Sende- und Empfangseinrichtung für elektromagnetische StrahlungTransmitting and receiving device for electromagnetic radiation
Beschreibungdescription
Stand der TechnikState of the art
Die Erfindung betrifft eine Sende- und Empfangseijαrichtung für elektromagnetische Strahlung, insbesondere Radarstrahlung, nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.The invention relates to a transmitting and receiving device for electromagnetic radiation, in particular radar radiation, according to the preamble of claim 1.
Eine Antennenanordnung für eine Radar-Sende- und -Empfangseinrichtung und ein Verfahren zu ihrer Herstellung ist beispielsweise aus der DE 101 54 839 AI bekannt.An antenna arrangement for a radar transmitting and receiving device and a method for its production is known for example from DE 101 54 839 AI.
Diese Antenneneinrichtung weist einen schichtartigen Aufbau auf, bei dem die verschiedenen Schichten durch Klebeverbindungen aneinander befestigt sind. Derartige Sende- und Empfangseinheiten werden beispielsweise bei Short-Range-Radar(SRR)- Systemen eingesetzt. Dabei werden die Antennenelemente (sogenannte Patches) in einem bestimmten Abstand übereinander positioniert. Durch eine derartige Anordnung derThis antenna device has a layer-like structure in which the different layers are attached to one another by adhesive bonds. Such transmitting and receiving units are used, for example, in short-range radar (SRR) systems. The antenna elements (so-called patches) are positioned one above the other at a certain distance. By such an arrangement of
Patches wird die erforderliche Bandbreite der Sende- und Empfangseinheit erzielt. Der Abstand der beiden Patches liegt dabei im Millimeterbereich. Diese Antennen sind sehr empfindlich gegen Abstandsänderungen/Toleranzen. Simulationen haben ergeben, daß der Abstand sehr genau (Toleranz ± 100 μm) eingehalten werden muß, damit die Antenne die gewünschten Eigenschaften erzielt.Patches the required bandwidth of the sending and receiving unit is achieved. The distance between the two patches is in the millimeter range. These antennas are very sensitive to changes in distance / tolerances. Simulations have shown that the distance must be adhered to very precisely (tolerance ± 100 μm) so that the antenna achieves the desired properties.
Der aus dem Stand der Technik bekannte Aufbau durch Kleben ist nicht nur im Hinblick auf die präzise Positionierung der Patches übereinander problematisch, er ist insbesondere auch deshalb nachteilig, weil die Aushärtzeit des Klebstoffs den Herstellungsprozeß in unerwünschter Weise verlängert.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Sende- und Empfangseinrichtung der gattungsgemäßen Art dahingehend weiterzubilden, daß bei technisch einfacher und insbesondere wenig zeitaufwendiger Herstellung eine präzise Positionierung der Antenneribereiche übereinander möglich ist.The construction by gluing known from the prior art is not only problematic with regard to the precise positioning of the patches one above the other, it is also disadvantageous in particular because the curing time of the adhesive undesirably extends the production process. The invention is therefore based on the object of developing a transmitting and receiving device of the generic type in such a way that precise positioning of the antenna areas one above the other is possible with technically simple and, in particular, less time-consuming production.
Vorteile der ErfindungAdvantages of the invention
Diese Aufgäbe wird bei einer Sende- und Empfangseinrichtung für elektromagnetische Strahlung, insbesondere für Radarstrahlung, durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.This task is solved in a transmitting and receiving device for electromagnetic radiation, in particular for radar radiation, by the features of claim 1.
Grundidee der Erfindung ist es, die zweiten Antennenelemente auf einem rahmenartigen Trägerelement anzuordnen und dieses wiederum auf der Leiterplatte mittels Steckverbindungen zu befestigen. Steckverbindungen weisen den Vorteil auf, daß sie zum einen präzise positionierbar, zum anderen leicht herzustellen sind.The basic idea of the invention is to arrange the second antenna elements on a frame-like carrier element and in turn to fasten this on the printed circuit board by means of plug connections. Plug connections have the advantage that on the one hand they can be precisely positioned, on the other hand they are easy to manufacture.
Bei einer vorteilhaften Ausführungsform wird das Trägerelement durch Warmverstemmen auf der Leiterplatte befestigt. Diese Befestigungsart weist den Vorteil auf, daß bei einfacher und schneller Herstellung eine dauerhafte Verbindung zwischen dem Trägerelement und der Leiterplatte erzielt wird, die insbesondere keine störendenIn an advantageous embodiment, the carrier element is fastened to the printed circuit board by caulking. This type of fastening has the advantage that a permanent connection between the carrier element and the printed circuit board is achieved with simple and quick production, which in particular no disturbing
Überstände, Grate und dergleichen aufweist.Has protrusions, burrs and the like.
Bevorzugt sind die zweiten Antennenelemente auf einer Trägerlage angeordnet, die ihrerseits auf dem rahmenartigen Trägerelement befestigt ist.The second antenna elements are preferably arranged on a carrier layer, which in turn is attached to the frame-like carrier element.
