DE60119335T2 - Hochintegrierter mehrstrahliger millimeterwellensensor auf einem einzelnem träger - Google Patents
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- G01S7/4008—Means for monitoring or calibrating of parts of a radar system of transmitters
Description
- Diese Erfindung bezieht sich auf einen Radarsensor der Art, die durch den Oberbegriff des folgenden Anspruchs 1 definiert ist.
- Wie es in der Technik bekannt ist, gibt es einen zunehmenden Trend, Radarssysteme in kommerziell erhältlichen Erzeugnissen zu umfassen. Es ist beispielsweise wünschenswert, Radarsysteme in Automobilen, Lastwagen, Booten, Flugzeugen und anderen Fahrzeugen zu umfassen. Solche Radarsysteme müssen kompakt sein und einen relativ niedrigen Aufwand erfordern.
- Einige Anwendungen besitzen ferner relativ schwierige Entwurfsparameter, die Beschränkungen der physischen Größe der Struktur zusätzlich zu minimalen Betriebsleistungserfordernissen umfassen. Solche konkurrierende Entwurfserfordernisse (z. B. niedriger Aufwand, kleine Größe, hohe Leistungsparameter) machen den Entwurf von solchen Radarsystemen relativ herausfordernd.
- Bei Autoradarsystemen sind beispielsweise Aufwands- und Größenerwägungen von beträchtlicher Bedeutung. Um ferner die Leistungserfordernisse von Autoradaranwendungen (z. B. den Reichweitenbereich) zu erfüllen, sind eine relativ hochentwickelte Array-Antenne und ein Radar und eine Sende-Schaltungsanordnung erforderlich.
- Die
EP 0978729 A beschreibt einen Radarsensor der Art, die durch den Oberbegriff des folgenden Anspruchs 1 definiert ist. Bei diesem bekannten Sensor bildet ein Metallmuster an einem ersten dielektrischen Substrat eine Antenne. Das erste Substrat ist an einer Metallbasisplatte befestigt und weist einen dielektrischen Deckel auf, durch den die Antenne strahlt. An der gegenüberliegenden Oberfläche der Metallbasisplatte sind Transceiver- bzw. Sendeempfänger-Komponenten, die eine MMIC umfassen, an oder in einem zweiten dielektrischen Substrat, das ebenfalls an der Basisplatte befestigt ist, befestigt. Ein Metalldeckel verschließt den Raum, der das zweite Substrat und die Transceiverkomponenten aufweist, zu der Basisplatte. Signalverarbeitungskomponenten, die mit dem Transceiver bzw. Sendeempfänger gekoppelt sind, sind an einem dritten Substrat befestigt, und ein weiterer Metallabdeckel schließt diese Komponenten und den verschlossenen Transceiver innerhalb eines Abschnitts, der durch den weiteren Metalldeckel und die Basisplatte gebildet ist, ein. - Gemäß der vorliegenden Erfindung ist ein Radarsensor der Art, die durch den Oberbegriff von Anspruch 1 definiert ist, dadurch gekennzeichnet, daß Komponenten der Hochfrequenz-(RF-)Schaltungen an einer Oberfläche des ersten Substrats angeordnet sind; ein zweites dielektrisches Substrat in dem Ausnehmungsbereich oberhalb des ersten Substrats angeordnet ist und ein Paar von einander gegenüberliegenden Oberflächen aufweist; daß die oder jede der Zwischenfrequenz-(IF-)Komponenten an einer der Oberflächen des zweiten Substrats angeordnet ist; und die EMI-Abschirmung über dem ersten und dem zweiten Substrat angeordnet ist, um eine EM-Strahlung von dem Sensor zu reduzieren.
- Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung nimmt die Form eines Millimeterwellen-(MMW-)Radarsystems an einem einzelnen Niedrigtemperatur-Keramiksubstrat ein, das aus einer Mehrzahl von gleichzeitig eingebrannten Niedertemperatur-Keramik-(LTCC-; LTCC = Low Temperature Co-fired Ceramic)Schaltungsschichten gebildet ist. Das einzelne LTCC-Substrat weist einen obersten Antennendeckel oder eine Antennenverkleidungsschicht, die über einem Antennenelement oder einer Strahlerschicht angeordnet ist, auf. Der Deckel oder die Antennenverkleidungsschicht werden verwendet, um die strahlenden Elemente an folgenden Strahlerschichten einzustellen bzw. abzustimmen. MMW-Sender- und Empfänger-Schaltungskomponenten sind an einer zweiten oder Bodenoberfläche des einzelnen LTCC-Substrats angeordnet. Die Sender- und Empfänger-Schaltungsanordnung ist innerhalb der Schichten des LTCC-Substrats integriert, um die Antenne mit den Sender- und Empfänger-Komponenten zu koppeln. Bei einem Ausführungsbeispiel ist die Antenne aus einem Array von strahlenden Antennenelementen, die in dem LTCC-Substrat mit einer Array-Speise- und Strahlformungs-Schaltungsanordnung, die durch die unterschiedlichen Schichten des LTCC-Substrats hindurch eingebettet und integriert ist, eingebetet sind, gebildet. Sender-Schaltungskomponenten, die einen spannungsgesteuerten Oszillator (VCO) und einen Leistungsverstärker umfassen, jedoch nicht darauf begrenzt sind, sowie Empfängerschaltungskomponenten, die einen rauscharmen Verstärker (LNA; LNA = Low Noise Amplifier), einen Mischer und einen Videoverstärker umfassen, jedoch nicht darauf begrenzt sind, sind an der Bodenoberfläche des LTCC-Substrats angeordnet. Die Sender- und Empfänger-Schaltungskomponenten sind mit Sende- und Empfangsantennen sowie mit einer anderen Sende- und Empfangs-Schaltungsanordnung durch Durchkontaktierungsverbindungen bzw. Via-Verbindungen, die in dem LTCC-Substrat gebildet sind, gekoppelt. Auf diese Art und Weise ist ein hochintegriertes Einzelsubstrat-MMW-Radarsystem gebildet.
- Eine digitale Signalverarbeitung (DSP), Leistungsschaltungen, Steuerschaltungen und Schnittstellenschaltungen sind an einer gedruckten Verdrahtungsplatte (PWB) angeordnet, die mit dem MMW-Radarsystem, das an dem LTCC-Substrat angeordnet ist, über ein flexibles Kabel gekoppelt sein können.
- Bei einem Ausführungsbeispiel ist das LTCC-Substrat, das die Antenne und die MMW-Sende- und Empfangsschaltungen aufweist, in einem Gehäuse angeordnet. Das LTCC-Substrat ist in dem Gehäuse über einer ersten Abstützungsstruktur, die die Antennenapertur mit einem vorbestimmten Abstand von einer ersten oder inneren Oberfläche des Gehäuses beabstandet, angeordnet. Über einer zweiten Abstützungsstruktur ist in dem Gehäuse ferner die PWB angeordnet. Die zweite Struktur beabstandet eine Oberfläche der PWB mit einem vorbestimmten Abstand von der zweiten Oberfläche des LTCC-Substrats. Das LTCC-Substrat und die PWB sind daher in einem einzigen gemeinsamen Gehäuse angeordnet. Bei einem Ausführungsbeispiel koppelt eine flexible Schaltung die Schaltungskomponenten, die an dem LTCC-Substrat angeordnet sind, mit den Schaltungskomponenten, die an der PWB angeordnet sind. Das Radar ist daher als eine integrierte Struktur mit einer relativ verbinderlosen Schnittstelle gebildet. Das Gehäuse ist mit einem einzigen Verbinder gebildet, durch den Hochfrequenzsignale (RF), Gleichsignale und logische Signale geliefert werden. Eine EMI-Abschirmung ist ferner in dem Gehäuse angeordnet, um die Menge von Strahlung, die durch das Gehäuse von anderen Positionen als der Antennenapertur emittiert wird, zu reduzieren. Obwohl das integrierte Einzelsubstrat-MMW-Radar der vorliegenden Erfindung für Autoradarsysteme, insbesondere aktive elektronisch abgetastete Antennen-Autoradarsysteme besonders gut geeignet ist, ist es offensichtlich, daß das Radar ferner bei anderen Radarsystemanwendungen ebenfalls verwendet werden kann.
