WO2018197375A1

WO2018197375A1 - Antennenanordnung mit anpassbarer phasenbeziehung zum einstellen der abstrahlcharakteristik

Info

Publication number: WO2018197375A1
Application number: PCT/EP2018/060265
Authority: WO
Inventors: Frank Sickinger
Original assignee: Valeo Schalter Und Sensoren Gmbh
Priority date: 2017-04-27
Filing date: 2018-04-23
Publication date: 2018-11-01
Also published as: DE102017109037A1

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Antennenanordnung (6) für ein Radar-Frontend (60), mit - Hochfrequenzantennen (4) zum Umwandeln elektromagnetischer Energie, und - einem Zuleitungsnetzwerk (1), mittels welchem die Hochfrequenzantennen (4) mit einer Sendeeinheit und/oder einer Empfangseinheit (61) verbindbar sind, wobei - die Hochfrequenzantennen (4) und das Zuleitungsnetzwerk (1) durch Leiterbahnen einer Leiterplatte (68) gebildet sind, und wobei - das Zuleitungsnetzwerk (1) eine erste Zuleitung (2) in eine erste Raumrichtung (z) und zumindest zwei zweite Zuleitungen (3) in eine zweite Raumrichtung (y) aufweist, wobei an Anschlüssen (22) der ersten Zuleitung (2) jeweils eine zweite Zuleitung (3) angeschlossen ist und an Anschlüssen (32) der zweiten Zuleitungen (3) jeweils eine Hochfrequenzantenne (4) angeschlossen ist. Um eine Abstrahlcharakteristik des Radar- Frontends (60) besonders leicht anpassbar an einen jeweiligen Einsatzzweck zu gestalten, ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass die erste Zuleitung (2) und die zweiten Zuleitungen (3) zwischen zwei benachbarten Anschlüssen (22, 32) gemäß einer Schleife (20, 30) geformt sind und eine Länge (50, 52) der betroffenen Zuleitung (2, 3) zwischen den zwei benachbarten Anschlüssen (22, 32) bei konstanter Position der Hochfrequenzantennen (4) durch eine jeweilige Form der Schleife (20, 30) vorgebbar ist.

Description

Antennenanordnung mit anpassbarer Phasenbeziehung zum Einstellen der

Abstrahlcharakteristik

Die Erfindung betrifft eine Antennenanordnung für einen Radarsensor, wobei

Hochfrequenzantennen und ein Zuleitungsnetzwerk zum Verbinden der

Hochfrequenzantennen durch Leiterbahnen einer Leiterplatte gebildet sind. Ein weiterer Aspekt der Erfindung betrifft einen Radarsensor mit einer solchen Antennenanordnung. Weitere Aspekte der Erfindung betreffen eine Fahrerassistenzeinrichtung mit dem genannten Radarsensor und ein Kraftfahrzeug mit einer solchen

Fahrerassistenzeinrichtung. Ein fünfter Aspekt der Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen einer Antennenanordnung.

Radarsensoren zur Nutzung in einem Kraftfahrzeug sind aus dem Stand der Technik bekannt. Der Radarsensor kann durch ein Fahrerassistenzsystem umfasst sein, beispielsweise ein Abstandsregelungssystem, ein automatisches Notbremssystem und/oder zum Automatisieren einer Fahrt des Kraftfahrzeugs. Räumliche Abmessungen des Radarsensors sind dabei insbesondere durch die räumlichen Abmessungen eines Radar-Frontends vorgegeben. Als Radar-Frontend kann eine Anordnung bestehend aus Hochfrequenzantennen für die Senderichtung und Empfangsrichtung und einer elektronischen Sende-und Empfangseinheit bezeichnet werden. Ein typischer

Frequenzbereich für den Radarsensor liegt bei 77 GHz beziehungsweise 79 GHz.

Für den genannten Frequenzbereich ist es üblich, den Radarsensor beziehungsweise eine oder mehrere Hochfrequenzantennen mittels einer Leiterkarte beziehungsweise Leiterplatte aus einem Substrat auf Polymerbasis bereitzustellen. Durch dielektrische Eigenschaften der Leiterplatte beziehungsweise des Substrats und die sich daraus ergebende Wellenlänge einer elektromagnetischen Welle in dem jeweiligen

Frequenzbereich, sind die Abmessungen für das Radar-Frontend vorgegeben.

In diesem Kontext stellt beispielsweise die DE 10 2010 064 348 A1 einen Radarsensor für Kraftfahrzeuge zur Verfügung, wobei eine Antennenanordnung des Radarsensors mindestens zwei Gruppen von Antennenelementen aufweist, die sich in ihrer Wirkrichtung in Elevation unterscheiden. Eine Steuereinrichtung ist dazu ausgebildet, die beiden Gruppen im periodischen Wechsel zu aktivieren und zu deaktivieren und eine

Auswerteeinrichtung ist dazu ausgebildet, einen Elevationswinkel eines Objekts anhand eines Kontrastes zwischen den von den verschiedenen Gruppen empfangenen

Radarechos abzuschätzen.

Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Abstrahlcharakteristik eines

Radarsensors für ein Kraftfahrzeug besonders leicht anpassbar an einen jeweiligen Einsatzzweck zu gestalten.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch die Gegenstände der unabhängigen Patentansprüche. Vorteilhafte Ausführungsformen mit zweckmäßigen Weiterbildungen sind Gegenstand der Unteransprüche. Zweckmäßige Weiterbildungen der

erfindungsgemäßen Antennenanordnung gelten analog auch für das erfindungsgemäße Verfahren zum Herstellen einer Antennenanordnung und umgekehrt.

