JP2023010664A - 自動車の周囲環境検出レーダシステム - Google Patents

Abstract

【課題】レーダアンテナ、特に導波管アンテナの、低コストで同時に公差が小さい統合が可能である、自動車の周囲環境検出レーダシステムを展開すること。【解決手段】レーダ信号を送信および／または受信するためのアンテナ（１４０）と、少なくとも１つの高周波部品（１１０）と、高周波信号を送信および／または受信するための要素（１１１）とを備えた基板（１０５）とを有する、自動車の周囲環境検出レーダシステムにおいて、少なくとも１つの取付要素（２００）が基板（１０５）上に／基板（１０５）に配置されており、アンテナ（１４０）は少なくとも１つの接続要素（１４５）を有し、アンテナ（１４０）が少なくとも１つの取付要素（２００）上にスライドすることによって基板（１０５）に取り付け可能であり、同時に位置決め可能であるように、接続要素（１４５）が取付要素（２００）と協働することを特徴とするレーダシステム。【選択図】図１

Description

本発明は、
－ レーダ信号を送信および／または受信するためのアンテナと、
－ 少なくとも１つの高周波部品と、高周波信号を送信および／または受信するための要素とを備えた基板と、
を有する自動車の周囲環境検出レーダシステムに関する。

自律型車両、半自律型車両は、車両の周囲環境を検出する少なくとも１つのセンサシステムによって制御される。センサシステムのセンサデータに応じて、例えば、駐車スペース、道路コース、他の道路利用者または障害物が検知され、および／または、走行軌道が決定され、または、対応する制御コマンドが算出され、制御コマンドが車両のアクチュエータに転送される。車間距離制御装置（ａｄａｐｔｉｖｅ ｃｒｕｉｓｅ ｃｏｎｔｒｏｌ）のような快適機能だけでなく、例えば緊急ブレーキアシストのような安全機能も車両に実装されている。この際、特にレーダセンサが使用されている。このようなセンサの主な利点は、物理量を直接測定することであり、例えばビデオカメラで記録された画像を解釈することではない。

レーダセンサは、高周波のレーダビームを、アンテナ構造を介して送信し、物体から反射したビームを受信する。ここで、検出される物体は静止しているものまたは移動しているものがあり得る。受信したレーダビームから、物体までの距離と方向（角度）を算出することができる。さらに、レーダセンサに対する物体の相対速度を算出することができる。一般的なレーダセンサは、７６～８１ＧＨｚの周波数帯で動作する。

プリント回路基板ベースのアンテナに加えて、導波管アンテナがアンテナとして使用されることが増えている。このような導波管アンテナの統合、すなわち位置決めや取り付けは、通常、複数のねじを使って行われる。このような統合は、組み立ての際に大きなコストを発生させる。

本発明の課題は、レーダアンテナ、特に導波管アンテナの、低コストで同時に公差が小さい統合が可能である、冒頭に述べた種類の自動車の周囲環境検出レーダシステムを展開することである。

上記の課題は、本発明によれば、
－ 少なくとも１つの取付要素が基板上に／基板に配置されており、
－ アンテナが少なくとも１つの接続要素を有し、
－ アンテナが少なくとも１つの取付要素上にスライドすることによって基板に取り付け可能であり、同時に位置決め可能であるように、接続要素が取付要素と協働することによって解決される。

基板上／基板に取付要素を配置すること、および、アンテナがスライドすることによって位置決め可能であり、取り付け可能であるように取付要素と協働する少なくとも１つの接続要素を備えるアンテナによって、簡単な方法で組立可能なアンテナを備える頑強なレーダセンサを製造することが可能になる。

本発明の有利な態様によれば、少なくとも１つの取付要素は爪要素であり、少なくとも１つの接続要素は、爪要素のばね付勢された爪に挿入され、爪によって保持されたピンであることが企図されている。すなわち、アンテナのピン、または以下に略してアンテナモジュールとも呼ばれるものが爪要素に挿入され、爪要素がピンをいわば爪で引っ掛けることによって、摩擦結合が発生する。この種の取り付けは、ねじ止め、接着などの追加の組み立てステップなしに、低コストで簡単なアンテナの組み立てを可能にする。アンテナモジュールは組み立ての際にブロックまで接合できるため、プリント回路基板から導波管への高周波の入力点の公差チェーンは非常に小さく、プリント回路基板およびアンテナの形状偏差のみに限定される。公差補償は、爪要素のピンのガイド長によって行われる。