- Kurze Beschreibung der Zeichnungen
- Die vorhergehenden Merkmale dieser Erfindung sowie die Erfindung selbst sind aus der folgenden Beschreibung der Zeichnungen vollständiger offensichtlich, in denen:
-
1 eine Teilexplosionsansicht eines Radarsystems, das an einem Fahrzeugstoßstangenabschnitt befestigt ist, ist; -
1A eine isometrische Explosionsansicht eines Radarsystems, das an einem Fahrzeugstoßstangenabschnitt befestigt ist, ist; -
2 eine isometrische Ansicht eines hochintegrierten Einzelsubstrat-Millimeterwellen-(MMW-)Mehrstrahl-Sensorsystems mit einem entfernten Teil eines Gehäuses, um eine Antennenapertur zu zeigen, ist; -
3 eine Draufsicht auf eine Array-Apertur, die durch eine Mehrzahl von Antennenelementen gebildet ist, ist; -
4 eine isometrische Ansicht eines hochintegrierten Einzelsubstrat-MMW-Mehrstrahl-Sensorsystems ist; -
4A eine isometrische Explosionsansicht eines hochintegrierten Einzelsubstrat-MMW-Mehrstrahl-Sensorsystems ist; -
5 eine Querschnittsansicht eines hochintegrierten Einzelsubstrat-MMW-Mehrstrahl-Sensorsystems des in1 ,2 und4 gezeigten Typs ist; -
6 ein detailliertes Blockdiagramm eines hochintegrierten Einzelsubstrat-MMW-Mehrstrahl-Sensorsystems des in1 ,2 und4 gezeigten Typs ist; -
7 eine Querschnittsansicht eines Einzelsubstrats ist, das eine Hochfrequenzantenne und Empfänger- und Senderschaltungen umfaßt; -
8 eine Draufsicht eines hochintegrierten Einzelsubstrat-MMW-Mehrstrahl-Sensorsystems des in1 ,2 und4 gezeigten Typs, das an einem Fahrzeug angeordnet ist, ist; -
8A eine Seitenansicht des in8 gezeigten hochintegrierten Einzelsubstrat-MMW-Mehrstrahl-Sensorsystems ist; und -
9 eine isometrische Ansicht eines hochintegrierten Einzelsubstrat-MMW-Mehrstrahl-Sensorsystems ist. - Detaillierte Beschreibung der Erfindung
- Bezugnehmend auf
1 und1A , in denen gleiche Elemente mit gleichen Bezugsbezeichnungen versehen sind, sind erste und zweite Radarsysteme10 hinter Teilen des Fahrzeugkörpers12 befestigt. Bei diesem besonderen Beispiel entspricht der Fahrzeugkörper12 einem Autostoßstangenabschnitt16 eines Fahrzeugs. Es ist jedoch offensichtlich, daß das Radarsystem10 hinter jedem Teil eines Fahrzeugs angebracht sein kann, vorausgesetzt, daß eine geeignete Menge Raum existiert oder hergestellt werden kann, um das Radarsystem10 aufzunehmen. Das Radarsystem10 kann als ein hochintegrierter Millimeterwellen-(MMW-)Mehrstrahl-Sensor gebildet sein, und kann daher bei verschiedenen Positionen an einem Fahrzeug befestigt sein und ist nicht auf das Befestigen zusammen mit der Stoßstange12 begrenzt, wie es im Folgenden beschrieben ist. Spezifische Verfahren bzw. Techniken zum Befestigen eines hochintegrierten Millimeterwellen-(MMW-)Mehrstrahl-Sensors hinter einer Fahrzeugstoßstange, einer Instrumententafel oder einem anderen Fahrzeugteil sind in der US-Patentanmeldung mit dem Titel „System and Technique for Mounting a Radar System on a Vehicle", eingereicht am 16. August 2001, der die Anmeldungsnummer 09/930,868 zugewiesen ist, und die der Bevollmächtigten der vorliegenden Erfindung übertragen ist, beschrieben. - Das Radarsystem
10 kann beispielsweise als die in der US-Patentanmeldung mit dem Titel „Radar Transmitter Circuitry and Techniques", eingereicht am 36. August 2001 und die Anmeldungsnummer 09/931,631 zugewiesen, und in der US-Patentanmeldung mit dem Titel „Switched Beam Antenna Architecture", eingereicht am 16. August 2001 und die Anmeldungsnummer 09/932,574 zugewiesen, die jeweils der Bevollmächtigten der vorliegenden Erfindung übertragen sind, beschriebenen Typen gebildet sein. Es ist offensichtlich, daß andere Radarsysteme gemäß der vorliegenden Erfindung verwendet werden können. - Die Radarsysteme
10 sind jeweils hinter einem Fahrzeugabschnitt10 , der aus einem Material, das es ermöglicht, dass Radarsignalenergie durch dasselbe mit einer relativ kleinen oder idealerweise ohne Dämpfung läuft, gebildet ist, befestigt. Das Radarsystem10 kann mit dem Fahrzeugkörper12 über eine Befestigungsklammer14 gekoppelt sein, oder dasselbe kann mit dem Körper des Fahrzeugs direkt gekoppelt sein. Ein Schutzbarrierenabschnitt16 ist zwischen einer inneren Wand18 des Fahrzeugabschnitts12 und einer Oberfläche10a des Sensors10 angeordnet. Der Schutzbarrierenabschnitt16 liefert einen zusätzlichen Schutz für den Sensor10 . - Bezugnehmend nun auf
2 umfaßt der Sensor10 ein Gehäuse20 mit einem Teil desselben, der entfernt ist, um ein einzelnes, gemeinsam gebranntes Niedrigtemperatur-Keramik-(LTCC-)Substrat40 mit einer ersten oder obersten Oberfläche40a zu zeigen, an der eine Mehrzahl von Antennenelementen42 angeordnet ist. Ein bevorzugtes Antennenarray und ein Antennenelement zur Verwendung bei Autoradaranwendungen sind in der ebenfalls anhängigen US-Patentanmeldung mit dem Titel „Slot Antenna Element for an Array Antenna", eingereicht am 16. August 2001 und die Anmeldungsnummer 09/931,633 zugewiesen, die der Bevollmächtigten der vorliegenden Erfindung übertragen ist, und der im Vorhergehenden erwähnten ebenfalls anhängigen US-Patentanmeldung mit dem Titel „Switched Beam Antenna Architecture" beschrieben. - In dem LTCC-Substrat
40 sind ferner eine Butler-Matrix-Strahlformungsschaltung, eine Strahlerspeiseschaltung, die mit den Antennenelementen42 gekoppelt ist, eine Mehrzahl von Quadratur-Hybrid- und Leistungsteilerschaltungen sowie Zwischenschicht-Übergangsschaltungen gebildet. Bei einem Ausführungsbeispiel ist das Substrat40 aus einem A6-M-LTCC-Band von Ferro gebildet. Das Band ist mit einer Dicke von etwa 0,010 Zoll vorgebrannt und etwa 0,0074 Zoll nachgebrannt und einer relativen Dielektrizitätskonstante von etwa 5,9 gebildet. Das LTCC-Band weist eine Verlustcharakteristik bei 24 GHz von 1,1 bB pro Zoll für eine 0,0148-Zoll-Ground-Plane-Beabstandung bzw. Grundebenen-Beabstandung auf. Bei anderen Ausführungsbeispielen können die Bandschichten aus A6-S-Band von Ferro gebildet sein. - Das einzelne Substrat bzw. Einzelsubstrat
40 ist aus LTCC aus einer Vielfalt von Gründen, die das Potential desselben für einen niedrigen Aufwand bei einer hochvolumigen Erzeugung umfassen, jedoch nicht darauf begrenzt sind, gebildet. LTCC ermöglicht ferner einen kompakten Schaltungsentwurf und ist eine bei dieser Frequenz für Mehrschichtschaltungen mit großen Mengen von zuverlässigen, eingebetteten Durchkontaktierungen bzw. Vias (etwa 1200 Vias bei einem besonderen Ausführungsbeispiel) kompatible Technologie. Oberflächenbefestigungsvorrichtungen können ferner mit der LTCC, wie es im Folgenden in Verbindung mit4 ,5 und7 beschrieben ist, integriert sein. - Bezugnehmend nun auf
3 umfaßt eine Array-Antenne50 mit einer Länge L und einer Breite W ein Sendearray52 und ein Empfangsarray54 . Jedes der Arrays52 ,54 umfasst acht Reihen56a –56g und 6 Spalten58a –58f . Jedes der Sende- und Empfangs-Arrays52 ,54 weist daher 48 strahlende Elemente (oder einfacher „Strahler" oder „Elemente") auf, die allgemein durch60 bezeichnet sind, mit acht Elementen im Azimut und sechs Elementen in der Höhe. Die Array-Antenne50 kann beispielsweise an der Oberfläche40a (2 ) bei dem LTCC-Substrat40 (2 ) gebildet sein. - Wie bei den im Vorhergehenden erwähnten US-Patentanmeldungen mit den Titeln „Slot Antenna Element for an Array Antenna" und „Switched Beam Antenna Architecture" detailliert beschrieben ist, ist jedes strahlende Element