Eine erfindungsgemäße Antennenanordnung für einen Radarsensor umfasst

Hochfrequenzantennen zum Überführen von elektromagnetischer Energie. Insbesondere sind die Hochfrequenzantennen zum Überführen von elektromagnetischer Energie zwischen einer leitungsgebundenen elektromagnetischen Welle und einer

elektromagnetischen Freiraumwelle ausgebildet. Das Überführen von

elektromagnetischer Energie kann das Abstrahlen und/oder das Empfangen von elektromagnetischer Energie umfassen. Die Antennenanordnung umfasst weiterhin ein Zuleitungsnetzwerk, mittels welchem die Hochfrequenzantennen mit einer Sendeeinheit und/oder einer Empfangseinheit verbindbar sind. Insbesondere kann das

Zuleitungsnetzwerk dazu ausgebildet sein, die leitungsgebundene elektromagnetische Welle zwischen den Hochfrequenzantennen und der Sendeeinheit und/oder der

Empfangseinheit zu übertragen. Die Hochfrequenzantennen und das Zuleitungsnetzwerk sind durch Leiterbahnen einer Leiterplatte gebildet. Vorzugsweise sind die

Hochfrequenzantennen und/oder das Zuleitungsnetzwerk durch Streifenleitungen

(Microstrip), geschirmte Streifenleitungen (Stripline) und/oder durch Kontaktierungen (Vias) der Leiterplatte gebildet. Die Leiterplatte kann ein isolierendes Dielektrikum umfassen.

Das Zuleitungsnetzwerk weist eine erste Zuleitung in eine erste Raumrichtung und zumindest zwei zweite Zuleitungen in eine zweite Raumrichtung auf. An mehreren Anschlüssen der ersten Zuleitung ist jeweils eine der zweiten Zuleitungen angeschlossen. An mehreren Anschlüssen der zweiten Zuleitungen ist jeweils eine der

Hochfrequenzantennen angeschlossen. Mit anderen Worten kann die erste Zuleitung die zumindest zwei zweiten Zuleitungen untereinander kontaktieren, während die zumindest zwei zweiten Zuleitungen die Hochfrequenzantennen kontaktieren. Vorzugsweise sind die zumindest zwei zweiten Zuleitungen zellenförmig angeordnet. Die erste Zuleitung kann spaltenförmig angeordnet sein und durch die zumindest zwei zweiten Zuleitungen gebildete Zeilen untereinander kontaktieren. Vorzugsweise sind die

Hochfrequenzantennen in Zeilen und/oder Spalten angeordnet.

Um nun eine Abstrahlcharakteristik des Radarsensors besonders leicht anpassbar an einen jeweiligen Einsatzzweck zu gestalten, ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass die erste Zuleitung und die zweiten Zuleitungen zwischen zwei benachbarten der mehreren Anschlüsse jeweils gemäß einer Schleife geformt sind und eine jeweilige Länge der betroffenen Zuleitung zwischen den zwei benachbarten der mehreren Anschlüsse bei konstanter Position der Hochfrequenzantennen durch eine jeweilige Form der Schleife vorgebbar ist. Die Abstrahlcharakteristik der Antennenanordnung kann durch die jeweilige Länge zwischen den zwei benachbarten der mehreren Anschlüsse an der ersten

Zuleitung und/oder den zweiten Zuleitungen jeweils vorgegeben sein. Insbesondere ist durch die jeweilige Länge zwischen den zwei benachbarten der mehreren Anschlüsse eine Phasenbeziehung der leitungsgebundenen elektromagnetischen Welle zwischen den zwei benachbarten der mehreren Anschlüsse vorgebbar. Insbesondere ist eine

Phasenbeziehung zwischen zwei Hochfrequenzantennen, die jeweils an einem der zwei benachbarten der mehreren Anschlüsse angeschlossen sind, durch die jeweilige Länge der jeweils betroffenen Zuleitung zwischen den zwei benachbarten der mehreren

Anschlüsse vorgebbar. Insbesondere ist eine Phasenbeziehung zwischen zwei der zweiten Zuleitungen, welche an zwei benachbarten der mehreren Anschlüsse der ersten Zuleitung angeschlossen sind, durch die jeweilige Länge der ersten Zuleitung zwischen den zwei benachbarten der mehreren Anschlüsse der ersten Zuleitung vorgebbar. Die jeweilige Länge zwischen den zwei benachbarten der mehreren Anschlüsse ist in jedem Fall besonders leicht durch die Form der Schleife vorgebbar. Insbesondere ist die Form der Schleife bei einer Herstellung der Antennenanordnung beziehungsweise bei einer Herstellung der Leiterplatte vorgebbar. Insbesondere ist die Abstrahlcharakteristik bei konstanter Position der Hochfrequenzantennen vorgebbar. Mit anderen Worten ist zum Anpassen der Abstrahlcharakteristik der Antennenanordnung an einen jeweiligen

Einsatzzweck nur ein Anpassen der Form der Schleife nötig. Position und/oder Layout der Hochfrequenzantennen kann für jeden der unterschiedlichen Einsatzzwecke gleich sein.

Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass die zwei benachbarten der Anschlüsse der zweiten Zuleitungen und zwei weitere benachbarte der Anschlüsse der zweiten Zuleitungen jeweils um dieselbe Länge voneinander beabstandet sind. Insbesondere weisen alle Anschlüsse der zweiten Zuleitungen dieselbe Länge als Abstand zu einem benachbarten Anschluss derselben Zuleitung auf. Insbesondere weisen

Hochfrequenzantennen, die jeweils an zwei benachbarten der Anschlüsse der zweiten Zuleitungen angeschlossen sind, jeweils dieselbe Phasenbeziehung zueinander auf.

Eine Weiterbildung sieht vor, dass die Leiterplatte als LTCC-Leiterplatte ausgebildet ist, wobei eine relative Permittivität eines Dielektrikums der Leiterplatte zumindest 6 beträgt. LTCC (Low temperature co-fired ceramics) ist die englische Abkürzung für

Niedertemperatur-Einbrand-Keramiken. Dabei handelt es sich insbesondere um ein Substrat, auf welches Leiterbahnen der Leiterplatte aufgebracht werden können. Das Substrat bildet insbesondere das Dielektrikum der Leiterplatte. LTCC-Keramiken können aufgrund einer relativen Permittivität von zumindest 6, insbesondere zumindest 7, beispielsweise zwischen 7,8 bis 8,1 , besonders geeignet für die Leiterplatte für die Antennenanordnung sein. Da die Wellenlänge einer elektromagnetischen Welle konstanter Frequenz stark von der relativen Permittivität des Dielektrikums abhängt, kann durch die Ausführung der Leiterplatte als LTCC-Leiterplatte eine besonders kompakte Bauform der Antennenanordnung ermöglicht sein.

