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Patent Searching and Data


Title:
STRIPLINE ANTENNA AND METHOD FOR THE PRODUCTION THEREOF
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2003/041220
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to an antenna assembly for a radar transmitting and receiving device. The aim of the invention is to obtain, with a relatively low amount of complexity, an antenna assembly having a high degree of efficiency. To this end, said antenna assembly comprises the following: a ground layer (2), at least one spacer layer (5), which is placed on the ground layer (2), a supporting layer (8), which is placed on the spacer layer (5), and at least one planar antenna layer (10), which is provided on a side (8) of the supporting layer (8) facing the ground layer (2) and which extends essentially parallel to the ground layer (2).

Inventors:
GOTTWALD FRANK (DE)
STEINBUCH DIRK (DE)
Application Number:
PCT/DE2002/003213
Publication Date:
May 15, 2003
Filing Date:
August 31, 2002
Export Citation:
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Assignee:
BOSCH GMBH ROBERT (DE)
GOTTWALD FRANK (DE)
STEINBUCH DIRK (DE)
International Classes:
H01Q1/38; H01Q5/378; H01Q9/04; (IPC1-7): H01Q9/04; H01Q1/38; H01Q5/00
Domestic Patent References:
WO1999066594A11999-12-23
Foreign References:
US5859614A1999-01-12
US6091373A2000-07-18
DE19859999C12000-08-31
Other References:
PATENT ABSTRACTS OF JAPAN vol. 013, no. 078 (E - 718) 22 February 1989 (1989-02-22)
STOTZ M ET AL: "PLANAR MILLIMETER-WAVE ANTENNAS USING SIN -MEMBRANES ON GAAS", IEEE TRANSACTIONS ON MICROWAVE THEORY AND TECHNIQUES, IEEE INC. NEW YORK, US, vol. 44, no. 9, 1 September 1996 (1996-09-01), pages 1593 - 1595, XP000624122, ISSN: 0018-9480
PATENT ABSTRACTS OF JAPAN vol. 1998, no. 12 31 October 1998 (1998-10-31)
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Claims:
Patentansprüche
1. Antennenanordnung für eine RadarSendeund Empfangseinrichtung, mit einer Masselage (2), mindestens einer Abstandslage (5), die auf der Masselage (2) ange bracht ist, einer Trägerlage (8), die auf der Abstandslage (5) angebracht ist, und mindestens einer leitfähigen Antennenschicht (10), die auf einer der Masselage (2) zugewandten Seite (8) der Trägerlage (8) ausgebildet ist und im wesentlichen parallel zu der Masselage (2) verläuft.
2. Antennenanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass sie als Leiterplatte (1) oderTeil einer Leiterplatte (1) ausgebildet ist.
3. Antennenanordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine Antennenschicht (10) durch Strukturierung, vorzugsweise durch Ätzung, auf der Trägerlage (8) ausgebildet ist.
4. Antennenanordnung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch ge kennzeichnet, dass die Abstandslage (5) mit der Masselage (2) durch ei ne Kleberschicht (4) verbunden ist.
5. Antennenanordnung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch ge kennzeichnet, dass die Trägerlage (8) mit der Abstandslage (5) durch ei ne Kleberschicht (6) verbunden ist.
6. Antennenanordnung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch ge kennzeichnet, dass die Masselage (2) auf einem HFSubstrat (3) ausge bildet ist und einen Schlitz (7) aufweist.
7. Antennenanordnung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch ge kennzeichnet, dass in der Abstandslage (5) ein Freiraum (14) ausgebildet ist, wobei zumindest ein Teil des Freiraums (14) zwischen der Antennen schicht (10) und der Masselage (2) ausgebildet ist.
8. Antennenanordnung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch ge kennzeichnet, dass auf der Trägerlage (8) eine Verstärkungslage (13) zur Aufnahme einer Anpresskraft angebracht, vorzugsweise geklebt, ist.
9. Antennenanordnung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass in der Verstärkungslage oberhalb der Antennenschicht (10) ein Freiraum (17) ausgebildet ist.
10. Antennenanordnung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch ge kennzeichnet, dass auf der der Masselage (2) abgewandten Rückseite der Trägerlage (8) eine weitere leitfähige Antennenschicht (16) ausgebil det ist.
11. Antennenanordnung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die weitere Antennenschicht (16) oberhalb der ersten Antennenschicht (10) ausgebildet ist.
12. Antennenanordnung nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeich net, dass die Fläche der weiteren Antennenschicht (16) kleiner oder grö ßer als die Fläche der ersten Antennenschicht (10) ist.
13. Antennenanordnung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch ge kennzeichnet, dass die Antennenschicht (10) bzw. die Antennenschich ten (10,16) quadratisch ist bzw. sind.
14. Antennenanordnung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch ge kennzeichnet, dass eine Dicke der Abstandslage (5) kleiner 1 mm, vor zugsweise 0,70, 9 mm ist.
15. Antennenanordnung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch ge kennzeichnet, dass eine Dicke der Trägerlage (8) 80120 pm, vorzugs weise etwa 100 um beträgt.
16. Antennenanordnung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch ge kennzeichnet, dass eine Dicke der Verstärkungslage (13) größer 1mm, vorzugsweise größer 1,5 mm ist.
17. Verfahren zur Herstellung einer Antennenanordnung nach einem der vorherigen Ansprüche, bei dem die Abstandslage (5) auf die Masselage (2) geklebt wird, die Antennenschicht (10) auf der Trägerlage, vorzugsweise durch Ätzung einer leitfähigen Schicht, ausgebildet wird, die Trägerlage (8) derartig auf der Abstandslage (5) angebracht wird, dass die Antennenschicht (10) der Masselage (2) in einem Freiraum (14) der Abstandsschicht (5) gegenüberliegt.
18. Verfahren nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass auf die Trä gerlage (8) eine Verstärkungslage (13) geklebt wird und eine Anpress kraft auf die Verstärkungslage (13) ausgeübt wird.
Description:
STREIFENLEITERANTENNE UNE VERFAHREN ZU IHRER HERSTELLUNG Die Erfindung bezieht sich auf eine Antennenanordnung für eine Radar-Sen- de-und Empfangseinrichtung.