60 ein streifenleitungsgespeister am Ende offener Hohlraum in der LTCC. Der Hohlraum ist in der LTCC40 (2 ) unter Verwendung von eingebetteten Vias, die allgemein als62 bezeichnet sind und die „Hohlraumwände" erzeugen, gebildet. Jedes der Arrays52 ,54 weist einen rechtwinkligen Gitterabstand auf: 0,223 Zoll (Azimut) × 0,295 Zoll (Höhe). Der Azimut-Abstand ist ausgewählt, um mit einer Butler-Matrix-Speiseschaltung, die ausgewählt ist, um gewünschte Strahlpositionen, die gewünschte Detektierungszonen liefern, zu ergeben, kompatibel zu sein. Der Höhenabstand ist ausgewählt, um eine gewünschte Höhenstrahlbreite und den maximalen Abstand, der notwendig ist, um eine durch den Deckel hervorgerufene Abtastblindheit zu vermeiden, zu erreichen. - Bei einer Autoradaranwendung ist die Antenne
50 in dem Gehäuse20 (2 ) eingeschlossen und strahlt durch den Gehäusedeckel20a (2 ). Bei einigen Ausführungsbeispielen ist der Deckel20a in dem Strahlerentwurf enthalten, während bei anderen Ausführungsbeispielen der Deckel von der Antennenapertur um einen Abstand, der einer halben Wellenlänge entspricht, beabstandet ist. - Bezugnehmend nun auf
4 ,4A und5 , bei denen gleiche Elemente mit gleichen Bezugsbezeichnungen durch die mehreren Ansichten hindurch versehen sind, umfaßt ein hochintegriertes MMW-Mehrstrahl-Sensorsystem70 ein Gehäuse72 mit einem Paar von Befestigungsösen74a ,74b und einem Verbinder76 , der von demselben vorsteht. - Hochfrequenzsignale, Gleichsignale und logische Signale werden zu und von dem Sensor
70 über den Verbinder76 geliefert. Bei einem Ausführungsbeispiel ist das Gehäuse72 mit einer Länge L von typischerweise etwa 120 mm, einer Breite W von typischerweise etwa 66 mm und einer Höhe H von typischerweise etwa 32 mm gebildet, und alle Signale, die zu und von dem Sensor70 geliefert werden, werden durch den Verbinder76 zu einer Wagenbereichsnetz-(CAN-; CAN = Car Area Network)Steuerung geliefert, wie es im Folgenden in Verbindung mit6 beschrieben ist. - Das Gehäuse
72 weist einen Basisteil72a und einen Deckelteil72b auf. Bei diesem besonderen Ausführungsbeispiel ist der Basisteil72a mit einstückig angeformten Seiten gebildet, um so einen Ausnehmungsbereich73 innerhalb der Basis72a zu bilden. Die Basis72a kann unter Verwendung von Spritzgußtechniken oder jeder anderen Technik zum Bilden von strukturell intakten, kompakten und leichtgewichtigen Strukturen gebildet sein. - Die Seitenwände der Basis
72a weisen eine Abstützungsstruktur84 auf, die von denselben vorsteht. Bei einem besonderen Ausführungsbeispiel entspricht die Abstützungsstruktur84 einem Schulterbereich84 der Basis72a . Von einer Oberfläche der Basis72a steht ferner eine zweite Abstützungsstruktur vor, die hier aus einer Mehrzahl von Stützsäulen90 gebildet ist. Bei diesem besonderen Ausführungsbeispiel stehen die Stützsäulen90 von einer Bodenoberfläche der Basis72a vor. - Ein LTCC-Substrat
80 mit ersten und zweiten einander gegenüberliegenden Oberflächen80a ,80b (80b in4 nicht sichtbar) ist in dem Ausnehmungsbereich73 der Basis72a angeordnet. Eine Antenne, die beispielsweise als der im Vorhergehenden in Verbindung mit3 beschriebene Typ gebildet ist, ist an der Oberfläche80b angeordnet. Die Antenne an dem Substrat80 ist daher angeordnet, um Signale durch die Bodenoberfläche der Basis72a zu senden und zu empfangen. Das LTCC-Substrat80 ist in dem Ausnehmungsbereich73 angeordnet und auf dem Schulterteil84 , der in der Basis72a gebildet ist, gestützt. Der Schulterbereich84 ist gebildet, um das Substrat80 abzustützen und um die Apertur der Antenne, die an dem LTCC-Substrat80 gebildet ist, einen vorbestimmten Abstand von einer Oberfläche des Gehäuseteils72a , wie es detaillierter im Folgenden in Verbindung mit5 beschrieben ist, zu beabstanden. - Eine gedruckte Schaltungsplatte (PCB)
86 mit ersten und zweiten einander gegenüberliegenden Oberflächen86a ,86b ist ferner in dem Ausnehmungsbereich73 des Gehäuses72 angeordnet. Die PCB86 ist angepaßt, um Schaltungskomponenten88 , die Oberflächenbefestigungs-Schaltungskomponenten umfassen, die an den einander gegenüberliegenden Oberflächen86a ,86b angeordnet sind, aufzuweisen. Die Schaltungskomponenten88 können als Induktionsspulen, Leistungszuführungseinrichtungen und digitale Schaltungskomponenten und Teilsysteme gebildet sein. - Die PWB
86 ist ferner in dem Ausnehmungsbereich73 angeordnet und ferner durch Abstandshalter90 abgestützt. Die Abstandshalter90 sind ausgewählt, um eine erste Oberfläche der PWB86 einen vorbestimmten Abstand von der Oberfläche80a des LTCC-Substrats80 zu beabstanden. Der besondere Abstand, durch den die PWB86 von dem LTCC-Substrat80 beabstandet ist, ist derart ausgewählt, daß die Schaltungskomponenten, die an der Oberfläche80a des Substrats80 angeordnet sind, weder die Schaltungskomponenten88 , die an der Oberfläche86b der PWB96 angeordnet sind, noch die Oberfläche86b selbst stören. - Eine EMI-Abschirmung
92 ist über der PWB86 angeordnet und bildet eine Barriere, die ein Lecken von im Wesentlichen der gesamten Strahlung von dem LTCC-Substrat80 und den Schaltungen, die mit demselben gebildet sind, sowie der PWB86 und den Schaltungen, die mit derselben gebildet sind, verhindert. Die Abschirmung92 liefert ferner einen Störfestigkeitspegel gegenüber gestrahlten Emissionen, die von außerhalb des Sensors70 kommen. Der Deckel72a ist mit einer Dicke, die ausgewählt ist, um eine Anbringung an der Basis72 über eine Schwingungstechnik zu ermöglichen, gebildet. - Bezugnehmend nun auf
6 ist ein Radarsystem, das ähnlich zu dem im Vorhergehenden in Verbindung mit1 bzw.2 beschriebenen Radarsystem zur Verwen dung als ein Seitenobjekt-Detektierungs-(SOD-; SOD = Side Object Detection)System bei einer Autoradaranwendung ist, detaillierter gezeigt. Bei einem allgemeinen Überblick des Betriebs eines Senders100 sendet der FMCW-Radar ein Signal102 mit einer Frequenz, die sich auf eine vorbestimmte Art und Weise über die Zeit ändert. Das Sendesignal102 wird allgemein durch Speisen eines VCO-Steuerungs- oder Rampensignals104 zu einem spannungsgesteuerten Oszillator (VCO)106 gebildet. Ansprechend auf das Rampen- bzw. Sägezahnsignal104 erzeugt der VCO106 ein Chirp- bzw. Zwitschersignal108 . - Ein Maß einer Sendezeit des Hochfrequenzsignals kann durch Vergleichen der Frequenz eines empfangenen Signals oder Rücksignals
110 mit der Frequenz einer Abtastung112 des Sendesignals bestimmt werden. Die Bereichsbestimmung wird daher durch Messen der Schwebungsfrequenz zwischen den Frequenzen der Abtastung112 des Sendesignals und des Rücksignals110 geliefert, wobei die Schwebungsfrequenz gleich der Steigung des Rampensignals104 mal der Zeitverzögerung des Rücksignals110 ist. - Die gemessene Frequenz enthält ferner die Dopplerfrequenz aufgrund der relativen Geschwindigkeit zwischen dem Ziel und dem Radarsystem. Um zu erlauben, daß die zwei Beiträge zu der gemessenen Frequenzverschiebung getrennt und identifiziert werden, wird ein CW-Ton nach dem Chirp erzeugt, derart, daß das Rücksignal von demselben sich lediglich durch die Dopplerfrequenz unterscheidet.
