WO2002050952A1

WO2002050952A1 - Antennenanordnung

Info

Publication number: WO2002050952A1
Application number: PCT/DE2001/004726
Authority: WO
Inventors: Frank Gottwald; Klaus Voigtlaender; Tore Toennesen; Andreas Moeller; Jens Haensel
Original assignee: Robert Bosch Gmbh
Priority date: 2000-12-20
Filing date: 2001-12-18
Publication date: 2002-06-27
Also published as: EP1346441B1; US20040113840A1; DE50109328D1; EP1346441A1; JP2004516734A; DE10063437A1; US7012569B2

Abstract

Die vorliegende Erfindung schafft Antennenanordnung (1), insbesondere zur Abstands- oder Geschwindigkeitsermittlung zwischen Kraftfahrzeugen, mit Einrichtungen (2) zum Empfangen oder Senden von Signalwellen; einem unterhalb der Einrichtungen (2) angeordneten mehrlagigen Träger (5); einer ersten sich auf Masse befindlichen Potentialfläche (4), die auf der den Einrichtungen (2) zugewandten Oberfläche des Trägers (5) angeordnet ist; in der ersten Potentialfläche angeordneten Kopplungseinrichtungen (3); möglichst nahe unterhalb der ersten Potentialfläche (4) angeordneten elektrischen Verbindungschnitten (7); und mit einer unterhalb der Verbindungsabschnitte angeordneten zweiten sich auf Masse befindlichen Potentialfläche (10).

Description

Antennenanordnung

STAND DER TECHNIK

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Antennenanordnung und insbesondere eine schlitzgekoppelte Antennenanordnung zur Abstands- oder Geschwindigkeitsermittlung zwischen Kraftfahrzeugen.

Obwohl auf beliebige Anwendungsgebiete im Antennenbereich anwendbar, werden die vorliegende Erfindung sowie die ihr zugrundeliegende Problematik in bezug auf eine Antennenanordnung an Bord eines Kraftfahrzeuges für eine Abstandsoder Geschwindigkeitsermittlung zwischen Kraftfahrzeugen erläutert .

Es sind bereits Systeme bekannt, bei denen die Entfernung und die Geschwindigkeiten mittels Radar (Mikrowellen) , insbesondere eines Nahbereichsradars gemessen werden. Dafür finden bisher u.a. Strahlerflächen-Antennenanordnungen (Patch-Antennen) Anwendung, bei denen Strahlerflächen (Patches) direkt auf Substratmaterialien oder über Schaummaterialien angebracht werden. Die Srrahlerflachen werden entweder auf der Antennenseite durch Zuleitungen oder durch Koppelschlitze angeregt. Die Zuleitungen können dabei auf einem weiteren, meist verschiedenen Material untergebracht sein, wobei die einzelnen Lagen bzw. Schichten mit- und u- bereif-ander verbunden werden m ssen. Allerdings weisen diese Ar-tεr.r-er-ancrdr.ur-gen der- Nacnteil auf, dass die relative Justage und die genaue Positionierung der einzelnen Materi- alschichten höchst kompliziert und schwierig durchfuhrbar sind.

Des weiteren sind dem Anmelder Antennenanordnungen bekannt, die gemäß einer sog. Triplate-Technologie hergestellt sind, wobei elektrische Verbindungsabschnitte zwischen zwei Metallisierungen angeordnet sind. Solche Antennenanordnungen bestehen beispielsweise aus einzelnen gelöcherten Metallplatten, Folien mit Antennenstrukturen bzw. Zuleitungen und aus Schaumzwischenlagen. Die einzelnen Lagen werden beispielsweise durch Verschraubung zusammengesetzt und gegen ein Verrutschen gesichert. Aufgrund der recht komplizierten Ausbildung und des daf r benotigten aufwendigen Fertigungs- prozesses sind solche Antennenanordnαngen recht kos spie- lig.

Eine weitere, dem Anmelder bekannte .Antennenanordnung ist auf einer laminierten Leiterplatte, bestehend aus beispielsweise einem FR4-Substrat aufgebaut. Über der Leiter- platte ist ein sog. Softboard auflaminiert , wobei auf der einen Seite des Softboards Koppelschlitze vorgesehen sind. Es wird eine Flache aus dem FR4-Substrat ausgefrast, ein Schaummaterial m diese ausgefraste Flache eingelegt und die metallischen Strahlerflachen bzw. Patches be spielswei- se mittels einem Films darauf befestigt weist den Nachteil auf, dass ein aufwendiges Herstellungsverfahren notwendig ist, da Löcher ausgεfräst und Schaumstoffe eingesetzt werden müssen.