Eine Weiterbildung sieht vor, dass die erste Zuleitung und die zweiten Zuleitungen zumindest im Wesentlichen senkrecht zueinander verlaufen. Insbesondere sind die zweiten Zuleitungen an jeweiligen Anschlüssen der ersten Zuleitung im Winkel von 90 Grad zu der ersten Zuleitung angeordnet. In diesem Fall kann durch das

Zuleitungsnetzwerk ein Netz aufgespannt sein.

Eine Weiterbildung sieht vor, dass die erste Zuleitung und die zweiten Zuleitungen Teil einer rechenförmigen Struktur sind. Insbesondere kann durch die erste Zuleitung ein Rechenbalken oder Rechenholm der rechenförmigen Struktur ausgebildet sein. Die zweiten Zuleitungen können Zinken der rechenförmigen Struktur ausbilden. Die rechenförmige Struktur stellt eine besonders leicht erweiterbare Struktur der

Antennenanordnung bereit. Insbesondere kann durch Verlängern der zweiten Zuleitungen und durch Erhöhen der Anzahl an mehreren Anschlüssen an jeder der zweiten

Zuleitungen eine höhere Anzahl an Hochfrequenzantennen in der zweiten Raumrichtung angeordnet sein. Alternativ oder zusätzlich kann eine Ausdehnung der

Antennenanordnung in die erste Raumrichtung durch die Anzahl an zweiten Zuleitungen vorgegeben sein. Alternativ oder zusätzlich kann eine Ausdehnung der

Antennenanordnung in die erste Raumrichtung durch die Länge der ersten Zuleitung und die Anzahl an an der ersten Zuleitung angeschlossener zweiten Zuleitungen vorgegeben sein. Durch die jeweiligen Ausdehnungen in die Raumrichtungen kann die Bündelung einer Abstrahlung der Antennenanordnung in die jeweiligen Raumrichtungen getrennt vorgebbar sein.

Eine Weiterbildung sieht vor, dass die erste Zuleitung eine erste Seite und eine zweite Seite aufweist, wobei auf beiden Seiten jeweils zumindest zwei der mehreren Anschlüsse angeordnet sind und eine Schleife zwischen zwei benachbarten der mehreren Anschlüsse auf der ersten Seite und eine Schleife zwischen zwei benachbarten der mehreren Anschlüsse auf der zweiten Seite unterschiedlich geformt sind. Dadurch kann sich eine Phasenbeziehung zwischen den zwei benachbarten der mehreren Anschlüsse auf der ersten Seite und eine Phasenbeziehung zwischen den zwei benachbarten der mehreren Anschlüsse auf der zweiten Seite voneinander unterscheiden. Mit anderen Worten können zwei benachbarte der mehreren Anschlüsse auf der ersten Seite und zwei benachbarte der mehreren Anschlüsse auf der zweiten Seite jeweils um eine

unterschiedliche Länge voneinander beabstandet sein. Dadurch können sich jeweilige Phasenbeziehungen zwischen zwei benachbarten Anschlüssen auf der ersten Seite und der zweiten Seite unterscheiden.

Eine Weiterbildung sieht vor, dass die erste Zuleitung zwischen der ersten Seite und der zweiten Seite eine Verbindung zum Verbinden mit der Sendeeinheit und/oder der Empfangseinheit aufweist. In diesem Fall kann durch die abweichenden

Phasenbeziehungen zwischen zwei benachbarten Anschlüssen auf der ersten Seite und auf der zweiten Seite eine besonders vorteilhafte Abstrahlcharakteristik ermöglicht sein. Insbesondere ist eine besonders gerichtete Abstrahlung gemäß eines Raumwinkels sowohl durch mittelbar an der ersten Seite als auch durch mittelbar an der zweiten Seite angeordnete Hochfrequenzantennen ermöglicht.

Ein weiterer Aspekt der Erfindung betrifft ein Radar-Frontend mit einer

Antennenanordnung der im Vorherigen genannten Art. Das Radar-Frontend kann neben der Antennenanordnung zusätzlich auch die Sendeeinheit und/oder die Empfangseinheit umfassen. Vorzugsweise ist das Radar-Frontend vollständig auf der Leiterplatte angeordnet. Insbesondere können die Sendeeinheit und/oder die Empfangseinheit durch eine Bestückung realisiert sein.

Ein dritter Aspekt der Erfindung betrifft eine Fahrerassistenzeinrichtung mit einem Radar- Frontend der oben genannten Art. Beispielsweise umfasst die Fahrerassistenzeinrichtung neben dem Radar-Frontend zusätzlich eine Auswerteeinheit zum Erfassen eines Umgebungsbereichs anhand eines Signals des Radar-Frontends. Das Radar-Frontend und die Auswerteeinheit bilden zusammen einen Radarsensor.

Ein weiterer Aspekt der Erfindung betrifft ein Kraftfahrzeug mit der oben genannten Fahrerassistenzeinrichtung. Insbesondere sind der Radarsensor und/oder die

Antennenanordnung an dem Kraftfahrzeug, insbesondere in einem Außenbereich, angeordnet. Eine Position des Radarsensors und/oder der Antennenanordnung relativ zu dem Kraftfahrzeug kann konstant sein.