- Bei einem Ausführungsbeispiel wird das VCO-Steuersignal mit einer digitalen Schaltungsanordnung und digitalen Techniken erzeugt. Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel wird das Rampensignal
104 durch einen DSP114 und einen Digital-zu-Analog-Wandler (DAC; DAC = Digital-to-Analog Converter)116 erzeugt. Die Verwendung des DSP114 und des DAC116 , um das Rampensignal104 zu erzeugen, ist bei dem SOD-System von6 möglich, da bestimmt wurde, daß durch eine passende Auswahl der Detektierungszonencharakteristika, die die Detektierungszonengröße, -form und -auflösung umfassen, jedoch nicht darauf begrenzt sind, eine präzise Linearität des Chirp-Signals108 nicht notwendig ist. Mit dieser Anordnung ist die Frequenz des Sendesignals102 genau und ohne weiteres steuerbar, was die Implementierung von mehreren Merkmalen erleichtert. Als ein Beispiel werden eine oder mehrere Charakteristika von aufeinanderfolgenden Rampen in dem Rampensignal104 zufällig variiert, um eine Störung zwischen ähnlichen, nahen Radarsystemen zu reduzieren. Als ein weiteres Beispiel ist eine Temperaturkompensation durch geeignetes Einstellen des Rampensignals104 implementiert. Ein weiteres Beispiel ist die Kompensation der Nichtlinearität bei dem VCO-Betrieb. Änderungen an dem SOD-System, die ferner ansonsten Hardware-Änderungen oder -Einstellungen erfordern, können durch einfaches Herunterladen von Software zu dem DSP114 leicht gemacht werden. Das Frequenzband des Betriebs des SOD-Systems kann beispielsweise ohne weiteres variiert werden, wie es gewünscht sein kann, wenn das SOD in unterschiedlichen Ländern mit unterschiedlichen Betriebsfrequenzerfordernissen verwendet wird. - Ein Elektronikteil
120 des SOD-Systems weist den DSP114 , eine Leistungszuführungseinrichtung122 und einen Verbinder124 , durch den Signalbusse zwischen das SOD-System und ein Fahrzeug, in dem das SOD-System angeordnet ist, gekoppelt sind, auf. Eine digitale Schnittstelleneinheit ist in der Form eines Steuerungsbereichsnetz-(CAN-)Transceivers (XCVR)126 , der mit dem DSP114 über einen CAN-Mikrocontroller128 bzw. eine CAN-Mikrosteuerung gekoppelt ist, gebildet. Der CAN-Controller128 weist einen Systemtaktgeber130 auf, der mit demselben gekoppelt ist, um eine Frequenzstabilität zu liefern. Bei einem Ausführungsbeispiel ist der Systemtaktgeber als ein gesteuerter Kristalloszillator gebildet. Ein Analog-zu-Digital-(A/D-)Wandler132 empfängt das Ausgangssignal eines Videoverstärkers134 und wandelt das Signal in eine digitale Form zum Koppeln mit dem DSP114 zum Detektierungsverarbeiten um. Bei einem Ausführungsbeispiel ist der A/D-Wandler132 als ein 12-Bit-A/D-Wandler gebildet. Fachleuten ist es jedoch offensichtlich, daß jeder A/D-Wandler mit einer ausreichenden Auflösung für die besondere Anwendung verwendet werden kann. Ein Signalbus136 ist mit Antennenschalter-Schaltungen140 ,142 gekoppelt, um Steuersignale zu liefern, um die Schalter, die die Schalter-Schaltungen aufweisen, zu treiben. In dem Elektronikteil120 des SOD-Systems ist ferner ein Speicher, in dem Softwarebefehle oder Codes und Daten gespeichert sind, gebildet. Bei dem darstellenden Ausführungsbeispiel von6 ist der Speicher als ein Flash-Speicher gebildet. - Der DSP liefert Ausgangssignale oder Wörter zu dem DAC, der die DSP-Ausgangswörter in jeweilige analoge Signale umwandelt. Eine analoge Glättungsschaltung
144 ist mit dem Ausgang des DAC gekoppelt, um das gestufte DAC-Ausgangssignal zu glätten, um das Rampensteuersignal zu dem VCO zu liefern. Der DSP weist einen Speicher146 auf, in dem eine Nachschlagtabelle, die einen Satz von DSP-Ausgangssignalen oder -Wörtern zusammen mit der Frequenz des durch das jeweilige DSP-Ausgangssignal erzeugten Sendesignals enthält, gespeichert ist. - Der VCO
106 empfängt das Rampensignal104 von der analogen Glättungsschaltung144 . Bei einem Ausführungsbeispiel ist der VCO in einem Sendefrequenzbereich von zwischen 24,01 bis 24,24 GHz in Betrieb und liefert ein Ausgangssignal zu dem Bandpassfilter148 , wie gezeigt ist. - Das Ausgangssignal des VCO
106 wird durch das Bandpassfilter148 gefiltert und durch einen Verstärker150 verstärkt. Ein Teil des Ausgangssignals von dem Verstärker150 ist über einen Koppler152 gekoppelt, um das Sendesignal102 zu einer Sendeantenne154 zu liefern. Ein weiterer Teil des Ausgangssignals von dem Verstärker150 entspricht einem Lokaloszillator-(LO-)Signal, das zu einem LO-Eingangsanschluß eines Mischers156 in dem Empfangssignalweg gespeist wird. - Die Schalter-Schaltungen
140 ,142 sind mit den Empfangs- und Sendeantennen154 ,158 durch eine Butler-Matrix (in6 nicht gezeigt) gekoppelt. Die Antennen154 ,158 und die Schalter-Schaltungen140 ,142 und die Butler-Matrix können von einem Typ sein, der in den Patentanmeldungen mit dem Titel Slot Antenna Element for an Array Antenna und Switched Beam Antenna Architecture, auf die im Vorhergehenden Bezug genommen ist, beschrieben ist. Es reicht hier aus, anzugeben, daß die Schalter-Schaltungen und die Butler-Matrix in Betrieb sind, um die Antenne, die einen geschalteten Antennenstrahl aufweist, mit Antennenstrahlcharakteristika zu bilden, die die Fähigkeit des SOD-Systems verbessern, Ziele zu detektieren. - Das empfangene Signal
110 wird durch einen rauscharmen Hochfrequenzverstärker (LNA)160 , ein Bandpassfilter162 und einen weiteren LNA164 , wie gezeigt ist, verarbeitet. Das Ausgangssignal des Hochfrequenzverstärkers164 wird durch einen Mischer156 , der das Lokaloszillatorsignal, das von dem Sender, wie gezeigt, gekoppelt ist, empfängt, heruntergewandelt. Darstellende Frequenzen für die Hochfrequenzsignale von dem Verstärker164 und das Lokaloszillatorsignal liegen in der Größenordnung von 24 GHz. Obwohl der dargestellte Empfänger ein Direktumwandlungs-Homodyn-Empfänger ist, können andere Empfängertopologien bei dem SOD-Radarsystem verwendet werden. - Der Videoverstärker