Zusätzlich treten bei allen bekannten Anordnungen Störstrahlungen durch beispielsweise Prozessortakte, Abstrah- lung von Bauelementen etc. außerhalb der Nutzfrequenz auf und diese können nur schwer verhindert werden. Zusätzlich werden durch beispielsweise Zuführleitungen erhebliche Anteile der elektromagnetischen Nutzstrahlung in unerwünschte Richtungen, beispielsweise in Richtung des Kraftfahrzeugrahmens oder -motors, abgestrahlt und können unvorteilhaft auf dort vorhandene Bauteile einwirken.

Die der vorliegenden Erfindung zugrundeliegende Problematik besteht also allgemein darin, eine Antennenanordnung zu schaffen, die eine kompakte Bauform aufweist und eine e- lektromagnetische Abstrahlung in unerwünschten Richtungen verringert.

VORTEILE DER ERFINDUNG

Die erfindungsgemäße Antennenanordnung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 oder 2 weist gegenüber den bekannten Ansätzen den Vorteil auf, dass der Herstellungsprozess erleichtert, ein kompakterer Sensor und eine gute Abschirmung der elektromagnetischen Energie bzw. -"wellen in unerwünschten Abstrahlrichtungen geschaffen wird. Durch entsprechende -Anordnung der elektrischen Verbmdungsabschnitte möglichst nahe unterhalb der ersten Potential- flache innerhalb des mehrlagigen Tragers zwischen der ers- ten Potentialflache und der zweiten Potentialflache wird eine kompakte und einfach herzustellende Antenner-anordnung geschaffen. Durch entsprechende Anordnung der Verbindungsabschnitte möglichst nahe unterhalb der ersten Potentialflache kann der Großteil der elektromagnetischen Strahlung über die Verbindungsabschnitte nach oben durch die Kopp- lungsemrichtungen gezwungen werden, wobei nach unten m Richtung der zweiten Potentialflache hm durch dieselbe eine Abschirmung erfolgt und somit eine geringe Abstrahlung unterhalb der Antennenanordnung auftritt.

In den Unteranspruchen finden sich vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen der m Anspruch 1 oder 2 angegebenen Antennenanordnung .

Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung ist j eweils mindestens eine Kopplungseinrichtung m einem vorbestimmten Abstand unterhalb einer Sende- und Empfangseinrichtung angeordnet .

Gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung ist mindestens eine Lage des Tragers zwischen den Kopplungsemrich- tungen und den Verbindungsabschnitten angeordnet . Gemäß einer weiteren bevorzugten ^"Weiterbildung ist mindestens eine Lage des Tragers zwischen den Verbmdur-σsab- sch itten und der zweiten Potentialflache vorgesehen.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung besitzt die mindestens eine Lage des Tragers zwischen den Kopplungsem- richtungen und den Verbmdungsabschnitten eine geringere Dicke als die mindestens eine Lage zwischen den Verbindungsabschnitten und der zweiten Potentialflache. Vorteil- haft weist die mindestens eine Lage des dielektrischen Tr gers zwischen den Kopplungse richtungen und den Verbindungsabschnitten etwa die Hälfte oder ein Drittel der Dicke der mindestens einen Lage zwischen den Zufuhrleitungen una der zweiten Masseebene auf. Da herstellungstechnisch vcr- teilhaft Schichten mit einer Dicke von etwa 150 μm hergestellt werden, und sich diese Dimensionen gunstig auf das Resonanzverhalten der Anordnung auswirken, kann der Trager aus einzelnen Schichten dieser Dicke hergestellt werden. Jedoch sind die Schichtdicken und die Anzahl der einzelnen Schichten darauf nicht beschrankt und können auf vielfaltige Weise modifiziert werden.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung sind die Sende- und/oder Empfangseinrichtungen als rechtwinklige Strahlerflachen (Patches) ausgebildet. Diese Patches bilden einen vorteilhaften und leicht herzustellenden Resonator.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung besteht der mehrlagige dielektrische Trager aus einer Niedrig- Temperatur-Keramik (LTCC) . Diese Keramik besitzt eine hohe Dielektrizitätskonstante, wobei kompakte Sensoren gebildet werden, die aus einem einzigen Materials stem bestehen. LTCC ist außerdem der Ausdehnung von Silicium angepasst und es Können schon bei niedrigen Temperaturen (ca. 900°C) mehrere Lagen mit entsprechenden Strukturen darauf kompakt zu- sammengebrannt werden.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung sind die Strahlereinrichtung m Reihen einem bestimmten Abstand voneinander beabstandet. Durch eine entsprechende Anordnung kann eine gewünschte Richtcharakteristik bzw. Abstrahlrichtung, -leistung etc. erzielt werden.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung sind d e Kopplungseinrichtungen als Koppelschlitze ausgebildet. Die Koppelschlitze sorgen für eine elektromagnetische Anregung der Strahlerflachen. Die Koppelschlitze sind vorteilhaft durch Atzen der ersten Masseebene gebildet und jeweils it- tig unterhalb einer Strahlerflache angeordnet, wobei sie sich jeweils ungefähr über die Breitseite einer Strahlerflache erstrecken. Die Auslegungen der entsprechenden Masse sind dem gewünschten Resonanzverhalten anzupassen.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung sind d e Zufuhrleitungen senkrecht zu den Kopplungsschlitzen einer Tragerebene ausgebildet. Allerdings können die Kopplungsemrichtungen auch zwischen verschiedenen Tragerebenen an- geordnet se n, wodurch Störungen untereinander verringert werden .

Gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung umfasst die -Antennenanordnung Durchkontaktierungen f r eine Abschirmung elektromagnetischer Strahlungen in einen bestimmten Bereich, wobei die Durchkontaktierungen parallel zueinander und senkrecht zur Lagenebene des dielektrischen Trägers, insbesondere zwischen zwei Masseebenen, angeordnet sind. Die Durchkontaktierungen sind ferner vorteilhaft in einem kleineren Abstand als die Wellenlange der abzuschirmenden Strahlung zur Bildung von Abschirmkammern voneinander beabstandet.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung sind die Strahlereinrichtungen auf einem geeigneten Schaummaterial angebracht .

Gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung sind die Strahlereinrichtungen an einem Gehausedeckel der -Anordnung angebracht. Dadurch entsteht eine kompakte Antennenanordnung aus lediglich zwei Teilen, einer Tragerplatte und einem Deckel, auf dem die Strahlereinrichtungen angebracht sind.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung sind d e Zu- fuhrleitungen jeweils durch mindestens eine Kontaktemπch- tung mit einer auf einer Oberflache des Tragers angeordneten Speisenetzwerkeinrichtung elektrisch verbunden. Dadurch werden Zuleitungen zwischen Schichten des Trägers durch eine gemeinsame einfach aufzubringende Speisenetzwerkeinrichtung angesteuert. Die Speisenetzwerkeinrichtung uss jedoch nicht zwingend auf der Oberfläche angebracht sein.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung bestehen die Strahlereinrichtungen, die Potential flächen, die Verbindungsabschnitte, die Durchkontaktierungen und die Kontakteinrichtungen aus einem elektrisch leitfähigen Material, beispielsweise Gold, Silber, Kupfer oder Aluminium.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung sind die Verbindungsabschnitte und/oder Kontakteineinrichtungen mittels Mikrostreifen- und/oder Koplanartechnologie ausgebil- det. Dadurch entsteht ein kompakter Sensor mit großflächigen für eine Abschirmung vorteilhaften Potentialflächen bzw. Masseebenen.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung können die Koppelschlitze beliebige Formen annehmen.

ZEICHNUNGEN

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert .

Es zeigen: Fig. 1 eine ünteransicht der Anordnung eines Verbin- dungsabschnittes, einer Kopplungseinrichtung und einer Sende- und /oder Emp angseinrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfin- düng zueinander;

Fig. 2 eine perspektivische Ansicht der Anordnung in Fig. 1;

Fig. 3 eine Querschnittsansicht einer Antennenanordnung gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der vor^¬ liegenden Erfindung;

Fig. 4 eine Querschnittsansicht einer Antennenanordnung gemäß einem zweiten Ausführungsbeisp^'iel der vor^¬ liegenden Erfindung;

Fig. 5 eine Draufsicht auf eine Antennenanordnung gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfin- düng; und

Fig. 6 ein Leistungsdiagramm einer Antennenanordnung gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung in einem bestimmten Frequenzbereich.

BESCHREIBUNG DER AUSFÜHRUNGSBEISPIELE

In den Figuren bezeichnen gleiche Bezugszeichen gleiche o- der funktionsgleiche Komponenten. In den Fig. 1 und 2 ist schematisch die Anordnung elektrischer Verbindungsabschnitte 7 Form von Zufuhrleitungen 7, Kopplungseinrichtungen 3 in Form von Koppelschlitzen 3 und Sende- und/oder Empfangseinrichtungen 2 in Form von Strahiertlachen (sog. Patches) 2 dargestellt. Eine solche Anordnung w rd als schlitzgekoppelte Patchantenne bezeichnet .