本発明の有利な態様によれば、取付要素は、基板の開口部に配置されている。
ここで、取付要素は、基板のアンテナの反対側に配置されていてもよい。
しかし、取付要素は、基板のアンテナに面する側に配置されていてもよい。

原則的に、取付要素は、異なる方法で基板上／基板に取り付けてもよい。本発明の特に有利な態様は、取付要素は表面実装部品はんだ付け工程によって基板上に取り付けられていることを企図する。

取付要素は、金属、プラスチックのいずれか１つの材料からなり得る。
好ましくは、アンテナを基板上に取り付けるために、複数の取付要素と複数の接続要素が設けられていることが企図されている。

アンテナは、好ましくは導波管アンテナである。

本発明に係るレーダシステムの概略側面図である。 本発明に係る爪要素の形態の取付要素の概略等角図である。 本発明に係る取付要素の基板への様々な配置方法を示す図である。 本発明に係る取付要素の基板への様々な配置方法を示す図である。 本発明に係る取付要素の基板への様々な配置方法を示す図である。 本発明に係る取付要素の基板への様々な配置方法を示す図である。 本発明に係る取付要素の基板への他の配置方法を示す図である。 本発明に係る取付要素の基板への他の配置方法を示す図である。

以下に、図を参照しながら、本発明を例示的に説明する。
図１では、自動車の周囲環境検出レーダシステムが側面断面図において示されている。このレーダシステムは、基板１０５が配置されている筐体１０１を有する。基板１０５には高周波部品１１０が配置されており、この高周波部品１１０は熱界面材料（ＴＩＭ）１１２の層を介して放熱用ヒートシンク１１４に接続されている。コネクタ要素１２０は、基板上に配置された回路装置を、外部からアクセス可能な回線等に接続する。図１にさらに示されているように、例えば銅パッド１１１の形態の導電性通路を、高周波部品１１０から基板１０５に配置された対応する開口部（ビア）を通ってアンテナ１４０に案内することができる。アンテナ１４０は、例えば、図１に概略的に示されているように、導波管アンテナとして構成されている。アンテナ１４０は、前面がレドーム１５０で終端している。レーダ信号１４２は、導波管１４１を通りレドーム１５０を介して外部に放射される。

図１からさらにわかるように、アンテナ１４０は、例えば２つのピン１４５を有する。これらのピン１４５は、基板１０５の対応する開口部１０９に配置されている取付要素２００に係合する。これらの取付要素２００は、図２に示されているように、例えばピン１４５の方向にチューリップ状に開口した爪２１２を有する爪要素として形成されていてもよい。爪要素の形態の取付要素２００は、例えば、はんだ面２２０を介した表面実装部品はんだ付け工程によって基板１０５上に取り付けられてもよい。この場合、取付要素は、表面実装部品はんだ付け工程において、ピックアンドプレースによって基板１０５上に組み付けられ、続いて、リフロー工程において、材料結合式に基板１０５に接続される。

ここで、プリント回路基板からの高周波の入力は、空気（パッケージ内のランチャ）を介して行ってもよく、図１に示されるように、上記の銅パッド１１１を介して行ってもよい。高周波チップとも呼ばれる高周波部品１１０の位置は重要でないため、高周波部品１１０は、アンテナ側に位置決めしても、図１に示すように、アンテナ１４０の反対側に位置決めしてもよい。アンテナ１４０の反対側に位置決めする場合、高周波は、上記のビアおよび例えば銅パッド１１１を用いて、基板またはプリント回路基板１０５を介して案内される。原理的には、これらを介してアンテナパッケージから周波が直接放射されるプリント回路基板１０５の孔も考えられる。

図３では、基板１０５への取付要素２００の取り付けの異なる変形例が概略的に示されている。図３ａおよび図３ｂに示されているように、取付要素２００は、例えば、上記の表面実装部品はんだ付け技術によって、基板１０５のアンテナ１４０の反対側で、基板１０５の対応する開口部１０９に取り付けられてもよい。ここで、図３ａに示される実施形態が図３ｂに示される実施形態と異なるのは、図３ａにおいて、取付要素が基板１０５の開口部１０９に挿入され、挿入されている限りは金属経路を形成する点である。図３ｂに示される実施形態では、これは該当しない。ここで、取付要素２００は基板１０５の表面に着座し、ピン１４５は基板１０５のアンテナ１４０の反対側で、取付要素２００の対応する爪２１２に係合する。図３ｃおよび図３ｄに示される実施形態では、取付要素２００は、基板１０５のアンテナ１４０に面する側に配置されており、図３ｃに示される実施形態は、ここでも開口部１０９に係合し、係合している限りはピン１４５が案内されている導電チャネルを開口部１０９に形成する、取付要素２００を示す。これに対し、図３ｄに示される実施形態では、開口部１０９に係合し、取付ピン１４５を案内するこのような導電性チャネルは省略している。