134 verstärkt und filtert die heruntergewandelten Signale, die bei dem darstellenden Ausführungsbeispiel eine Frequenz zwischen 1 KHz und 40 KHz aufweisen. Der Videoverstärker kann Merkmale enthalten, die eine Temperaturkompensation, ein Filtern von Lecksignalen und eine Empfindlichkeitssteuerung basierend auf der Frequenz umfassen. - Der A/D-Wandler
132 wandelt das analoge Ausgangssignal des Videoverstärkers134 in digitale Signalabtastungen für ein weiteres Verarbeiten um. Die digitalen Signalabtastungen werden insbesondere durch eine schnelle Fourier-Transformation (FFT; FFT = Fast Fourier Transform) in dem DSP verarbeitet, um den Inhalt des Rücksignals innerhalb verschiedener Frequenzbereiche (d. h. Frequenzbehälter) zu bestimmen. Die FFT-Ausgangssignale dienen als Daten für den Rest des Signalprozessors162 , in dem einer oder mehrere Algorithmen implementiert sind, um Objekte innerhalb des Sehfeldes zu detektieren. - Das Radarsystem weist ein Temperaturkompensationsmerkmal auf, mit dem Temperatur-hervorgerufene Variationen der Frequenz des Sendesignals durch entsprechendes Einstellen des Rampensignals kompensiert werden. Zu diesem Zweck umfaßt der Sender
100 einen DRO166 , der mit einem Mikrowellensignaldetektor168 gekoppelt ist. Das Ausgangssignal des Mikrowellendetektors ist mit einem Analog-zu-Digital-Wandler des CAN-Controllers128 zum Verarbeiten durch den DSP114 gekoppelt. - Bei einem Ausführungsbeispiel bilden die Aperturen des Sende- und Empfangs-Antennenarrays
154 ,158 eine Oberfläche80b des LTCC-Substrats80 . Die Hochfrequenz-Schaltungskomponenten, die die Hochfrequenz-Sender- und Empfänger-Komponenten, die durch170 bezeichnet sind, bilden, sind alle entweder innerhalb oder an dem LTCC-Substrat80 umfaßt. Ein Filter148 , ein Koppler152 und verschiedene Druckschaltungs-Sendeleitungen sind innerhalb der Schichten des Substrats80 gebildet, wie es im Folgenden in Verbindung mit7 beschrieben ist. - Der VCO
106 ist als eine Oberflächenbefestigungskomponente, die an einer Oberfläche des Substrats80 angeordnet ist, gebildet. Ähnliche Verstärker150 ,160 ,164 und der Mischer156 können alle als monolithische integrierte Mikrowellenschaltungen (MMIC; MMIC = Monolithic Microwave Integrated Circuit) gebildet sein und an einer Oberfläche des Substrats80 angeordnet sein. - Ähnlicherweise sind jene Komponenten, die Elektronikteile
120 aufweisen, an der PWB86 angeordnet. Der DSP114 , der DAC116 , die Leistungszuführungseinrichtung122 , der LAN-XCVR, der Controller126 ,128 und der AD132 sind alle an ersten oder zweiten Oberflächen86a ,86b der PWB86 angeordnet. Auf diese Art und Weise ist der Sensor70 als ein gesamtes Radarsystem in einem kompakten Paket gebildet. - Bezugnehmend nun auf
7 sind ein strahlendes Element200 und zugeordnete Speiseschaltungen aus zwölf 0,0074-Zoll-Band-LTCC-Schichten202 –222 mit einer (Streifenleitungs-)Grundebenenbeabstandung von 0,0148 Zoll gebildet. - Das strahlende Element
200 selbst ist aus Schichten210 –222 , wie gezeigt ist, gebildet. Es sei bemerkt, daß Deckelschichten218 –222 an das Element200 einstückig angeformt sind. Eine Schicht216 weist eine Grundebene224 , die auf derselben angeordnet ist, auf. Teile der Grundebene sind entfernt, um eine Apertur226 zu bilden. - Eine Leistungsteilerschaltung
228 ist durch leitfähige Durchkontaktierungen230a ,230b mit einer leitfähigen Spur232 bzw. einer Streifenleitungs-Speiseschaltung234 gekoppelt. Eine Höhenspeiseschaltung ist daher mit dem Element200 verflochten. - Kapazitive Fenster
240 sind an Schichten214 ,216 durch Anordnen von Grundebenenmaterial an den Schichten214 ,216 und durch Bilden von Öffnungen in den Grundebenen gebildet. Schichten202 ,204 und208 sind ebenfalls mit Grundebenen242 , die auf denselben angeordnet sind, gebildet. Schichten202 –208 sind einer Butler-Matrixschaltung gewidmet, während Schichten210 –216 der Strahler- und Speiseschaltung gewidmet sind. - Eine Mehrzahl von eingebetteten Durchkontaktierungen
235 in der LTCC sind zum Bilden der Wellenleiterstruktur des Strahlers in dem LTCC verwendet, während Durchkontaktierungen230a ,230b zum Übergehen zwischen den Schaltungen an den verschiedenen Schichten verwendet sind. Die eingebetteten Durchkontaktierungen235 bilden eine Wellenleiterstruktur und verwenden die gleichen Schichten wie die Leistungsteilerschaltung228 und die Strahler-Speiseschaltung234 gemeinsam. - Der LTCC-Herstellungsfluß weist acht allgemeine Operationen auf, die als Bandaussparen, Via-Bilden, Via-Füllen, Leiterabscheiden, Laminieren, Waferbrennen, Durchgangstesten und Vereinzeln definiert sind. Das Folgende ist eine kurze Beschreibung von jeder der acht Kernarbeitsstationen.
- Eine rohe bzw. unbearbeitete LTCC wird in Bandform auf Spulen mit einer Standardbreite von entweder 7 Zoll oder 10 Zoll zugeführt. Eine typische Bandfläche pro Rolle reicht von 4200 bis 6000 Quadratzoll und ist zum Bestellzeitpunkt vorbestimmt. Das Aussparen des LTCC-Bands wird unter Verwendung eines Dorn-Aussparstempels manuell durchgeführt. Das Band wird entweder auf eine 5-Zoll oder eine 7- Zoll-Herstellungsformatgröße ausgespart bzw. geschnitten. Ein Ausrichtungsloch wird ferner während der Aussparoperation eingeführt, das auf die Gusszustands-Maschinen- und Quer-Richtungen des LTCC-Bands bezug nimmt. Dieses Ausrichtungsloch ermöglicht schließlich, daß Schichten identifiziert und kreuzgeschichtet werden, um die Gesamterzeugnisschrumpfung beim Brennen zu optimieren.