Eine Weiterbildung des Kraftfahrzeugs sieht vor, dass die Abstrahlcharakteristik der Antennenanordnung gemäß eines Elevationswinkels beziehungsweise in Elevation durch die Länge zwischen den zwei benachbarten der mehreren Anschlüsse an der ersten Zuleitung vorgegeben ist. Insbesondere ist die Antennenanordnung derart ausgerichtet, dass durch die Phasenbeziehung zwischen zwei der benachbarten der mehreren

Anschlüsse an der ersten Zuleitung die Abstrahlcharakteristik gemäß dem

Elevationswinkel vorgegeben ist. Insbesondere ist die erste Zuleitung vertikal

ausgerichtet. Die Abstrahlcharakteristik der Antennenanordnung gemäß dem

Elevationswinkel ist in diesem Fall besonders einfach durch die Form der Schleife zwischen zwei benachbarten der mehreren Anschlüsse der ersten Zuleitung vorgebbar. Der Elevationswinkel gibt insbesondere einen vertikalen Winkel bezüglich einer Ebene an, auf der das Kraftfahrzeug steht.

Eine Weiterbildung des Kraftfahrzeugs sieht vor, dass die Abstrahlcharakteristik der Antennenanordnung gemäß eines Azimutwinkels beziehungsweise in Azimut durch die Länge zwischen den zwei benachbarten der mehreren Anschlüsse an der zweiten

Zuleitungen vorgegeben ist. Insbesondere ist die Antennenanordnung derart ausgerichtet, dass durch die Phasenbeziehung zwischen zwei der benachbarten der mehreren

Anschlüsse an der zweiten Zuleitungen die Abstrahlcharakteristik gemäß dem

Azimutwinkel vorgegeben ist. Insbesondere sind die zweiten Zuleitungen horizontal ausgerichtet. Die Abstrahlcharakteristik der Antennenanordnung gemäß dem

Azimutwinkel ist in diesem Fall besonders einfach durch die Form der Schleife zwischen zwei benachbarten der mehreren Anschlüsse der zweiten Zuleitungen vorgebbar. Der Azimutwinkel gibt insbesondere einen horizontalen Winkel bezüglich einer Ebene an, die parallel zu einer Vorwärtsrichtung des Kraftfahrzeugs und senkrecht zu der Ebene, auf der das Kraftfahrzeug steht, verläuft. Ein fünfter Aspekt der Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen einer

Antennenanordnung mit mehreren Schritten. Zunächst werden feste Positionen für Hochfrequenzantennen auf einem Substrat vorgegeben. An diesen festen Positionen können die Hochfrequenzantennen auf dem Substrat angeordnet werden. Die

Hochfrequenzantennen werden mittels eines Zuleitungsnetzwerks kontaktiert, welches eine erste Zuleitung in eine erste Raumrichtung und zumindest zwei zweite Zuleitungen in eine zweite Raumrichtung aufweist, wobei an mehreren Anschlüssen der ersten Zuleitung jeweils eine der zweiten Zuleitungen angeschlossen wird und an mehreren jeweiligen Anschlüssen der zweiten Zuleitungen jeweils eine der Hochfrequenzantennen

angeschlossen wird. In einem dritten Schritt kann eine Abstrahlcharakteristik der

Antennenanordnung durch Festlegen einer jeweiligen Länge der ersten Zuleitung und der zweiten Zuleitung jeweils zwischen zwei benachbarten der mehreren Anschlüsse eingestellt werden. Insbesondere werden die erste Zuleitung und die zweite Zuleitung jeweils zwischen zwei benachbarten der mehreren Anschlüsse gemäß einer Schleife geformt. In diesem Fall kann die Abstrahlcharakteristik der Antennenanordnung durch Festlegen einer Form der jeweiligen Schleifen eingestellt werden.

Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen, den Figuren und der Figurenbeschreibung. Die vorstehend in der Beschreibung genannten Merkmale und Merkmalskombinationen sowie die nachfolgend in der Figurenbeschreibung genannten und/oder in den Figuren alleine gezeigten Merkmale und Merkmalskombinationen sind nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen

Kombinationen verwendbar, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen. Es sind somit auch Ausführungen von der Erfindung als umfasst und offenbart anzusehen, die in den Figuren nicht explizit gezeigt und erläutert sind, jedoch durch separierte

Merkmalskombinationen aus den erläuterten Ausführungen hervorgehen und erzeugbar sind. Es sind auch Ausführungen und Merkmalskombinationen als offenbart anzusehen, die somit nicht alle Merkmale eines ursprünglich formulierten unabhängigen Anspruchs aufweisen. Es sind darüber hinaus Ausführungen und Merkmalskombinationen, insbesondere durch die oben dargelegten Ausführungen, als offenbart anzusehen, die über die in den Rückbezügen der Ansprüche dargelegten Merkmalskombinationen hinausgehen oder abweichen.

Dabei zeigen:

Fig. 1 in einer schematischen Seitenansicht ein Kraftfahrzeug mit einer

Fahrerassistenzeinrichtung, die einen Radarsensor umfasst; Fig. 2 den Radarsensor mit einer Antennenanordnung aus einer schematischen Perspektivansicht;

Fig. 3 ein Zuleitungsnetzwerk der Antennenanordnung aus einer schematischen

Draufsicht; und

Fig. 4 eine erste Zuleitung des Zuleitungsnetzwerkes aus einer schematischen

Draufsicht,

Fig. 5 die Antennenanordnung als schematisches Layout für eine Leiterplatte.

Fig. 1 zeigt ein Kraftfahrzeug 66, insbesondere einen Kraftwagen, beispielsweise einen Personenkraftwagen oder einen Lastkraftwagen. Das Kraftfahrzeug 66 umfasst eine Fahrerassistenzeinrichtung 65 mit einem Radar-Frontend 60. Das Radar-Frontend 60 ist dazu ausgebildet, mittels Radarwellen 64, insbesondere elektromagnetischen

Freiraumwellen, eine Umgebung des Kraftfahrzeugs 66 zu erfassen. Beispielsweise handelt es sich bei der Fahrerassistenzeinrichtung 65 um ein Abstandsregelungssystem oder ein automatisches Notbremssystem. Eine Auswerteeinheit 63 ist vorliegend dazu ausgebildet, ein Signal des Radar-Frontends 60 auszuwerten. Die Auswerteeinheit 63 und das Radar-Frontend 60 können zusammen als Radarsensor 70 aufgefasst werden. Die Fahrerassistenzeinrichtung 65 kann weiterhin eine Steuereinrichtung 67 zum Steuern einer Fahrfunktion des Kraftfahrzeugs 66 in Abhängigkeit von einem Signal der

Auswerteeinheit 63 umfassen. Beispielsweise ist die Steuereinheit 67 dazu ausgebildet, eine Notbremsung des Kraftfahrzeugs 66 zu befehlen.