In den Fig. 1 und 2 sind der dielektrische Trager (Substrat) 5 und die erste und zweite sich auf Masse befindlichen Potentialflachen 4, 10 bzw. Masseebenen 4, 10 nicht mit eingezeichnet. Die dargestellten Strahlerflachen 2 sind entweder auf einem Schaummaterial aufgebracht oder vorteil- haft an einem Gehausedeckel der Anordnung befestigt (nicht dargestellt) .

Anhand der Fig. I und 2 soll kurz das Prinzip einer schlitzgekoppelten Patchantenne erläutert werden. Die Zu- fuhrleitungen 7 werden durch eine Speisenetzwerkeinrichtung (nicht dargestellt) mit einer elektromagnetischen Energie versorgt. Die Zufuhrleitungen 7 befinden sich derart unterhalb entsprechender Koppelschlitze 3, dass elektromagnetische Energie von den Zufuhrleitungen 7 an die Koppelschlit- ze 2 _Joεrzrager. wird. Die sich oberhalb der Koppelschlitze 3 befindenden Strahierflachen 2 nehmen die von den Koppel- schlitzen 3 abgestrahlte Energie auf und werden somit bei entsprechender Anordnung und Ausdehnung m Resonanz gebracht. Die Strahlerflächen 2 strahlen somit mit einer be- stimmten Gute diese Energie wieder ab und es kann durch die Anordnung ein Gebilde geschaffen werden, das genau inner^¬ halb eines Frequenzbandes optimierbar ist.

Fig. 3 zeigt eine Querschnittsansicht einer Antεnnenanord- nung gemäß einem ersten Ausfuhrungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Die Strahlerflachen 2 sind beispielsweise m einem Gehausedeckel (nicht dargestellt) oberhalb des dielektrischen Tragers 5 fest angebracht.

Der Trager 5 besteht aus einem dielektrischen Substrat, das vorteilhaft aus einer LTCC-Keramik (Low Temperature Cofired Ceramic) besteht. Diese LTCC-Keramik ist eine hochfrequenzgeeignete Glaskeramik, die m Mehrlagentechnologie gefer- tiσt ist. Somit eignet sie sich besonders für eine Verwendung bei Abstands- und/oder Geschwindigkeitsmessungen im Kraftfahrzeugbereich mittels Radar im Gigahertzbereich. Zudem lasst sich die Keramik mehreren Schichten mit beispielsweise einer Schichtdicke von etwa 150 μm herstellen und mehrere Schichten aufeinander stapeln, wobei sich die Gesamtstruktur ohne einer Geometrieveranderung mit der Tragerebene (xy-Ebene) schon bei relativ geringen Temperaturen optimal zusammenbrennen lasst. Diese Glaskeramik schrumpft unter hohen Druck lediglich Richtung der Tragerachse (z- Richtung) . Somit erhalt man ein kompaktes Schichtsystem, das mit einer hohen Genauigkeit positioniert werden kann.

Die Anordnung weist ferner eine erste Masseebene 4 auf, die auf der den Strahlerflachen 2 zugewandten Oberflache des dielektrischen Tragers 5 angeordnet ist. In dieser ersten Masseebene 4 ist vorteilhaft jeweils ein Koppelschlitz 3 m einem bestimmten Abstand unterhalb der vorteilhaft rechtwinklig ausgebildeten Strahlerflache 2 angeordnet. Die Kop- pelscnlitze 3 s nd vorteilhaft durch -Atzen der ersten Mas- seebene 4 gebildet. Zuoem erstrecken sie sich jeweils mit- tig unterhalb einer Strahlerflache 2 ungefähr über deren Breitseite, wie in Figur 1 ersichtlich. Die Koppelschlitze 3 sind vorteilhaft derart angeordnet, dass die obere Masse- ebene 4 jeweils im Abstand von ca. einem Viertel der Wellenl nge der elektromagnetischen Strahlung unterbrochen wird. Somit wird durch die Peflektion der Welle am offenen Ende diese reflektiert und phasenrichtig mit der ankommenden Welle summiert. Es losen sich folglich Kugelwellen an der Leitung 7 unter dem Koppelschlitz 3 ab.

Eine Anregung der Koppelschlitze 3 wird durch elektrische Zufuhrleitungen 7 geschaffen, die erfindungsgemäß jeweils unterhalb eines Koppelschlitzes 3 angeordnet sind, wobei eine dieelektπsche Schicht 51 mit einer Dicke von etwa 150 μm des Trägers 5 zwischen den Koppeischlitzen 3 und den Zufuhrleitungen 7 angeordnet ist.