- Die Erzeugung von Z-Achsen-Via-Löchern wird durch die Verwendung eines schnellen Hochgeschwindigkeits-Stanzsystems durchgeführt. Das System wird durch Stanz-CAD/CAM-Daten getrieben, die über ein Ethernet zu der Herstellungsarbeitsstation direkt elektronisch hinuntergeladen werden. Die zugeführten Stanzdateien enthalten X-Y-Koordinatenpositionen für eine Via-Bildung. Einzelne Bandschichten in entweder einem 5-Zoll- oder 7-Zoll-Format sind in Einzelschichtband-Haltern/Rahmen befestigt. Diese gerahmten Schichten werden anschließend in eine Handhabungskassette geladen, die ein Maximum von 25 LTCC-Bandschichten häusen kann. Die Kassette wird bei der Arbeitsstation geladen und automatisch gehandhabt, wenn jeweilige Stanzprogramme aktiviert werden. Das Hochgeschwindigkeitsstanzen verarbeitet einzeln Via-Löcher in den Bandschichten und indexiert schließlich durch die gesamte Kassette. Via-Löcher werden mit typischen Raten von 8 bis 10 Löchern pro Sekunde gebildet. Bei der Beendigung der Via-Bildung für eine besondere Bandschicht wird die Kassette von der Arbeitsstation entladen, verarbeitete Bandschichten werden entfernt, und die Kassette wird für ein fortgesetztes Verarbeiten neu geladen.
- Die LTCC-Bandschichten, die jeweilige Via-Bildungs-Operationen beendet haben, erfordern die Einfügung von Z-Achsen-Leitern, um schließlich eine elektrische Schnittstelle mit oberen und unteren Erzeugnisschichten einzurichten. Die Via-Fülloperation erfordert die Verwendung von Positivdruck-Versetzungstechniken, um leitfähige Pasten in Via-gebildete Löcher in dem dielektrischen Band zu zwingen. Spiegelbild-Schablonen werden für jeweilige Bandschichten hergestellt, die alle gestanzte Via-Lochpositionen zeigen; diese Schablonen werden an einer Siebdruckarbeitsstation befestigt. LTCC-Bandschichten werden an einem porösen Vakuumstein weich befestigt. Der Stein ist unter die Schablone indexiert, wo ein Voreinstellungsdruckkopf über die Schablone läuft, was abgeschiedene Leiterpaste durch die Schablone und in das dielektrische Band zwingt. Jede Bandschicht wird auf eine ähnliche Weise verarbeitet; alle Schichten werden getrocknet, was Lösungsmittel vor folgenden Operationen vertreibt.
- Via-gefüllte dielektrische Bandschichten erfordern ein weiteres Verarbeiten, um X- und Y-Achsen-Leiterwege einzurichten. Die Abscheidung dieser Leitermedien liefert „Von-Zu"-Wege an jeder LTCC-Schichtoberfläche, die von gefüllten Via-Positionen ausgehen und bei denselben enden. Die Leiterabscheidungsoperation verwendet die gleiche Arbeitsstation wie bei der Via-Fülloperation beschrieben ist, mit der Ausnahme, daß emulsionsgemusterte Drahtgeflechtsiebe für Durchgangslöcherschablonen eingesetzt werden. Die Technik zum Befestigen von sowohl dem Sieb als auch dem Banderzeugnis ist ebenfalls gleich. Alle Erzeugnisschichten werden auf diese Weise seriell verarbeitet, bis die Abscheidung abgeschlossen ist; alle Schichten werden wiederum vor den folgenden Operationen getrocknet.
- Vor dem Laminieren treten alle vorhergehenden Bandbearbeitungsoperationen parallel auf, wobei der Ausbeuteausfall auf jeweilige Schichttypen begrenzt ist. Die Laminieroperation erfordert die Verknüpfung und das Vermischen von parallel verarbeiteten Schichten in Reihen von unabhängigen Wafern bzw. Scheiben. Einzelne Schichten (Schichten 1, 2, 3, ... n) werden sequentiell auf einer Laminierbeschickplatte platziert; die Registrierung bzw. Deckungsgleichheit wird durch eine gemeinsame Bearbeitungsbestückung, die in allen Erzeugnisschichten liegt, beibehalten. Der gemischte Waferstapel wird vakuumverpackt und in einer isostatischen Arbeitsstation platziert, die eine Zeit, Temperatur und einen Druck vorsieht, um eine lederartige Waferstruktur zu ergeben.
- Laminierte Wafer werden auf Brennofenstützen platziert und auf einem Förderbandofen zur Erzeugnisverdichtung geladen. Das Brennen wird in einer einzigen Arbeitsstation, die zwei unabhängige Aufgaben durchführt, durchgeführt. Die primäre Operation fordert das Wegbrennen von Lösungsmitteln und Bindemitteln, die ermöglichen, daß das Band während der Via-Bildungs-, Füll-, Leiterabscheidungs- und Laminieroperationen biegsam bleibt. Dieses Bindemittelausbrennen tritt in einem Bereich von 350–450C auf. Der Wafer läuft weiter den Förderbandofen hinunter und tritt in die Spitzenbrennzone ein, in der eine Kristallisation und Erzeugnisverdichtung auftritt; Temperaturen, die von 850–860C reichen, sind typisch. Beim Herunterkühlen treten die Wafer aus dem Ofen als eine homogene Struktur aus, die wie-gebrannte Zustände zeigt. Ein Gesamterzeugnisbrennen tritt in einer Luftumgebung auf. Nach-Brennoperationen erfordern nicht, daß Wafer durch zusätzliche Bindemittelausbrennschritte verarbeitet werden, erfordern jedoch lediglich ein Aussetzen gegenüber Verdichtungstemperaturen von 850C.
- Ein Netzlisten-Durchgangstesten wird an einzelnen Schaltungen in Waferform durchgeführt. Netzlistendatendateien werden zu der Netzsonden-Arbeitsstation über Ethernet heruntergeladen und werden gegen jeweilige Waferentwürfe angewendet. Ein Leerlauf- und Kurzschluß-Testen von eingebetteten Netzen und Kapazitäts- und Wirk-Last-Materialmessungen definieren die Volumenarbeitsstationsausgabe. Fehler werden zu spezifischen Netzwegen grundsätzlich verursacht.
- Netzlistengetestete Wafer zeigen typischerweise einzelne Schaltungs-Schritt/Wiederholungs-Muster, die von 1 bis 50 oder mehr an jedem besonderen Wafer reichen können. Herkömmliche Diamantsägenvereinzelungstechniken werden verwendet, um Schaltungen aus den netzlistengetesteten Wafern zu zerteilen und zu vereinzeln. Eine gemeinsame Befestigung befindet sich an Ort und Stelle, um sowohl 5-Zoll als auch 7-Zoll-Formate von gebrannten Wafern handzuhaben.
