DE102004020684A1

DE102004020684A1 - Sende- und Empfangseinrichtung für elektromagnetische Strahlung

Info

Publication number: DE102004020684A1
Application number: DE200410020684
Authority: DE
Inventors: Frank Gottwald; Gerd Heetel; Thomas Binzer; Hans Lubik; Volker Luhr
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2004-04-28
Filing date: 2004-04-28
Publication date: 2005-11-24
Also published as: WO2005107012A1

Abstract

Eine Sende- und Empfangseinrichtung für elektromagnetische Strahlung, insbesondere Radarstrahlung, umfassend eine auf einer Leiterplatte angeordnete HF-Schaltungsanordnung und mindestens zwei mit dieser HF-Schaltungsanordnung zusammenwirkende flächige, übereinander und beabstandet voneinander angeordnete Antennenelemente, ist dadurch gekennzeichnet, daß ein erster Teil der Antennenelemente auf der Leiterplatte angeordnet ist und ein zweiter Teil der Antennenelemente an einem rahmenartigen, auf der Leiterplatte mittels Steckverbindungen befestigbaren Trägerelement angeordnet ist.

Description

Stand der Technik
Die Erfindung betrifft eine Sende- und Empfangseinrichtung für elektromagnetische Strahlung, insbesondere Radarstrahlung, nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Eine Antennenanordnung für eine Radar-Sende- und -Empfangseinrichtung und ein Verfahren zu ihrer Herstellung ist beispielsweise aus der DE 101 54 839 A1 bekannt. 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 der 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.
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 Antennenbereiche übereinander möglich ist.
Vorteile der Erfindung
Diese Aufgabe wird bei einer Sende- und Empfangseinrichtung für elektromagnetische Strahlung, insbesondere für Radarstrahlung, durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.
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.
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 störenden Überstände, Grate und dergleichen aufweist.
Bevorzugt sind die zweiten Antennenelemente auf einer Trägerlage angeordnet, die ihrerseits auf dem rahmenartigen Trägerelement befestigt ist.
Die Befestigung der Trägerlage auf dem rahmenartigen Trägerelement erfolgt auch hierbei vorzugsweise durch Warmverstemmen.
Die Trägerlage weist bevorzugt eine Dicke von 80 bis 120 μm, insbesondere etwa 100 μm auf. Sie besteht vorzugsweise aus einer Kunststoffolie oder Leiterplattenmaterial.
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 abgewandten 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.
Zeichnung
Weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung sind Gegenstand der nachfolgenden Beschreibung sowie der zeichnerischen Darstellung eines Ausführungsbeispiels der Erfindung.
In der Zeichnung zeigen:
1 schematisch schnittbildlich eine von der Erfindung Gebrauch machende Sende- und Empfangseinheit für elektromagnetische Wellen, insbesondere Radarstrahlung, und
2 ein rahmenartiges Trägerelement.
Beschreibung der Ausführungsbeispiele
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 1 nicht sichtbar). Über den ersten Antennenbereichen, auch Patches genannt, sind zweite Antennenbereiche 310, 320, 330 angeordnet, die ihrerseits an einem rahmenartigen, in 2 detailliert dargestellten Trägerelement 200 befestigt sind. Das rahmenartige Trägerelement 200 weist an seiner oberen, den zweiten Antennenbereichen 310, 320, 330 zugewandten Seite stiftartige Vorsprünge 210 und an seiner unteren, der Leiterplatte 100 zugewandten Seite stiftartige Vorsprünge 220 auf.
Die oberen stiftartigen Vorsprünge 210 greifen in entsprechend in einer Trägerlage 300 ausgebildete Öffnungen ein, sie stehen – wie in 1 dargestellt – vor einem zur unlösbaren Befestigung der Trägerlage 300 auf dem rahmenartigen Trägerelement 200 vorgesehenen Warmverstemmen geringfügig über die Trägerlage 300 über.
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.
Auch das rahmenlose Trägerelement 200 wird durch Warmverstemmen mit der Leiterplatte 100 verbunden. Hierzu weist die Leiterplatte 100 an die Stifte 220 angepaßte 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.
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 anliegen.
Statt einer Befestigung der zweiten Antennenbereiche 310, 320, 330 mittels einer 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.

Claims

Sende- und Empfangseinrichtung für elektromagnetische Strahlung, insbesondere Radarstrahlung, umfassend eine auf einer Leiterplatte (100) angeordnete HF-Schaltungsanordnung und mindestens zwei mit dieser HF-Schaltungsanordnung zusammenwirkende flächige, übereinander und beabstandet voneinander angeordnete Antennenelemente, dadurch gekennzeichnet, daß ein erster Teil der Antennenelemente auf der Leiterplatte (100) angeordnet ist und ein zweiter Teil der Antennenelemente (310, 320, 330) an einem rahmenartigen, auf der Leiterplatte (100) mittels Steckverbindungen befestigbaren Trägerelement/Abstandhalter (200) angeordnet ist.
Sende- und Empfangseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das rahmenartige Trägerelement (200) durch Warmverstemmen an der Leiterplatte (100) befestigt ist.
Sende- und Empfangseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die zweiten Antennenelemente (310, 320, 330) auf einer Trägerlage (300) angeordnet sind, die auf dem rahmenartigen Trägerelement (200) befestigt ist.
Sende- und Empfangseinrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Trägerlage (300) durch Warmverstemmen auf dem rahmenartigen Trägerelement (200) befestigbar ist.
Sende- und Empfangseinrichtung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Trägerlage (300) eine Dicke von 80 bis 120 μm, vorzugsweise etwa 100 μm, aufweist.
Sende- und Empfangseinrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Trägerlage (300) eine Kunststoffolie oder Leiterplattenmaterial ist.
Sende- und Empfangseinrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die zweiten Antennenelemente (310, 320, 330) auf der Trägerlage (300) durch Drucken, Sputtern, Ätzen aufbringbar sind.
Sende- und Empfangseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die zweiten Antennenelemente (310, 320, 330) unmittelbar an dem rahmenartigen Trägerelement (200) befestigt sind.