Die Zuf hrleitungen 7 sind uoer Ko taktεinrichtungen 13 mit einer Speisenetzwerkeinrichtung 14, d.h. dem hochfrequenten Schaltungsteil des Antennensensors, für ihre A-nsteuerung verbunden. Die Mehrlagentechnologie erlaubt die F hrung der Zufuhrleitungen 7 f r eine bessere Isolation auch m ver- - 1

schiednen Ebenen, wodurch .unerwünschte Kopplungseffekte weitgehend ausgeschlossen werden. Durch die Führung der Zuführleitungen 7 an eine Oberfläche des dielektrischen Trägers 5 ist es möglich, die zur Ansteuerung notwendigen Bau- teile an einer strahlungsarmen Stelle zu positioniεrεn .

Ferner weist die erfindungsgemäße Antennenanordnung eine zweite Masseebene 10 auf, die unterhalb der Zuführleitungen 7 angeordnet ist, wobei mehrere Lagen 52, 53, ^'54 der Dicke 150 μm des dielektrischen Trägers 5 zwischen den Zuführleitungen 7 und der zweiten Masseebene 10 vorgesehen sind.

Durch diese asymmetrische Triplate-A-nordnung, bei der die Zufuhrleitungen 7 näher an den Koppelschlitzen 3 bzw. der ersten Masseebene 4 angeordnet sind als an der zweiten Massenebene 10, entsteht eine höhere Feldstärke bei Anregung der Zuführleitungen 7 in Richtung der Koppelschlitze 3. Somit wird der Hauptteil der Energie durch die Koppelschlitze 3 in Luft ausgekoppelt und an die darüber liegen- den Strahlerflächen 2 übertragen. Aufgrund der größeren Distanz zur zweiten Masseebene 10 entsteht in dieser Richtung ein kleineres elektrisches Feld, und somit wird ein geringer Anteil der Energie in diese Richtung ausgestrahlt. Dadurch l sst sich die Nutzstrahlung, d.h. der Anteil der elektromagnetischen Energie in Richtung der Koppelschlitze 3 bzw. der Strahlerflächen 2, vergrößern. In dem ersten Ausfuhrungsbeispiel der vorliegenden Erfin^¬ dung, wie m Figur 3 dargestellt, befindet sich zwischen den Koppelschlitzεn 3 und den Zuf hrleitungen 7 lediglich eine Keramikschicht 51 mit einer Dicke von etwa 150 μm, wo- hingegen zwischen den Zufuhrleitungen und der unteren zwei^¬ ten Masseebεnε 10 drei Schichten 52, 53, 54 mit jeweils ei^¬ ner Dicke von etwa 150 μm angeordnet sind, allerdings kön^¬ nen sowohl die Anzahl der Schichten als auch die Dicken der einzelnen Schicht entsprechend des gewünschten Resonanzver- haltens bzw. der gewünschten Antennencharakteristik variiert werden.

Durch die Anordnung mehrerer Strahlerflachen 2 und Koppelschlitze 3, beispielsweise wie Figur 5 ersichtlich Reihe mit einem vorbestimmten Abstand zueinander, lassen sich der gewünschte Leistungsgewinn, die Offnungsw kel und Unterdrückung von Nebenkeulen den Bedurfnissen anpassen.

Zusätzlich weist die Anordnung 1 vorteilhaft durchgehende oder partielle Durchkontaktierungen 12 auf, die für eine Abschirmung elektromagnetischer Strahlung vorteilhaft m einem bestimmten Bereich, parallel zu einander und vertikal in z-Pichtung des dielektrischen Trägers 5 angeordnet sind.

Vorteilhaft sind die Durchkontaktierungen 12 mit einem kleineren Abstand als die Wellenlange der abzuschirmenden Strahlung voneinander beabstandet. Somit wird durch den Einbau von Trennwanden eine preiswerte elektromagnet-ische Abschirmung geschaffen, da sich die m unerwünschten Pichtungen ausbreitende Strahlung (x-y-Ebene) sich aufgrund der durch die Durchkontaktierungen geschaffenen Kammern nicht m schädlicher Richtung ausbreiten kann, wodurch Nebenkeu- 5 len unterdruckt werden.

Durch geeignete Wahl der Kammerung kann sogar die vagabundiere Energie phasenrichtig zur Nutzstrahlung addiert werden. Beispielsweise kann durch eine Anordnung einer Strahlt^") lerflache 2 m einer Hohe von einem zwanzigstel bis zu einem fünftel der Wellenlange eine Bandbreite von über 10t der Nutzfrequenz erzeugt werden.