- Bezugnehmend auf
8 und8A , in denen gleiche Elemente mit gleichen Bezugsbezeichnungen versehen sind, weist ein Fahrzeug250 , das hier als ein Automobil gezeigt ist, ein Paar von Radaranzeigen252 ,254 , beispielsweise Lichter oder LED, die an einer Oberfläche eines Rückfensters256 des Automobils250 befestigt sind, auf. Bei diesem besonderen Ausführungsbeispiel sind die Anzeigen252 ,254 an einer inneren Oberfläche des Rückfensters256 angeordnet. Die Radaranzeigen sind mit tragbaren Radarsensoren258 ,260 gekoppelt. Bei einem besonderen Ausführungsbeispiel sind die Radaranzeigen252 ,254 mit Sensoren258 ,260 über jeweilige Drähte262 ,264 gekoppelt. Bei anderen Ausführungsbeispielen kann eine drahtlose Verbindung zwischen den Anzeigen252 ,254 und den Sensoren258 ,260 verwendet sein. Die Radarsensoren258 ,260 können beispielsweise als die im Vorhergehenden in Verbindung mit den1 –7 beschriebenen Typen und/oder wie bei der ebenfalls anhängigen US-Patentanmeldung Nr. 09/931,636, eingereicht am 16. August 2001, mit dem Titel Portable Object Detection System, beschrieben ist, gebildet sein. - Die Radarsensoren
258 ,260 sind jeweils an der inneren Oberfläche der Seitenfenster266 ,268 befestigt. Die Radarsensoren258 ,260 können an Fensterklammern befestigt sein, oder dieselben können an den Fenstern266 ,268 direkt befestigt sein. Drähte270 ,272 koppeln jeweilige der Radarsensoren258 ,260 mit einer Leistungsquelle (nicht gezeigt), wie z. B. einer Autobatterie oder einer anderen Leistungsquelle, die als Teil des Fahrzeugs250 gebildet ist. Es ist jedoch offensichtlich, daß alternative Leistungsquellen, wie zum Beispiel wiederaufladbare oder nicht wiederaufladbare Batterien, ebenfalls verwendet werden können, um Leistung zu dem Sensor zu liefern. - Wenn bei dem Betrieb einer der Sensoren
258 ,260 ein Objekt innerhalb der Detektierungszone desselben detektiert, verursacht der Sensor, daß die entsprechende Anzeige252 ,254 eine Anzeige liefert, daß ein Sensor ein Objekt in der Detektierungszone desselben erfaßt hat. Ein Betreiber des Fahrzeugs250 empfängt die Anzeige über einen herkömmlichen Rückspiegel274 , in dem der Betreiber Radaranzeigen252 ,254 sehen kann. Auf diese Art und Weise alarmiert das Detektierungssystem den Betreiber des Fahrzeugs über die Anwesenheit des Objekts innerhalb der Detektierungszone, die jedem Radarsensor258 ,260 zugeordnet ist. - Alternativ oder zusätzlich zu visuellen Anzeigen, die durch die Anzeigen
252 ,254 geliefert werden, können die Sensoren258 ,260 eine hörbare Anzeige eines detektierten Objekts mit einer hörbaren Alarmvorrichtung liefern. Obwohl es nicht in der Figur gezeigt ist, ist es für Fachleute offensichtlich, daß die hörbare Anzeige durch eine hörbare Alarmvorrichtung innerhalb der Radaranzeigen252 ,254 oder der Radarsensoren258 ,260 oder mit einer getrennten hörbaren Alarmvorrichtung geliefert werden kann. Bei einigen Ausführungsbeispielen kann es wünschenswert oder sogar notwendig sein, lediglich eine hörbare Alarmvorrichtung zu verwenden, und bei diesem Fall sind die Radaranzeigen252 ,254 optional. - Obwohl zwei Radarsysteme und zwei Anzeigen hier gezeigt und beschrieben sind, ist es offensichtlich, daß weniger oder mehr als zwei Radarsysteme und Anzeigen ebenfalls verwendet sein können. Die besondere Zahl von Radarsystemen und Anzeigen, die in einer besonderen Anwendung verwendet ist, ist gemäß einer Vielfalt von Faktoren, die die Größe und die Form des Fahrzeugs, die Zahl von toten Winkeln an dem Fahrzeug und die Position von toten Winkeln des Fahrzeugs umfassen, jedoch nicht darauf begrenzt sind, ausgewählt. Es ist ferner offensichtlich, daß bei einigen Ausführungsbeispielen zwei oder mehr Radarsysteme mit einer Radaranzeige gegenseitig gekoppelt sein können. In ähnlicher Weise können eine, zwei oder mehrere Anzeigen mit einem einzigen Radarsensor gekoppelt sein. Obwohl das darstellende Ausführungsbeispiel das Radarsystem in dem Fahrzeug
250 an der inneren Oberfläche oder den Seitenfenstern innen angeordnet zeigt, kann das Radarsystem ferner außerhalb des Fahrzeugs, beispielsweise an der äußeren Oberfläche der Seitenfenster angeordnet sein. - Nun bezugnehmend auf
9 , in der gleiche Elemente von8 und8A mit gleichen Bezugsbezeichnungen versehen sind, ist der tragbare Sensor258 gezeigt, um ein Gehäuse270 mit ersten und zweiten einander gegenüberliegenden Oberflächen270a ,270b zu umfassen. Ein Antennensytem (in9 nicht sichtbar) strahlt Hochfrequenzenergie durch die erste Oberfläche270a des Gehäuses270 . In dem Gehäuse270 sind eines oder mehrere strahlende Sensorelemente angeordnet, die als Teil eines hochintegrierten Millimeterwellen-(MMW-)Substrats gebildet sind. An dem Gehäuse270 sind ein Audio-Ausgangsanschluß274 für einen Audio-Detektierungsalarm und ein Audio-Alarm-Ein/Aus-Schalter276 , ein Anzeigeverbinder278 zur Anbringung eines Radaranzeigekabels, ein Batterieanschluß bzw. eine Batteriehalterung280 zur Anbringung von Batterien bei der alternativen Leistungsanordnung und ein Verbinder282 zur Anbringung von Fahrzeugleistungssignalen, logischen Signalen und anderen Signalen angeordnet. Die LED252 ist mit dem Sensor258 über eine elektrische Verbindung262 gekoppelt. - Hochfrequenzenergie
282 strahlt durch die Fläche270a , um Objekte zu detektieren. Der Sensor258 kann an einem Fahrzeug über eine Vielfalt von Techniken befestigt sein. Wie im Vorhergehenden in Verbindung mit1 und1A erklärt ist, kann der Sensor beispielsweise innen oder hinter einem Teil des Fahrzeugs (z. B. unter dem Fahrzeugkörper, der Fahrzeughaut, der Fahrzeughülle oder dem Fahrzeugdeckel oder hinter einer Fahrzeugstoßstange, einer Fahrzeugseitenplatte und einer Fahrzeuginstrumententafel, jedoch nicht darauf begrenzt, umfassend) angebracht sein. Der Sensor kann ferner außerhalb des Fahrzeugs befestigt sein. Wie in9 gezeigt ist, koppelt beispielsweise eine Klammer284 den Sensor258 an eine innere Oberfläche286a eines Fahrzeugsfensters286 . Bei einem alternativen Ausführungsbeispiel kann der Sensor258 mit einer äußeren Fensteroberfläche286b gekoppelt sein. Der Sensor258 kann beispielsweise mit einem Haken- und Schlaufen-Befestigersystem, das allgemein durch288 bezeichnet ist, gekoppelt sein. Die darstellende Klammer284 ist über einem obersten Rand des Fensters286 des Fahrzeugs platziert, und der Radarsensor258 ist an der Klammer284 mit Haken- und Schlaufen-Befestigern288 angebracht. Auf diese Art und Weise ist der Sensor258 entfernbar gekoppelt und daher an dem Fahrzeug tragbar befestigt. - Ein darstellender Sensor
258 ist mit einer Länge L von 12,7 cm, einer Breite W von 7,6 cm und einer Dicke T von 3,8 cm gebildet, wobei die Dicke dem Abstand zwischen den zwei Oberflächen272a ,272b entspricht. Es ist für Fachleute offensichtlich, daß Sensorsysteme mit anderen Abmessungen ebenfalls verwendet werden können. Es ist ferner offensichtlich, daß andere äußere Befestigungs-Strukturen und -Techniken zu der Klammer284 zusätzlich möglich sind. - Es ist ferner für Fachleute offensichtlich, daß andere Techniken zusätzlich zu dem Verbinder
268 verwendet werden können, um Leistung zu dem Sensor258 zu liefern. Es ist ferner für Fachleute offensichtlich, daß der Sensor258 an jedem Fenster oder an jeder inneren oder äußeren Oberfläche des Fahrzeugs befestigt sein kann, solange die strahlende Fläche272a nicht hinter einer Oberfläche platziert ist, durch die sich Radarenergie nicht wirkungsvoll fortpflanzen kann. Es ist ferner offensichtlich, daß es notwendig ist, den Sensor258 in einer besonderen Richtung auszurichten, um eine bevorzugte Detektierungszone um das Fahrzeug vorzusehen.