Radar-Sende-und Empfangseinrichtungen können insbesondere im Bereich einer Stoßstange eines Kraftfahrzeuges angeordnet werden und zur Ermittlung eines Abstandes der Stoßstange von einem Gegenstand dienen. Somit kön- nen sie insbesondere als Einparkhilfe für Kraftfahrzeuge dienen.

Derartige Radar-Sende-und Empfangseinrichtungen weisen im allgemeinen eine HF-Schaltungsanordnung auf, die auf einer Leiterplatte oder zwischen zwei Leiterplatten angeordnet ist und mit Antennenelementen zusammenwirkt.

Die DE 198 59 999 C1 zeigt eine derartige Radar-Sende-und Empfangsein- richtung für eine Einparkhilfe. Hierbei ist auf einer ersten Leiterplatte eine HF- Schaltungsanordnung angeordnet, die mit mindestens zwei flächigen Anten- nenelementen zusammenwirkt, die auf einer an einer zweiten Leiterplatte ge- klebten Kunststoffolie befestigt sind. In der zweiten Leiterplatte sind in dem von der Kunststoffolie überlebte Bereich Durchbrüche ausgebildet, in denen Distanzstücke angeordnet sind, auf denen die Antennenelemente anliegen.

Die mit genauer Längenausdehnung hergestellten Distanzstücke legen somit den Abstand zwischen der HF-Schaltungsanordnung und den Antennenele- menten fest.

Nachteilhaft an dieser Schaltungsanordnung ist zum einen, dass eine Herstel- lung sehr präziser Distanzstücke erforderlich ist, was zu hohen Herstellungs- kosten führt. Weiterhin ist die Anordnung der Distanzstücke in den Durchbrü- chen und das Verkleben mit der Kunststoffolie, ohne hierbei die Antennenele- mente zu beschädigen, relativ aufwendig. Ein wesentlicher Nachteil liegt wei- terhin darin, dass die Distanzstücke zwischen den Antennenelementen und der Masselage den Wirkungsgrad der Antenne herabsetzen. Diese Beeinflus- sung kann zwar bei Verwendung von gutem und daher teurem Material be- grenzt werden, sie kann jedoch nicht ganz vermieden werden.

Die erfindungsgemäße Antennenanordnung nach Anspruch 1 sowie das Ver- fahren zu ihrer Herstellung nach Anspruch 17 bieten demgegenüber insbe- sondere den Vorteil, dass mit relativ geringem Aufwand eine Antennenanord- nung mit hohem Wirkungsgrad geschaffen werden kann. Vorteilhafterweise ist die Herstellung in relativ wenigen Fertigungsschritten und mit geringen Herstellungskosten möglich. Die Antennenanordnung ist vorteilhafterweise kleinbauend und mechanisch stabil.

Erfindungsgemäß wird die Herstellung der Antennenschichten bzw."Patches" in den Herstellungsprozeß der HF-Leiterplatte integriert. Dies kann insbeson- dere durch einen besonderen Lagenaufbau der HF-Leiterplatte erreicht wer- den. Somit sind-anders als beim oben genannten Stand der Technik-keine separaten Teile für die Anbringung der Antennenschichten erforderlich. Die erfindungsgemäße Antennenanordnung kann als einheitliche, kostengünstige und mechanisch stabile Leiterplatte hergestellt werden.