Die Befestigung der Trägerlage auf dem rahmenartigen Trägerelement erfolgt auch hierbei vorzugsweise durch Warmverstemmen.The mounting of the carrier layer on the frame-like carrier element is also preferably carried out by hot caulking.
Die Trägerlage weist bevorzugt eine Dicke von 80 bis 120 μm, insbesondere etwa 100 μm auf. Sie besteht vorzugsweise aus einer KunststoffoHe oder Leiterplattenmaterial.The carrier layer preferably has a thickness of 80 to 120 μm, in particular approximately 100 μm. It preferably consists of a plastic or printed circuit board material.
Die zweiten Antennenelemente oder Patches sind dabei auf der Trägerlage durch Drucken, Sputtern, Ätzen oder durch ein ähnliches Verfahren aufgebracht.
Bei einer anderen Ausführungsform ist vorgesehen, daß die zweiten Antennenelemente unmittelbar, d.h. ohne eine separat zu befestigende Trägerlage, an dem rahmenartigen Trägerelement befestigt sind. In diesem Falle weist das rahmenartige Trägerelement an seiner den ersten Antennenelementen äbgewandten Seite einen flächigen, folienartigen Bereich auf, auf dem die zweiten Antennenelemente angeordnet sind. Bei dieser Ausgestaltung kann ein zusätzlicher Herstellungsschritt zur Befestigung der Trägerlage auf dem rahmenartigen Trägerelement entfallen.The second antenna elements or patches are applied to the carrier layer by printing, sputtering, etching or by a similar method. In another embodiment it is provided that the second antenna elements are fastened directly to the frame-like carrier element, ie without a carrier layer to be fastened separately. In this case, the frame-like carrier element has on its side facing away from the first antenna elements a flat, foil-like area on which the second antenna elements are arranged. In this embodiment, an additional manufacturing step for fastening the carrier layer on the frame-like carrier element can be omitted.
Zeichnungdrawing
Weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung sind Gegenstand der nachfolgenden Beschreibung sowie der zeichnerischen Darstellung eines Ausführungsbeispiels der Erfindung.Further advantages and features of the invention are the subject of the following description and the drawing of an embodiment of the invention.
In der Zeichnung zeigen:The drawing shows:
Fig. 1 schematisch schnittbildlich eine von der Erfindung Gebrauch machende Sende- und Empfangseinheit für elektromagnetische Wellen, insbesondere Radarstrahlung, und Fig.2 ein rahmenartiges Trägerelement.1 shows schematically a sectional view of a transmitter and receiver unit for electromagnetic waves, in particular radar radiation, which makes use of the invention, and FIG. 2 shows a frame-like carrier element.
Beschreibung der AusführungsbeispieleDescription of the embodiments
Eine Sende- und Empfangseinrichtung für elektromagnetische Strahlung in Form von Radarstrahlung umfaßt eine Leiterplatte 100, auf deren beispielsweise Unterseite eine HF-Schaltungsanordnung 110 angeordnet ist. Auf der Leiterplatte 100 sind des weiteren erste Antennenbereiche, beispielsweise durch Ätzen, Drucken, Sputtern und dergleichen angeordnet (in Fig. 1 nicht sichtbar). Über den ersten Antennenbereichen, auch Patches genannt, sind zweite Antennenbereiche 310, 320, 330 angeordnet, die ihrerseits an einem rahmenartigen, in Fig.2 detailliert dargestellten Trägerelement 200 befestigt sind. Das rahmenartige Trägerelement 200 weist an seiner oberen, den zweiten AntennenbereichenA transmitting and receiving device for electromagnetic radiation in the form of radar radiation comprises a printed circuit board 100, on the underside of which, for example, an HF circuit arrangement 110 is arranged. Furthermore, first antenna areas are arranged on the printed circuit board 100, for example by etching, printing, sputtering and the like (not visible in FIG. 1). Above the first antenna areas, also called patches, second antenna areas 310, 320, 330 are arranged, which in turn are attached to a frame-like support element 200, shown in detail in FIG. The frame-like carrier element 200 has on its upper, the second antenna areas
310, 320, 330 zugewandten Seite stiftartige Vorsprünge 210 und an seiner unteren, der Leiterplatte 100 zugewandten Seite stiftartige Vorsprünge 220 auf.310, 320, 330 on the side facing pin-like projections 210 and on its lower side facing the printed circuit board 100 pin-like projections 220.
Die oberen stiftartigen Vorsprünge 210 greifen in entsprechend in einer Trägerlage 300 ausgebildete Öffnungen ein, sie stehen - wie in Fig. 1 dargestellt - vor einem zur
unlösbaren Befestigung der Trägerlage 300 auf dem rahmenartigen Trägerelement 200 vorgesehenen Warmverstemmen geringfügig über die Trägerlage 300 über.The upper pin-like projections 210 engage in openings correspondingly formed in a carrier layer 300, they are facing one - as shown in FIG. 1 Non-detachable fastening of the carrier layer 300 to the frame-like carrier element 200 provided heat caulking slightly over the carrier layer 300.