Fig. 2 zeigt das Radar Frontend 60 mit einem Zuleitungsnetzwerk 1 in einer Innenlage 1 einer LTCC-Leiterkarte. Das Radar-Frontend 60 kann eine Antennenanordnung 6 umfassen. Vorliegend umfasst das Radar-Frontend 60 außerdem eine Sende- und/oder Empfangseinheit 61 . Ein Anschluss 62 ermöglicht vorliegend einen Anschluss des Radar- Frontends 60 an die Auswerteeinheit 63. Vorliegend umfasst das Radar-Frontend 60 weitere Antennenanordnungen 69. Beispielsweise sind die weiteren

Antennenanordnungen 69 als Empfangsantennen ausgebildet. Beispielsweise ist die Antennenanordnung 6 als Sendeantenne oder als Empfangsantenne ausgebildet. Die Antennenanordnung 6 umfasst ein Zuleitungsnetzwerk 1 zum Verbinden von

Hochfrequenzantennen 4 mit der Sende- und/oder Empfangseinheit 61 . Vorliegend ist die Sende- und/oder Empfangseinheit 61 dazu ausgebildet, leitungsgebundene elektromagnetische Wellen über das Zuleitungsnetzwerk 1 an die Hochfrequenzantennen 4 zu senden und/oder aus den Hochfrequenzantennen 4 zu empfangen.

Das Radar-Frontend 60 ist auf einer Leiterplatte 68 aus LTCC angeordnet. Das

Zuleitungsnetzwerk 1 und/oder die Hochfrequenzantennen 4 können durch Leiterbahnen der Leiterplatte 60 gebildet sein. Beispielsweise umfasst die Leiterplatte 68 des Radar- Frontends 60 ein sechslagiges Keramiksubstrat, insbesondere ein LTCC-Substrat.

Vorzugsweise besitzt das LTCC-Substrat eine relative Permittivität von mehr als 6, insbesondere von mehr als 7, beispielsweise von etwa 8, zum Beispiel in einem Bereich von 7,8 bis 8,1 . Aufgrund der hohen relativen Permittivität können Antennenstrukturen, beispielsweise die Hochfrequenzantennen 4, miniaturisiert werden, da bei gleicher

Frequenz der leitungsgebundenen elektromagnetischen Welle deren Wellenlänge bei einer hohen relativen Permittivität geringer ist. Relative Permittivitäten bei Radarsensoren gemäß Stand der Technik betragen in etwa 4. Die Abhängigkeit der Wellenlänge und der relativen Permittivität e_r ergibt sich aus den Formeln 1 bis 3:

Formel 1 λ = ~ ° Formel 2 f

λ = ^ Formel 3

Mit c: Lichtgeschwindigkeit; c₀ : Vakuumlichtgeschwindigkeit; Λ: Wellenlänge; λ₀

Wellenlänge im Vakuum; /: Frequenz der elektromagnetischen Welle.

Vorzugsweise ist das Zuleitungsnetzwerk 1 geschirmt auf einer Innenlage der Leiterplatte 68 geführt, insbesondere zwischen zwei Masse-Lagen (Ground-Lagen). Eine Anordnung des Zuleitungsnetzwerks 1 muss bestimmte Anforderungen, beispielsweise in Bezug auf Phasenbeziehungen, elektrische Anpassungen und Design-Regeln eines

Leiterplattenherstellers, erfüllen. Dies gilt insbesondere dann, wenn die

Antennenstrukturen aufgrund der hohen relativen Permittivität miniaturisiert sind. Das Zuleitungsnetzwerk 1 kann Leiterbahnen, beispielsweise Streifenleitungen, auch

Microstrip genannt, und/oder geschirmte Streifenleitungen, auch Stripline genannt, umfassen. Die Hochfrequenzantennen 4 können durch Durchkontaktierungen, auch Vias genannt, durch die Leiterplatte 68 gebildet sein.

Fig. 3 zeigt das Zuleitungsnetzwerk 1 aus einer schematischen Draufsicht. Das

Zuleitungsnetzwerk umfasst eine erste Zuleitung 2 sowie zumindest zwei zweite

Zuleitungen 3. Vorliegend umfasst das Zuleitungsnetzwerk 1 eine Vielzahl an zweiten Zuleitungen 3. Die erste Zuleitung 2 weist mehrere Anschlüsse 22 auf, an denen jeweils eine der zweiten Zuleitungen 3 angeschlossen ist. Vorliegend sind die zweiten

Zuleitungen 3 über ein Anschlussstück 23 an der ersten Zuleitung 2 angeschlossen. In anderen Ausführungsformen der Erfindung kann das Anschlussstück 23 als Teil einer jeweiligen der zweiten Zuleitungen 3 ausgeführt sein. Alternativ können in weiteren Ausführungsformen der Erfindung die zumindest zwei zweiten Zuleitungen 3 direkt, insbesondere ohne ein jeweiliges Anschlussstück 23, an der ersten Zuleitung 2 angeschlossen sein. Jede der zweiten Zuleitungen 3 weist vorliegend mehrere

Anschlüsse 32 für Hochfrequenzantennen 4 auf. Insbesondere sind die

Hochfrequenzantennen 4 an den Anschlüssen 32 angeordnet und/oder angeschlossen. Vorliegend verläuft die erste Zuleitung 2 zumindest im Wesentlichen entlang einer ersten Raumrichtung z. Die zweiten Zuleitungen 3 verlaufen vorliegend zumindest im

Wesentlichen gemäß einer zweiten Raumrichtung y. Die beiden Raumrichtungen y, z sind vorliegend senkrecht zueinander angeordnet. Dementsprechend verläuft die erste Zuleitung 2 zumindest im Wesentlichen senkrecht zu den zweiten Zuleitungen 3. Die Hochfrequenzantennen 4 können im Wesentlichen so angeordnet sein, dass deren Hauptstrahlrichtung senkrecht zu der ersten Raumrichtung y und zu der zweiten

Raumrichtung z ist.