Da zwischen den Antennenschichten und der Masselage keine Distanzstücke zur Festlegung des Abstandes erforderlich sind, kann ein hoher Wirkungsgrad der Antennenanordnung erreicht werden. Da die Antennenschichten direkt in der Leiterplatte durch Strukturierungsprozesse hergestellt werden können, ent- fällt der zusätzliche Schritt der Herstellung der Antennenfolie und Befestigung

an Distanzstücken mittels zusätzlicher Elemente, wie zum Beispiel einer Kunststoffolie.

Erfindungsgemäß können auf beiden Seiten der Trägerlage Antennenschich- ten bzw. Patches ausgebildet werden. Hierbei kann aufgrund des unterschied- lichen Abstandes zur Masse und aufgrund unterschiedlicher lateraler Größe der Antennenschichten eine Frequenzverstimmung zwischen ihnen erreicht wird, wodurch mit relativ geringem Mehraufwand eine Bandbreitenerhöhung erreicht wird, die insbesondere bei breitbandigen Systemen wie einem Pulsra- dar mit z. B. 400 ps Pulsbreite vorteilhaft ist.

Die Erfindung wird im folgenden anhand der beiliegenden Zeichnungen an einigen Ausführungsformen näher erläutert. Es zeigen : Fig. 1 eine Schnittdarstellung einer Antennenanordnung gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung ; Fig. 2 eine Schnittdarstellung einer Antennenanordnung gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung.

Gemäß Fig. 1 ist eine erfindungsgemäße Antennenanordnung 1 als Leiterplat- te aufgebaut, wobei auf einem HF-Substrat 3 eine als HF-Masse dienende, leitfähige Masselage 2 angeordnet ist, in der ein Schlitz 7 ausgebildet ist. Eine Speiseleitung 9 kann auf der Unterseite des HF-Substrats vorgesehen sein.

Auf der Masselage 2 ist eine zum Beispiel aus dem Kunststoffmaterial FR4 bestehende Abstandslage 5 mittels einer Kleberschicht 4 befestigt. Die Dicke der Abstandslage 5 beträgt zum Beispiel zwischen 0,5 und 1 mm, insbesonde- re 0,7-0, 9 mm. In der Abstandslage 5 ist ein Freiraum 14 ausgebildet, der den Schlitz 7 freilässt. Der Schlitz 7 kann hierbei etwa mittig in dem Freiraum 14 vorgesehen sein.

Auf einer Trägerlage 8 wird durch geeignete Strukturierungsprozesse, insbe- sondere Ätzen, eine leitfähige Antennenschicht 10 aus Kupfer oder einem an-

deren Metall ausgebildet. Die Trägerlage 8 wird mittels einer Kleberschicht 6 derartig auf die Abstandslage 5 gesetzt, dass die Antennenschicht 10 in dem Freiraum 14 der Masselage 2 gegenüberliegt. Der Abstand zwischen Anten- nenschicht 10 und Masselage wird durch die Dicke bzw. Stärke der Abstands- lage 5 festgelegt. Die Einstellung eines gewünschten Abstandes erfolgt somit durch die Wahl einer geeigneten Dicke der Abstandslage 5.

Die Trägerlage 8 kann zum Beispiel ebenfalls aus dem Kunststoffmaterial FR4 hergestellt sein und eine geringe Dicke von zum Beispiel 100 gm aufweisen.

Um die für die zum Einsatz kommende Einpreßtechnik notwendige Stärke der Leiterplatte von zum Beispiel 1,55 mm zu erhalten, wird mittels einer Kleber- schicht 12 eine Verstärkungslage 13 auf der Trägerlage 8 aufgebracht, die im Bereich der Antennenschicht 10 eine Ausnehmung 17 aufweist, damit hier kei- ne Kräfte auf die Trägerlage 8 ausgeübt werden. Hierbei kann die Trägerlage 8 zunächst mit der Verstärkungslage 13 verbunden und diese beiden Lagen nachfolgend auf die Abstandslage 5 gesetzt werden, oder es kann zunächst die Trägerlage 8 auf die Abstandslage 5 gesetzt und nachfolgend die Verstär- kungslage 13 aufgeklebt und der Einpreßdruck ausgeübt werden.

Bei der Ausführungsform der Fig. 2 ist auf der Rückseite der Trägerlage 8 eine zweite Antennenschicht 16 ausgebildet. Sie kann auf der Trägerlage 8 durch geeignete Strukturierungsverfahren, insbesondere Ätzen einer Kupferschicht, ausgebildet werden. Die Mehrkosten der Herstellung gegenüber der Anten- nenanordnung von Fig. 1 sind hierbei entsprechend gering. Die zweite Anten- nenschicht 16 ist somit in dem oberen Freiraum 17 der Verstärkungslage 13 angeordnet und kann gegenüber der ersten Antennenschicht 10 in der Größe variiert sein, um eine geänderte Frequenz zu erzielen. Durch die Zusammen- wirkung der beiden gebildeten Antennen kann somit eine Breitbanderhöhung erreicht werden.