzeug-Radarsysteme

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE4130493A1 (de) 1991-09-13 1993-03-18 Ant Nachrichtentech Antennenstrahler
JPH06152237A (ja) * 1992-10-29 1994-05-31 Nippon Avionics Co Ltd パッチアンテナ装置
FR2701168B1 (fr) * 1993-02-04 1995-04-07 Dassault Electronique Dispositif d'antenne microruban perfectionné notamment pour récepteur hyperfréquence.
US5774091A (en) 1993-04-12 1998-06-30 The Regents Of The University Of California Short range micro-power impulse radar with high resolution swept range gate with damped transmit and receive cavities
DE19535962C1 (de) * 1995-09-27 1997-02-13 Siemens Ag Dopplerradarmodul
KR100322385B1 (ko) 1998-09-14 2002-06-22 구관영 엘-모양과 유-모양 접지면을 갖는 광대역 패치 안테나
WO2001002818A1 (en) * 1999-07-02 2001-01-11 Saab Marine Electronics Ab Method and device for liquid level measurement by means of radar radiation
DE60119335T2 (de) * 2000-08-16 2007-04-12 Raytheon Company, Waltham Hochintegrierter mehrstrahliger millimeterwellensensor auf einem einzelnem träger

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0660135A2 (de) * 1993-12-23 1995-06-28 Trw Inc. Radarsignalverarbeitungssystem
US5680139A (en) * 1994-01-07 1997-10-21 Millitech Corporation Compact microwave and millimeter wave radar
EP0978729A2 (de) * 1998-08-07 2000-02-09 Hitachi, Ltd. Hochfrequenz-Sende-Empfangsvorrichtung für Fahrzeug-Radarsysteme

Also Published As

Publication number Publication date
WO2002063334A2 (de) 2002-08-15
US20050128122A1 (en) 2005-06-16
WO2002063334A3 (de) 2002-12-27
US7180440B2 (en) 2007-02-20

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE102006038528B3 (de) Abstimmbare Antenne planarer Bauart
EP2050165B1 (de) Antennenanordnung, insbesondere für eine mobilfunk-basisstation
DE102005060648B4 (de) Antennenvorrichtung mit für Ultrabreitband-Kommunikation geeigneten Strahlungseigenschaften
DE69431277T2 (de) Tragbares Funkgerät mit Diversityempfänger
EP3104455B1 (de) Dipolförmige strahleranordnung
DE10104862A1 (de) Übergangsleitung
EP3244483B1 (de) Schirmgehäuse für hf-anwendungen
EP1410062A2 (de) Integrierte schaltung für ein radargerät in hermetisch abgeschlossenem gehäuse mit einer aus einem blech-biegeteil geformten patch-antenne
DE60128843T2 (de) Mikrostreifenleiter und damit versehene Mikrowellenvorrichtung
DE10350034A1 (de) Antennenanordnung insbesondere für Radaranwendungen bei Kraftfahrzeugen
DE112018007422B4 (de) Wellenleiter-schlitzgruppenantenne
DE102014011514A1 (de) Kapazitiv geschmiertes Gehäuse, insbesondere kapazitiv geschmiertes Komponenten-Gehäuse für eine Antenneneinrichtung
DE10353686A1 (de) Symmetrische Antenne in Schichtbauweise
EP2494655B1 (de) Antennenanordnung zur übertragung von signalen
EP3293814B1 (de) Schaltungssubstrat und elektronisches höchstfrequenz-bauteil
DE69835664T2 (de) Mikrostreifenleiterverteilungsarray für gruppenantenne und eine solche gruppenantenne
DE60019412T2 (de) Antenne mit vertikaler polarisation
EP1370886B1 (de) Antenne mit koplanarem speisenetzwerk zum senden und/oder empfangen von radarstrahlen
EP1006608B1 (de) Mehrlagige Antennenanordnung
DE69422022T2 (de) Antenneneinheit
WO2001017061A1 (de) Multiband-antenne
EP3588672B1 (de) Leiterplatte aus einer bestückungsfläche für elektronische bauteile und einer platinenantenne
EP0886887B1 (de) Planarer strahler
DE60301699T2 (de) Kompakte Streifenleiterantenne mit einer Anpassungsanordnung
WO2001003243A1 (de) Baugruppe mit einer antenne

Legal Events

Date Code Title Description
PUAI Public reference made under article 153(3) epc to a published international application that has entered the european phase

Free format text: ORIGINAL CODE: 0009012

17P Request for examination filed

Effective date: 20031125

AK Designated contracting states

Kind code of ref document: A2

Designated state(s): AT BE CH CY DE DK ES FI FR GB GR IE IT LI LU MC NL PT SE TR

17Q First examination report despatched

Effective date: 20060627

APBK Appeal reference recorded

Free format text: ORIGINAL CODE: EPIDOSNREFNE

APBN Date of receipt of notice of appeal recorded

Free format text: ORIGINAL CODE: EPIDOSNNOA2E

APBR Date of receipt of statement of grounds of appeal recorded

Free format text: ORIGINAL CODE: EPIDOSNNOA3E

APAF Appeal reference modified

Free format text: ORIGINAL CODE: EPIDOSCREFNE

APBT Appeal procedure closed

Free format text: ORIGINAL CODE: EPIDOSNNOA9E

GRAP Despatch of communication of intention to grant a patent

Free format text: ORIGINAL CODE: EPIDOSNIGR1

INTG Intention to grant announced

Effective date: 20140117

STAA Information on the status of an ep patent application or granted ep patent

Free format text: STATUS: THE APPLICATION IS DEEMED TO BE WITHDRAWN

18D Application deemed to be withdrawn

Effective date: 20140528