Die Hochfrequenzantennen 4 können entlang der ersten Raumrichtung z in Spalten angeordnet sein. Alternativ oder zusätzlich können die Hochfrequenzantennen 4 gemäß der zweiten Raumrichtung y in Zeilen angeordnet sein. Jeweils eine der zweiten

Zuleitungen 3 kann derart angeordnet sein, die Hochfrequenzantennen 4 einer Zeile miteinander zu verbinden. Die erste Zuleitung 2 kann derart angeordnet sein, die einzelnen Zeilen untereinander zu verbinden.

Die zweiten Zuleitungen 3 sind zwischen zwei benachbarten der Anschlüsse 32 jeweils gemäß einer Schleife 30 ausgeformt. Durch die Form der Schleife 30 kann eine jeweilige Länge 52 zwischen den zwei der benachbarten Anschlüsse 32 vorgegeben sein. Durch die Länge 52 ist insbesondere eine Phasenbeziehung der leitungsgebundenen elektromagnetischen Welle an den beiden benachbarten der Anschlüsse 32 und/oder an zwei Hochfrequenzantennen 4, die an den beiden benachbarten der Anschlüsse 32 angeschlossen sind, festgelegt. Somit ist durch die Form der Schleifen 30 die

Phasenbeziehung der Hochfrequenzantennen 4 einer Zeile relativ zueinander vorgegeben. Dadurch kann eine Abstrahlcharakteristik der Hochfrequenzantennen 4 gemäß einem zweiten Raumwinkel vorgegeben sein. Insbesondere ist die

Abstrahlcharakteristik der Hochfrequenzantennen 4 gemäß dem zweiten Raumwinkel durch die Form der Schleifen 30 vorgebbar. Nochmals insbesondere ist die

Abstrahlcharakteristik der Hochfrequenzantennen 4 gemäß dem zweiten Raumwinkel bei fester Position der Hochfrequenzantennen 4 durch die Form der Schleifen 30 vorgebbar. Der zweite Raumwinkel ist insbesondere parallel zu einer Ebene ausgerichtet, die parallel zu der ersten Raumrichtung y und senkrecht zu der zweiten Raumrichtung z ausgerichtet ist.

Die erste Zuleitung 2 ist zwischen zwei benachbarten der Anschlüsse 22 jeweils gemäß einer Schleife 20 ausgeformt. Durch die Form der Schleife 20 kann eine jeweilige Länge

50 zwischen den zwei der benachbarten Anschlüsse 22 vorgegeben sein. Durch die Länge 50 ist insbesondere eine Phasenbeziehung der leitungsgebundenen

elektromagnetischen Welle an den beiden benachbarten der Anschlüsse 22 festgelegt. Somit kann durch die Form der Schleifen 20 die Phasenbeziehung der

Hochfrequenzantennen 4 einer Spalte relativ zueinander vorgegeben sein. Dadurch kann eine Abstrahlcharakteristik der Hochfrequenzantennen 4 gemäß einem ersten

Raumwinkel vorgegeben sein. Insbesondere ist die Abstrahlcharakteristik der

Hochfrequenzantennen 4 gemäß dem ersten Raumwinkel durch die Form der Schleifen 20 vorgebbar. Nochmals insbesondere ist die Abstrahlcharakteristik der

Hochfrequenzantennen 4 gemäß dem ersten Raumwinkel bei fester Position der

Hochfrequenzantennen 4 durch die Form der Schleifen 20 vorgebbar. Der erste

Raumwinkel ist insbesondere parallel zu einer Ebene ausgerichtet, die parallel zu der zweiten Raumrichtung z ausgerichtet ist.

Die zweite Zuleitung 2 weist vorliegend eine erste Seite 28 und eine zweite Seite 29 auf. Dies geht besonders gut aus Fig. 4 hervor. Vorliegend ist die erste Zuleitung 2 durch eine Verbindung 24 in die erste Seite 28 und die zweite Seite 29 aufgeteilt. Die Schleifen 20 auf der ersten Seite 28 weisen vorliegend eine andere Form auf als die Schleifen 21 auf der zweiten Seite 29. Die Länge 50 der zweiten Zuleitung 2 zwischen den zwei benachbarten der mehreren Anschlüsse 22 auf der ersten Seite 28 weicht vorliegend von der Länge 51 zwischen zwei benachbarten der Anschlüsse 22 auf der zweiten Seite 29 ab. Dadurch ist eine Abstrahlung 59 mit dem Winkel α relativ zu der zweiten

Raumrichtung y einstellbar. Bei gleicher Länge 50 der ersten Zuleitung 2 zwischen den zwei benachbarten der mehreren Anschlüsse 22 auf der ersten Seite 28 und der Länge

51 der ersten Zuleitung 2 zwischen zwei benachbarten Anschlüssen 22 auf der zweiten Seite 29 ergibt sich eine symmetrisch zu der Verbindung 24 ausgerichtete Abstrahlung 58, 59. Insbesondere strahlen Hochfrequenzantennen 4, die über die erste Seite 28 mit der Verbindung 24 verbunden sind, in diesem Fall mit dem Winkel α ab, während Hochfrequenzantennen 4, die über die zweite Seite 29 mit der Verbindung 24 verbunden sind, eine Abstrahlung 58 mit dem Winkel -a bezüglich der zweiten Raumrichtung y aufweisen. Demnach ist durch eine unterschiedliche Form der Schleifen 22 auf der ersten Seite 28 und der zweiten Seite 29 eine besonders gerichtete und/oder breite Abstrahlung 58, 59 einstellbar.

Fig. 4 zeigt schematisch die Abstrahlung 59 der Hochfrequenzantennen mit dem Winkel a. Die Länge 50 (in der Formel x genannt) ergibt sich beispielsweise aus Formel 4. Die Länge 51 (in der Formel Ax₂ genannt) ergibt sich beispielsweise aus Formel 5.