Die Trägerlage 300 weist eine Dicke von 80 bis 120 μm, vorzugsweise 100 μm auf, sie besteht bevorzugt aus einer Kunststoffolie oder Leiterplattenmaterial. Auf ihrer Oberseite sind die zweiten Antennenbereiche 310, 320, 330 durch Drucken, Sputtern, Ätzen oder mittels eines ähnlichen Herstellungsprozesses aufgebracht.The carrier layer 300 has a thickness of 80 to 120 μm, preferably 100 μm, and preferably consists of a plastic film or printed circuit board material. The second antenna regions 310, 320, 330 are applied on their upper side by printing, sputtering, etching or by means of a similar manufacturing process.
Auch das rahmenlose Trägerelement 200 wird durch Warmverstemmen mit der Leiterplatte 100 verbunden. Hierzu weist die Leiterplatte 100 an die Stifte 220 angepaßteThe frameless carrier element 200 is also connected to the printed circuit board 100 by hot caulking. For this purpose, the printed circuit board 100 is matched to the pins 220
Öffnungen 105 auf. Auch in diesem Falle stehen vor dem eigentlichen Warmverstemmen zunächst die Stifte 220 geringfügig über die Leiterplatte 100 über und schließen nach dem Warmverstemmen durch entsprechende Deformationen der Überstände dieser Stifte 220 im wesentlichen bündig mit der Leiterplatte 100 ab.Openings 105. In this case, too, the pins 220 protrude slightly above the printed circuit board 100 before the actual hot caulking and, after the hot caulking, are essentially flush with the printed circuit board 100 by corresponding deformations of the projections of these pins 220.
Die Befestigung sowohl der Trägerlage 300 auf dem rahmenlosen Trägerelement 200 als auch des rahmenlosen Trägerelements 200 auf der Leiterplatte 100 durch Warmverstemmen hat den Vorteil, daß durch die Steckverbindungen bestehend aus Stiften und entsprechend an diese angepaßte Öffnungen einerseits eine sehr schnelle und positionsgenaue Befestigung möglich ist, zum anderen ist das Warmverstemmen eine sehr schnelle Befestigungsart, die insbesondere auf Klebstoff und die damit verbundenen Nachteile, wie längeres Aushärten und dergleichen verzichtet. Das aus dem Stand der Technik bekannte Warmverstemmen ermöglicht zudem eine sehr präzise dauerhafte Verbindung, wobei insbesondere über die Leiterplatte 100 bzw. die Trägerlage 300 hervorstehende Elemente wie Grate, Muttern oder dergleichen vollständig vermieden werden. Vielmehr werden die Überstände der Stifte 210 und 220 nach dem Warmverstemmen so deformiert, daß sie im wesentlichen plan an der Unterseite der Leiterplatte 100 bzw. Oberseite der Trägerlage 300 anüegen.The fastening of both the carrier layer 300 on the frameless carrier element 200 and the frameless carrier element 200 on the printed circuit board 100 by hot caulking has the advantage that, on the one hand, very quick and positionally accurate fastening is possible due to the plug-in connections consisting of pins and correspondingly adapted openings, on the other hand, hot caulking is a very fast type of fastening, which in particular dispenses with adhesive and the associated disadvantages, such as longer curing and the like. The hot caulking known from the prior art also enables a very precise permanent connection, in particular elements such as burrs, nuts or the like which protrude from the printed circuit board 100 or the carrier layer 300 are completely avoided. Rather, the protrusions of the pins 210 and 220 are deformed after the hot caulking in such a way that they bear essentially flat on the underside of the printed circuit board 100 or the top of the carrier layer 300.
Statt einer Befestigung der zweiten Antennenbereiche 310, 320, 330 mittels einerInstead of fastening the second antenna areas 310, 320, 330 by means of a
Trägerlage 300 auf dem rahmenlosen Trägerelement 200, ist es auch möglich, das rahmenartige Trägerelement 200 so auszubilden, daß es selbst im Bereich der zweiten Antennenbereiche 310, 320, 330 Trägerelemente, Trägerlagen oder dergleichen aufweist, auf denen die zweiten Antennenbereiche angeordnet sind (nicht dargestellt). In diesem
Falle kann die Befestigung der Trägerlage 300 auf dem rahmenlosen Trägerelement 200 entfallen.
Support layer 300 on the frameless support element 200, it is also possible to design the frame-like support element 200 such that it has support elements, support layers or the like on which the second antenna areas are arranged (not shown) even in the area of the second antenna areas 310, 320, 330 ). In this In this case, the mounting of the carrier layer 300 on the frameless carrier element 200 can be omitted.