Die Speisung der Antennenanordnung 1 erfolgt wie bereits 15 erwähnt durch eine asymmetrische Triplate-Anordnung . Die Zufuhrleitungen 7 sind zwischen einzelnen Lagen, beispielsweise der ersten Lage 51 und der zweiten, dritten und vierten Lage 52, 53, 54 des dielektrischen Tragers 5 angeordnet. Da sich üblicherweise die Bauelemente auf den Außen- 20 selten des Tragers befinden, können die Zufuhrleitungen 7 durch Kontakteinrichtungen 13 an die entsprechende Oberflache des Tragers 5 gelegt werden . Dort wird vorteilhaft mit einer Mikrostrεifentechnologie weitergearbeitet. Zur Unter- stutzung von Abschirmungsmaßnahmen bietet sich jedoch auch 25 der Einsatz einer Koplar-artechnik an, wie Figur 5 dargestellt. Jedoch können Ar-passnetzwerke und /oder Vεrteilnetzwerke 14 auch innerhalb des Tragers 5 angeordnet bzw. vergraben sein.

Vorteilhaft bestehen die Strahlereinrichtungen 2, die Masseebenen 4,10, die Zufuhrleitungen 7, die Durchkontaktierungen 12 und die Kontakteinrichtungen 13 aus einem elektrisch gut leitfahigen Material, beispielsweise Gold, Silber, Kupfer oder Aluminium.

Figur 4 zeigt eine Querschnittsansicht einer A-ntennenord- nung 1 gemäß einem zweiten Ausfuhrungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.

In diesem Ausfuhrungsbeispiel nicht beschriebene Komponenten oder Funktionsweisen sind als analog zu denen des ersten A-usfuhrungsbeispiels anzusehen und bedürfen daher keiner weiteren Erläuterung.

Im- Gegensatz zum ersten Ausfuhrungsbeispiel ist, wie Fig. 4 ersichtlich die Speisenetzwerkeinrichtung 14 auf der den Strahlerflachen 2 abgewandten Oberflache des Trägers 5 und somit entgegengesetzt zur gewünschten Strahlungsrichtung angeordnet. Die Koppelschlitze 3 und die Speiser-etz- werke richtung 14 befinden sich auf gegenüberliegenden 0- berflachen des Tragers 5. Es wird somit einerseits ein geringerer Platzbedarf benotigt, was aus Designgrunden vorteilhaft ist, und andererseits die Störung der Bauteile durch Streustrahlung verringert. Die Zufuhrleitungen 7 werden wiederum durch Kontakteinrichtungen 13 an die Oderflache gefuhrt, auf der die Speisenet zwerkεinrichtung 14 angeordnet ist. Wie m Figur 4 dar- gestellt, erfolgt somit eine Fuhrung der Zufuhrleitungen 7 zur Unterseite des Trägers 5.

Die Atennenanordnung ist wiederum als asymmetrische Tπplate-Leitung m einer LTCC-Keramik ausgebildet. Durch entsprechende Durchkontaktierungen 12 werden wiederum abgeschirmte Kammern für eine zusätzliche Abschirmung geschaffen .

Vorteil dieses zweiten Ausfuhrungsbeispiels ist es msbe- sondere, dass eine Oberflachenreduzierung der Antennenaπ- ordnung geschaffen wird, die allerdings mit einer Zunahme der Dicke verbunden ist, da im Vergleich zum ersten Ausfuhrungsbeispiel eine zusätzliche Lage 55 benotigt wird, um unerwünschte Resonanzeffekte weiterhin zu vermeiden. Jedoch wird durch eine Zunahme der Dicke um lediglich etwa 150 μm aufgrund der zusätzlichen Lage 55 eine Langenemsparung um etwa 1 bis 2 cm erreicht und somit eine wesentlich kompaktere Antennenanordnung geschaffen.

Ein weiterer Vorteil dieses flachenreduzierten A-ufbaus ist es, dass die Antennen bezüglich der Bauteile der Speise- netzwerkemrichtung 14 entgegengesetzte Richtung abstrahlen und somit die Funktionsweise dieser nicht stören. Zudem ist die Antennenseite wie in Figur 4 dargestellt, ganzflächig metallisiert und weist lediglich Koppelschlitze 3 auf. Es befinden sich keine weiteren Schaltungsteile auf der -Antennenseite und somit -wird eine sehr gute Abschirmung erreicht.