Δ ι =— =£-^ Formel 4

d-sin(a) ._ . _

Δχ₂ = ASL ^— = A_SL =-^ Formel 5

Dabei entspricht Ä_SL der Wellenlänge der elektromagnetischen Welle im Medium

(Leiterbahn), d entspricht dem direktem Abstand der zwei benachbarten der mehreren Anschlüsse 22, 32 voneinander. Die Phasenbeziehung zwischen zwei benachbarten der mehreren Anschlüsse 22, 32 ist durch Formel 6 gegeben:

Δφ = d^■ sin(a) ^■—^■ 360° Formel 6

Fig. 5 zeigt ein beispielhaftes Layout zum Herstellen des Zuleitungsnetzwerks 1 auf der Leiterplatte 68. Die Schleifen 20, 21 der ersten Zuleitung 2 entfallen in dem Beispiel gemäß Fig. 5. Gut zu erkennen sind Durchkontaktierungen 27, sogenannte Vias, zum Verbinden von Masse-Lagen beziehungsweise Ground-Lagen der Leiterplatte 68. Die Durchkontaktierungen 27 werden aus diesem Grund auch Ground-Vias genannt. Die Masse-Lagen können bezüglich der Zeichenebene der Fig. 5 über und unter dem

Zuleitungsnetzwerk 1 angeordnet sein. Mit anderen Worten können die Masse-Lagen das Zuleitungsnetzwerk 1 auf zwei Seiten einrahmen. Auf diese Weise ist eine besonders gute Abschirmung des Zuleitungsnetzwerks 1 gegeben.

Vorzugsweise ist das Radar-Frontend 60 an dem Kraftfahrzeug 66 derart ausgerichtet, dass die erste Zuleitung 2 vertikal ausgerichtet ist. Mit anderen Worten verläuft die erste Raumrichtung z in der Vertikalen und/oder senkrecht zu einer Grundebene, auf der das Kraftfahrzeug 66 steht. Dies ist durch einen Richtungspfeil 57 in Fig. 1 angedeutet. Durch die Form der Schleifen 20, 21 der ersten Zuleitung 2 ist in diesem Fall die Abstrahlung 59 gemäß einem Elevationswinkel beziehungsweise in Elevation vorgebbar. Der

Elevationswinkel kann in diesem Fall insbesondere dem Winkel α entsprechen. Der Elevationswinkel ist insbesondere ein Winkel zwischen der Abstrahlung 59 und der Ebene, auf der das Kraftfahrzeug 66 steht.

Vorzugsweise ist das Radar-Frontend 60 derart an dem Kraftfahrzeug 66 angeordnet, dass durch die Form der Schleifen 30 eine Abstrahlung gemäß einem Azimutwinkel beziehungsweise in Azimut vorgebbar ist. Der Azimutwinkel liegt insbesondere in einer Ebene, die parallel zu der Ebene verläuft, auf der sich das Kraftfahrzeug 66 befindet. Durch die geeignete Ausrichtung des Radar-Frontends 60 beziehungsweise der

Antennenanordnung 6 ist ein Vorgeben einer Auslenkung des Radarstrahls in Azimut und Elevation gleichzeitig und unabhängig voneinander möglich. Zum Vorgeben der

Abstrahlcharakteristik gemäß dem Elevationswinkel sind die Schleifen 20, 21 der ersten Zuleitung 2 anpassbar. Zum Vorgeben der Abstrahlcharakteristik gemäß dem

Azimutwinkel sind die Schleifen 30 der zweiten Zuleitungen 3 anpassbar.

Mittels der vorliegenden Antennenanordnung 6 kann ein Radar-Frontend 60 bereitgestellt werden, das eine beliebige Anzahl von Spalten und/oder Zeilen an

Hochfrequenzantennen 4 aufweist. Hierdurch kann eine Bündelung der Abstrahlung des Radar-Frontends 60 sowohl gemäß dem Azimutwinkel als auch gemäß dem

Elevationswinkel vorgebbar sein. Beispielsweise resultiert eine, beispielsweise gegenüber einem Grundwert, kleinere/größere Anzahl von Spalten in einer geringeren/größeren Bündelung der Abstrahlung gemäß dem Azimutwinkel. Beispielsweise resultiert eine, bezüglich eines weiteren Grundwerts, kleinere/größere Anzahl von Zeilen in einer geringeren/größeren Bündelung der Abstrahlung gemäß dem Elevationswinkel. Die jeweiligen Längen 50, 51 , 52 zwischen den Anschlüssen 22, 32 können jeweils konstant sein. Für eine andere Ausführung der Antennenanordnung 6 mit mehr oder weniger Hochfrequenzantennen 4 muss nur das Zuleitungsnetzwerk 1 und die Anzahl der Hochfrequenzantennen 4 angepasst werden. Beispielsweise können die zweiten

Zuleitungen 3 jeweils um eine Schleife 30 und eine Hochfrequenzantenne 4 erweitert werden, um die Anzahl an Spalten zu erhöhen. Beispielsweise kann die erste Zuleitung 2 um einen Anschluss 22 erweitert werden, an welchem eine weitere zweite Zuleitung 3 zusammen mit weiteren Hochfrequenzantennen 4 angeordnet werden, um die Anzahl an Zeilen um 1 zu erhöhen.

Durch die Anzahl an Zeilen und/oder Spalten kann die Bündelung gemäß dem

Elevationswinkel und/oder dem Azimutwinkel getrennt voneinander vorgebbar sein. Somit ist besonders bevorzugt die Abstrahlcharakteristik der Antennenanordnung 6

beziehungsweise des Radar-Frontends 60 sowohl in Bezug auf die Bündelung als auch in Bezug auf die Abstrahlrichtung in Elevation und in Azimut unabhängig voneinander vorgebbar. Dadurch steht ein Antennenbaukasten zur Verfügung, durch den viele verschiedene Abstrahlcharakteristiken beziehungsweise Strahlungsdiagramme realisierbar sind. Eine hohe Anzahl an Spalten und/oder Zeilen ist insbesondere interessant im Hinblick auf eine sehr stark bündelnde Frontradarantenne.