Claims (21)
- Radarsensor, welcher folgendes enthält: ein Gehäuse (
72 ) mit einem Basisteil (72a ), das einstückig angeformte Seiten zur Bildung eines Ausnehmungsbereiches (73 ) aufweist, und mit einem Deckelteil (72b ); ein erstes dielektrisches Substrat (80 ) mit einem Paar einander gegenüber liegender Flächen (80a ,80b ), welches in dem Ausnehmungsbereich (73 ) angeordnet ist; eine Antenne (50 ), die auf einer der genannten Oberflächen des ersten Substrates (80 ) angeordnet ist und eine Antennenapertur aufweist, die so ausgerichtet ist, daß die Antenne durch einen Teil des Basisteiles (72a ) strahlt; Hochfrequenz-Sende- und -Empfangsschaltungen (170 ); eine Zwischenfrequenzschaltungskomponente oder mehrere Zwischenfrequenzschaltungskomponenten (132 ,134 ); Mittel zur Kopplung mindestens einer der genannten Hochfrequenzschaltungen (170 ) mit mindestens einer der genannten Zwischenfrequenzkomponenten (132 ,134 ); und eine EMI-Abschirmung (92 ) zur Verminderung der EM-Abstrahlung; dadurch gekennzeichnet, daß Komponenten der genannten Hochfrequenz-Schaltungen (170 ) auf einer genannten Oberfläche des ersten Substrates (80 ) angeordnet sind; ein zweites dielektrisches Substrat (86 ) in dem Ausnehmungsbereich (73 ) oberhalb des ersten dielektrischen Substrates (80 ) angeordnet ist und ein Paar einander gegenüberliegender Oberflächen (86a ,86b ) aufweist; die oder jede der Zwischenfrequenzkomponenten (132 ,134 ) auf einer der genannten Oberflächen (86a ,86b ) des zweiten Substrates (86 ) angeordnet ist; und die EMI-Abschirmung (92 ) über dem ersten und dem zweiten Substrat (80 ,86 ) gelegen ist, um die EM-Abstrahlung von dem Sensor (10 ) zu reduzieren. - Sensor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das erste Substrat (
80 ) ein gemeinsam gebranntes Niedrigtemperatur-Keramiksubstrat oder LTCC-Substrat (40 ) enthält. - Sensor nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das LTCC-Substrat (
40 ) eine Mehrzahl von LTCC-Schichten (202 –222 ) enthält, wobei einzelne Bandschichten mit anderen einzelnen Bandschichten durch entsprechende einer Mehrzahl von leitfähigen Durchkontaktierungen oder Vias gekoppelt sind. - Sensor nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Antenne aus einer Vielzahl von Antennenelementen (
42 ,60 ,200 ) besteht, wobei jedes der Vielzahl von Antennenelementen (42 ,60 ,200 ) durch einen am Ende offenen Hohlraum (200 ) gebildet ist, der durch leitfähige Vias (235 ) ausgebildet wird, die in die Mehrzahl von Bandschichten (202 –222 ) eingebettet sind. - Sensor nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das zweite Substrat (
86 ) eine gedruckte Schaltungsplatte oder eine PCB-Platte enthält. - Sensor nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die genannten Kopplungsmittel eine flexible Schaltung umfassen.
- Sensor nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß eine erste Abstützungsstruktur (
84 ) an den einstückig angeformten Seiten des Basisteiles (72a ) vorgesehen ist; eine zweite Abstützungsstruktur (90 ) an dem Basisteil (72a ) vorgesehen ist; das erste Substrat (80 ) an der ersten Abstützungsstruktur (84 ) aufliegt und von der Innenoberfläche des Basisteiles (72a ) durch einen vorbestimmten Abstand beabstandet ist; und das zweite Substrat (86 ) an der zweiten Abstützungsstruktur (90 ) anliegt, wobei eine der genannten Oberflächen dieses Substrates von einer benachbarten Oberfläche der genannten Oberflächen des ersten Substrates einen vorbestimmten Abstand einhält. - Sensor nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Abstützungsstruktur (
87 ) einen Schulterbereich enthält, der an den einstückig angeformten Seiten des Basisteiles (72a ) vorgesehen ist. - Sensor nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Abstützungsstruktur eine Mehrzahl von Stützsäulen (
90 ) enthält, welche von einem Bodenteil des Basisteiles (72a ) vorstehen. - Sensor nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die genannten Kopplungsmittel eine flexible Schaltung zur Kopplung der Sende- und Empfangsschaltungen (
170 ) mit einer oder mehreren der Zwischenfrequenzkomponenten (132 ) enthalten. - Sensor nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Deckelteil (
72b ) in einer Dicke vorgesehen ist, welche so gewählt ist, daß eine Befestigung an dem Basisteil (72a ) durch Schwingungstechnik ermöglicht ist. - Sensor nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Deckelteil (
20a ) von der Antennenapertur durch einen Abstand entsprechend einer halben Wellenlänge getrennt ist. - Sensor nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Antenne aus einer Vielzahl von Antennenelementen (
42 ,60 ,200 ) besteht, wobei jedes Antennenelement (42 ,60 ,200 ) durch einen am Ende offenen Hohlraum gebildet ist, der durch leitfähige Vias (62 ) ausgebildet ist, die in die Anzahl von Bandschichten (202 –222 ) eingebettet sind. - Sensor nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß Komponenten der Hochfrequenz-Sendeschaltung (
170 ) und Komponenten der Hochfrequenz-Empfangsschaltung (170 ) als monolithische integrierte Mikrowellenschaltung ausgebildet sind; und die Zwischenfrequenz-Schaltungskomponenten (120 ) mindestens eine diskrete Schaltungskomponente enthalten. - Sensor nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß auf dem zweiten Substrat (
86 ) folgendes angeordnet ist: ein digitaler Signalprozessor (114 ); ein Digital-/Analog-Umformer (116 ); eine Leistungszuführungseinrichtung (122 ); ein Lokalbereichs-Netzwerktransceiver (126 ); und ein Lokalbereichs-Netzwerkcontroller (128 ). - Sensor nach Anspruch 13, gekennzeichnet durch eine oder mehrere der Vielzahl von Bandschichten.
- Sensor nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß Komponenten der Hochfrequenz-Sendeschaltung und Komponenten der Hochfrequenz-Empfängerschaltung als monolithische integrierte Mikrowellenschaltungen ausgebildet sind.
- Sensor nach Anspruch 7, gekennzeichnet durch einen Audio-Ausgangsanschluß (
274 ), an welchem ein Audio-Detektierungsalarm vorgesehen ist; einen Audioalarm-Ein-/Ausschalter (276 ); einen Anzeigeverbinder (278 ) zum Anschluß eines Radaranzeigekabels; eine Batteriehalterung (280 ) zum Anbringen von Batterien; und einen Verbinder (282 ) zum Anschluß von Fahrzeugleistungssignalen, logischen Signalen und anderen Signalen. - Sensor nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Antenne (
50 ) aus den LTCC-Schichten gebildet ist; Komponenten der Hochfrequenz-Sendeschaltung (170 ) in den LTCC-Schichten gebildet sind; und Komponenten der Hochfrequenz-Empfängerschaltung (170 ) in den LTCC-Schichten gebildet sind. - Sensor nach Anspruch 19, gekennzeichnet durch eine Vielzahl von leitfähigen Vias (
230 ), welche in den LTCC-Schichten gebildet sind, um die Antenne (50 ) mit den Hochfrequenz-Empfängerschaltungen und Hochfrequenz-Sendeschaltungen (170 ) zu verbinden. - Sensor nach irgendeinem der Ansprüche 3 bis 20, dadurch gekennzeichnet, daß eine Erdungsebene (
242 ) auf einer Schicht im ersten Substrat (80 ) angeordnet ist, wobei die genannte Erdungsebene sich innerhalb des ersten Substrates (80 ) und zwischen der Antenne (50 ) und den genannten Komponenten der Hochfrequenzschaltung (170 ) befindet.
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