Durch Verwendung entsprechender Durchkontaktierungen 12 ist, wie in Figur 5 dargestellt, eine zusätzliche Bildung von Kammerungen für eine Abschirmung von elektromagneti- scher Strahlung in unerwünschten Richtungen möglich.

Figur 6 zeigt eine graphische Darstellung der Anpassung bzw. Rückflussdämpfung einer Antennenordnung gemäß dem ersten -Ausfuhrungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Bei ei- ner Mittenfrequenz von etwa 24 GHz ergibt sich eine Anpassung von ca. 20 dB und eine Bandbreite von etwa 3 GHz.

Somit schafft die vorliegende Erfindung einen kompakten, mit wenig verschieden Materialen aufgεbauten Sensor, der eine hohe Leistungsfähigkeit in einem vorbestimmten Frequenzbereich, eine saubere Richtcharakteristik und eine gute Unterdrückung von unerwünschten Abstrahlungen in bestimmten Richtungen aufweist. Durch die großflächigen metallisierten Masseebenen auf der Ober- bzw. Unterseite des Trägers im Zusammenspiel mit der asymmetrischen Triplate- AnOrdnung wird der Großteil der ^' elektromagnetischen Energie gezwungen, sich über die Koppelschlitze in Richtung der Strahiertlachen auszukoppeln. -Aufgrund weiterer Durchkon- taktierungen wird zusätzlich eine Abstrahlung in Richtung der Tragerebene (x-y-Ebene) verhindert.

Obwohl die vorliegende Erfindung anhand bevorzugter Ausfuh- rungsbeispiele vorstehend beschrieben wurde, ist sie darauf nicht beschrankt, sondern auf vielfaltige Weise modif zier- bar .

Diε auf dem Stand der Technik bekannten Problemen treten durch die gewählte Anordnung und Bauart erst gar nicht auf.

So können andere Substrattechnologien wie beispielsweise Silizium, Galliu arsemd (Ga-As), Softboard, FR4, mehrlagig geschichtete Keramiken etc. eingesetzt werden. Ebenfalls sind andere Schichtdicken, Frequenzbereiche oder Materialien denkbar.

Claims

Anter.πenanordnungP TEN NSPRUCHE

1. Antennenanordnung (1), insbesondere zur Abstands- oder Geschwindigkeitsermittlung zwischen Kraftfahrzeugen, mit

Einrichtungen (2) zum Empfangen oder Senden von Signalwellen; einem unterhalb der Einrichtungen (2) angeordneten mehrlagigen Trager (5); einer ersten sich auf Masse befindlichen Potentialflache

(4), die auf der den Einrichtungen (2) zugewandten Oberflache des Tragers (5) angeordnet ist; m der ersten Potentialflache angeordneten Kopplungsemrichtungen (3) ; nahe unterhalb der ersten Potentialflache (4) angeordneten elektrischen Verbindungsabschnitten (7); und mit einer unterhalb der Verbindungsabschnitte angeordneten zweiten sich auf Masse befindlichen Potentialflache (10).

2. Antennenanordnung, insbesondere zur Abstands- oder Geschwmdigkeitsermittlung zwischen Kraftfahrzeugen, mit einem mehrlagigen Trager (5); einer ersten sich auf Masse befindlichen Potentialflache (4) , die auf der oberen Oberflache des Tragers (5) angeord- net ist; m der ersten Potentialflache angeordneten Kopplungsemrichtungen (3); einer unterhalb der ersten Potentialfläche (4) angeordneten zweiten sich auf Masse befindlichen Potentialfläche (10); und mit elektrischen Verbindungsabschnitten (7), die derart zwischen der ersten Potentialflache (4) und der zweiten Potentialfläche (10) zwischen Lagen des Trägers (5) angeordnet sind, dass der Großteil der zu übertragεnden elektromagnetischen Energie über die Kopplungseinrichtungen (3) aus- oder einkoppelbar ist.

3. Antennenanordnung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass jeweils mindestens eine Kopp- lungseinrichtung (3) in einem vorbestimmten Abstand unterhalb einer Sende- und Empfangseinrichtung (2) angeordnet ist.

4. Antennenanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine Lage (51) des Trägers (5) zwischen den Kopplungseinrichtungen (3) und den Verbindungsabschnitten (7) angeordnet ist.

5. Antennenanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine Lage (52, 53, 54, 55) des Trägers (5) zwischen den Verbindungs- abschnitten (7) und der zweiten Potentialfläche (10) vorgesehen ist.

6. Antennenanordnung nach Anspruch 4 und 5, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine Lage (51) des Trä- gers (5) zwischen den Kopplungseinrichtungen (3) und den

Verbindungsabschnitten (7) eine geringere Dicke besitzt al. - ? ? -

die mindestens eine Lage (52, 53, 54) zwischen den Verbindungsabschnitten (7) und der zweiten Potentialflache (10).