Claims

Patentansprüche

1 . Antennenanordnung (6) für ein Radar-Frontend (60), mit

- Hochfrequenzantennen (4) zum Überführen von elektromagnetischer Energie, und

- einem Zuleitungsnetzwerk (1 ), mittels welchem die Hochfrequenzantennen (4) mit einer Sendeeinheit und/oder einer Empfangseinheit (61 ) verbindbar sind, wobei

- die Hochfrequenzantennen (4) und das Zuleitungsnetzwerk (1 ) durch Leiterbahnen einer Leiterplatte (68) gebildet sind, und wobei

- das Zuleitungsnetzwerk (1 ) eine erste Zuleitung (2) in eine erste Raumrichtung (z) und zumindest zwei zweite Zuleitungen (3) in eine zweite Raumrichtung (y) aufweist, wobei an mehreren Anschlüssen (22) der ersten Zuleitung (2) jeweils eine der zweiten Zuleitungen (3) angeschlossen ist und an mehreren Anschlüssen (32) jeder der zweiten Zuleitungen (3) jeweils eine der Hochfrequenzantennen (4) angeschlossen ist,

dadurch gekennzeichnet, dass

- die erste Zuleitung (2) und die zweiten Zuleitungen (3) zwischen zwei

benachbarten der mehreren Anschlüsse (22, 32) jeweils gemäß einer Schleife (20, 30) geformt sind und eine jeweilige Länge (50, 52) der betroffenen Zuleitung (2, 3) zwischen den zwei benachbarten der mehreren Anschlüsse (22, 32) bei konstanter Position der Hochfrequenzantennen (4) durch eine jeweilige Form der Schleife (20, 30) vorgebbar ist.

2. Antennenanordnung (6) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,

dadurch gekennzeichnet, dass

die zwei benachbarten der Anschlüsse (32) der zweiten Zuleitungen (3) und zwei weitere benachbarte der Anschlüsse (32) der zweiten Zuleitungen (3) jeweils um dieselbe Länge (52) voneinander beabstandet sind.

3. Antennenanordnung (6) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,

dadurch gekennzeichnet, dass

die Leiterplatte (68) als LTCC- Leiterplatte ausgebildet ist, wobei eine relative Permittivität eines Dielektrikums der Leiterplatte (68) zumindest 6 beträgt.

4. Antennenanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,

dadurch gekennzeichnet, dass

die erste Zuleitung (2) und die zweiten Zuleitungen (3) zumindest im Wesentlichen senkrecht zueinander verlaufen.

5. Antennenanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,

dadurch gekennzeichnet, dass

die erste Zuleitung (2) und die zweiten Zuleitungen (3) Teil einer rechenförmigen Struktur sind.

6. Antennenanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,

dadurch gekennzeichnet, dass

die erste Zuleitung (2) eine erste Seite (28) und eine zweite Seite (29) aufweist, wobei auf beiden Seiten jeweils zumindest zwei der mehreren Anschlüsse (22) angeordnet sind und eine Schleife (20) zwischen zwei benachbarten der mehreren Anschlüsse (22) auf der ersten Seite (28) und eine Schleife (21 ) zwischen zwei benachbarten der mehreren Anschlüsse (22) auf der zweiten Seite (29) unterschiedlich geformt sind.

7. Antennenanordnung nach Anspruch 6,

dadurch gekennzeichnet, dass

die erste Zuleitung (2) zwischen der ersten Seite (28) und der zweiten Seite (29) eine Verbindung (24) zum Verbinden mit der Sendeeinheit und/oder der

Empfangseinheit (61 ) aufweist.

8. Radar-Frontend (60) mit einer Antennenanordnung (6) nach einem der

vorhergehenden Ansprüche.

9. Fahrerassistenzeinrichtung (65) mit einem Radar-Frontend (60) nach Anspruch 8.

10. Kraftfahrzeug (66) mit einer Fahrerassistenzeinrichtung (65) nach Anspruch 9.

1 1 . Kraftfahrzeug (66) nach Anspruch 10,

dadurch gekennzeichnet, dass

die Abstrahlcharakteristik der Antennenanordnung (6) gemäß einem Elevationswinkel durch die Länge (50, 51 ) zwischen den zwei benachbarten der mehreren Anschlüsse (22) an der ersten Zuleitung (2) vorgegeben ist.

12. Kraftfahrzeug (66) nach Anspruch 10 oder 1 1 ,

dadurch gekennzeichnet, dass

die Abstrahlcharakteristik der Antennenanordnung (6) gemäß einem Azimutwinkel durch die Länge (52) zwischen den zwei benachbarten der mehreren Anschlüsse (32) an den zweiten Zuleitungen (3) vorgegeben ist.

13. Verfahren zum Herstellen einer Antennenanordnung (6), mit den Schritten:

- Vorgeben fester Positionen für Hochfrequenzantennen (4) auf einem Substrat,

- Kontaktieren der Hochfrequenzantennen (4) mittels eines Zuleitungsnetzwerks (1 ), welches eine erste Zuleitung (2) in eine erste Raumrichtung (z) und zumindest zwei zweite Zuleitungen (3) in eine zweite Raumrichtung (y) aufweist, wobei an mehreren Anschlüssen (22) der ersten Zuleitung (2) jeweils eine der zweiten Zuleitungen (3) angeschlossen wird und an mehreren jeweiligen Anschlüssen (32) jeder der zweiten Zuleitungen (3) jeweils eine der Hochfrequenzantennen (4) angeschlossen wird, und

- Einstellen einer Abstrahlcharakteristik der Antennenanordnung (6) durch Festlegen einer jeweiligen Länge (50, 51 , 52) der ersten Zuleitung (2) und der zweiten

Zuleitungen (3) jeweils zwischen zwei benachbarten der mehreren Anschlüsse (22, 32).