図４ａおよび図４ｂでは、アンテナ１４０をプリント回路基板１０５上に取り付ける他の実施形態が示されている。これらの実施形態では、プリント回路基板１０５の開口部は省略される。例えば、取付要素２００は、表面実装部品はんだ付け工程によって、プリント回路基板１０５の上側、この場合、プリント回路基板１０５のアンテナ１４０に面する側に取り付けられている。図４ａに示される爪２１１を備える爪要素２００の実施形態は、ピン１４５のガイドを有さないが、それに反して図４ｂに示される実施形態は、爪２１１の反対側かつプリント回路基板１０５に面する側にピン１４５のガイド２３０を有する。

上述した自動車の周囲環境検出レーダシステムの利点は、アンテナ１４０を非常に簡単な方法でプリント回路基板１０５／プリント回路基板１０５上に組み立てられることである。構造軸（ｚ平面、図では基板１０５からアンテナ１４０に向かう方向に相当する）における位置決め精度は、組立工程で導波管アンテナ１４０をプリント回路基板１０５とブロック上で接合することにより達成される。そこで発生するピン１４５と爪要素２１１との爪による引っ掛かりにより、導波管アンテナ１４０がプリント回路基板１０５上へ固定的に着座する。

取付要素２００自体は、プラスチックまたは金属、または他の材料からなり得る。

１０１ 筐体
１０５ 基板
１０９ 開口部
１１０ 高周波部品
１１１ 銅パッド
１１２ 熱界面材料（ＴＩＭ）
１１４ 放熱用ヒートシンク
１２０ コネクタ要素
１４０ アンテナ
１４１ 導波管
１４２ レーダ信号
１４５ ピン
１５０ レドーム
２００ 取付要素
２１１ 爪
２１２ 爪
２２０ はんだ面
２３０ ガイド

Claims (9)

1. － レーダ信号を送信および／または受信するためのアンテナ（１４０）と、
   － 少なくとも１つの高周波部品（１１０）と、高周波信号を送信および／または受信するための要素（１１１）とを備えた基板（１０５）と
   を有する、自動車の周囲環境検出レーダシステムにおいて、
   － 少なくとも１つの取付要素（２００）が前記基板（１０５）上に／前記基板（１０５）に配置されており、
   － 前記アンテナ（１４０）が少なくとも１つの接続要素（１４５）を有し、
   － 前記アンテナ（１４０）が少なくとも１つの取付要素（２００）上にスライドすることによって前記基板（１０５）に取り付け可能であり、同時に位置決め可能であるように、前記接続要素（１４５）が前記取付要素（２００）と協働する
   ことを特徴とするレーダシステム。
2. 前記少なくとも１つの取付要素（２００）が爪要素であり、前記少なくとも１つの接続要素が、前記爪要素（２００）のばね付勢された爪（２１１）に挿入され、前記爪（２１１）によって保持されたピン（１４５）であることを特徴とする、請求項１に記載のレーダシステム。
3. 前記少なくとも１つの取付要素（２００）が、前記基板（１０５）の開口部（１０９）に配置されていることを特徴とする、請求項１または２に記載のレーダシステム。
4. 前記少なくとも１つの取付要素（２００）が、前記基板（１０５）の前記アンテナ（１４０）の反対側に配置されていることを特徴とする、請求項１から３のいずれか一項に記載のレーダシステム。
5. 前記取付要素（２００）が、前記基板（１０５）の前記アンテナ（１４０）に面する側に配置されていることを特徴とする、請求項１から３のいずれか一項に記載のレーダシステム。
6. 前記取付要素（２００）が、表面実装部品はんだ付け工程によって前記基板（１０５）上に取り付けられていることを特徴とする、請求項１から５のいずれか一項に記載のレーダシステム。
7. 前記取付要素（２００）が、金属、プラスチックのいずれか１つの材料からなることを特徴とする、請求項１から６のいずれか一項に記載のレーダシステム。
8. 複数の取付要素（２００）と複数の接続要素（１４５）が設けられていることを特徴とする、請求項１から７のいずれか一項に記載のレーダシステム。
9. 前記アンテナ（１４０）が、導波管アンテナであることを特徴とする、請求項１から８のいずれか一項に記載のレーダシステム。
   

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