7. Antεnnenanordnung nach einem der Anspr che 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine Lage (51) des Tragers (5) zwischen den Kopplungsemrichtungen [ 3 ) uno den Verbmdungsabschnitten (7) etwa die Hälfte oder etwa ein Drittel der Dicke der mindestens einen Lage (52, 53, 54) zwischen den Verbindungsabschnitten (7) und der zweiten Potentialflache (10) aufweist.

8. Antennenanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Sende- und Empfangseinrichtungen (2) als rechtwinklige Strahlerflachen (Patches) (2) ausgebildet sind.

9. Antennenanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die einzelnen Lagen (51, 52, 53, 54, 55) des Tragers (5) aus einer dielektri- sehen Keramik (LTCC-Keramik) bestehen, welche bei niedriger Temperatur gebrannt werden kann, wobei die einzelnen Lagen (51, 52, 53, 54, 55) zusammenschmelzen.

10. Antennenanordnung nach einem der vorhergehenden An- spruche, dadurch gekennzeichnet, dass die einzelnen Lagen

(51, 52, 53, 54, 55) des Tragers (5) jeweils eine Dicke von etwa 150 μm aufweisen.

11. Antennenanordnung nach einem der vorhergehenden An- spruche, dadurch gekennzeichnet, dass die Sende- und Empfangseinrichtungen (2) Reihεn angeordnet und in einem vorbestimmten Abstand voneinander beabstandet sind.

12. Antennenancrdnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kopplungsemrichtungen (3) in Fcrm vcn Koppelschlitzer, (3) vorgesehen smα. z>

13. Antennenanordnung nach Anspruc 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Koppelschlitze (3) durch Atzen der ersten Potentialflache (4) gebildet sind.

0 14. Antennenanordnung nach einem der nspr che 8 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass sich jeweils eine Kopplungseinrichtung (3) mittig unterhalb einer Strahlerflache (2) etwa ber deren Breitseite erstreckt.

5 15. Antennenanordnung nach einem der Ansprüche 12 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindungsabschnitte (7) als Zufuhrleitungen (7) senkrecht zu den Koppelschlitzen (3) m einer Tragerebene ausgebildet sind.

0 16. Antennenanordnung nach einem der vorhergehenden Anspr che, gekennzeichnet durch im wesentlichen vertikal verlaufende Kontaktierungen (12) zur Bildung einer Abschirmung gegenüber elektromagnetischer Strahlung.

5 17. Antennenanordnung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Kontaktierungen (12) parallel zueinander angeordnet sind.

18. -Antennenanordnung nach Anspruch 17, dadurch gekenn- 0 zeichnet, dass die Kontaktierungen (12) einem Abstand voneinander angeordnet sind, der kleiner ist als die Wellenlange der abzuschirmenden Strahlung.

19. Anteπnenancrdnung nach einem der vorhergehenden Ansprache, aadurcn gekennzeichnet, dass die Sende- und Empangseinrichtungen ^! 2 ) auf einer geeigneten Ξchaumschicht angebracht sind.

20. Antennenanordnung nach einem der vorhergehenden Anspr che, dadurch gekennzeichnet, dass die Sende- und Empfangseinrichtungen (2) an einem Gehausedeckel der -Anordnung angεbracr-t sind.

21. Antennenanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Verb dungsab- schnitte (7) jeweils durch mindestens eine Kontakte rich- tung (13) mit einer auf einer Oberflache des Tragers (5) angeordneten Speisenetzwerkeinrichtung (14) elektrisch verbunden sind.

22. -Antennenanordnung nach einem der vorhergehenden An- spruche, dadurch gekennzeichnet, dass die Sende- und Empfangsemrichtungen (2), d e Potentialflachen (4,10), die Verbindungsabschnitte (7), die Kontaktierungen (12) und die Kontakteinrichtungen (13) aus einem elektrisch leitfahigen Material, beispielsweise Gold, Silber, Kupfer oder Alumini- um, bestehen.

23. Antennenanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass Verbindungsabschnitte und/oder Kontakteinrichtungen mittels Mikrostreifen- und/oder Koplanartechnologie ausgebildet sind.

24. Antennenanordnung nach einem der Ansprüche 12 bis 23, dadurch gεkennzeichnet, dass die Koppelschlitze (3) als be liebige Form, bεispielsweisε als gerade Linie, H-Form, U- Form etc., ausbildbar sind.