WO2001003243A1 - Subassembly with an antenna - Google Patents
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Definitions
- the invention relates to a module with an antenna, comprising an electronic circuit, a housing enclosing the circuit and the antenna which is operatively connected to the circuit.
- This known assembly is designed in the context of a first example as a "Doppler radar module” and is used in a radar device for determining a distance and a speed of an object moving relative to the radar device.
- the assembly is designed as a "communication module” and is used for data transmission.
- the conventional stripline technology comes into consideration, which provides a double-sided conductive coated circuit board, one side of which serves as a ground plane and largely remains without structuring, and the other side of which is structured according to the circuit to be set up with striplines of defined impedance, the striplines being connected to one another with discrete electronic components can be.
- coplanar technology which only requires the use of a circuit board with a conductive coating on one side, and according to which strip conductors and ground areas are provided on a single side of the circuit board.
- a circuit in strip line technology provided for data transmission or sensor technology in the broadest sense i.e. a circuit which is provided for transmitting and / or receiving an electromagnetic radio signal
- a coupling structure which, instead of an electrically conductive connection, couples an antenna to the antenna Switching via an electromagnetic field enables.
- Such a coupling structure can be designed as a slot in a ground surface of a printed circuit board in the context of conventional stripline technology.
- a coupling structure differs from an antenna in the actual sense in that it allows a signal to be transmitted only over a relatively small distance, the length of which is generally limited to a few millimeters, as a rule only between defined substructures.
- an antenna which allows transmission of a radio signal over an essentially arbitrarily large distance can also be implemented using stripline technology.
- the circuit and antenna of a module are accommodated on two mutually different printed circuit boards, and these printed circuit boards are connected via so-called vias, each of which is in an electrically conductive connection leading through a printed circuit board. bond exists, connected with each other.
- the circuit is enclosed by a housing, which is connected to the corresponding printed circuit board, and shielded by a layer structure on the housing.
- the invention is based on the object of specifying a module with an antenna which, compared to the known concepts, can be constructed more simply and more cost-effectively.
- a module with an antenna comprising an electronic circuit, a housing enclosing the circuit and an antenna which is operatively connected to the circuit, the antenna being a conductive layer structure applied directly to the housing.
- the assembly with circuit, housing and antenna comes with a maximum of two individual parts, since the antenna is provided directly as a layer structure on the housing. There is no need for a special subassembly with the Antenna, and there is also no need for any connections between such a subassembly and the circuit itself.
- the housing preferably consists of a plastic, in particular a plastic with a low dielectric constant and a low dielectric loss factor.
- a plastic in particular a plastic with a low dielectric constant and a low dielectric loss factor.
- the person skilled in the relevant art is familiar with the use of such a plastic.
- the antenna is preferably connected to the circuit via an electromagnetic coupling structure, since such a coupling structure makes the formation of an electrically conductive direct connection superfluous.
- the coupling structure is generated directly when the correspondingly designed circuit is installed in the housing, for example by installing a circuit board with the circuit in the housing in a predetermined manner relative to the antenna.
- the coupling structure comprises, in particular, a slot in an extended conductive layer structure, this conductive layer structure being the ground side of a printed circuit board with the electronic circuit implemented in conventional stripline technology. Such a slot is sufficient to bring about a necessary coupling between the circuit and the antenna.
- a plug part for connecting the assembly to another assembly is preferably integrated into the housing.
- This plug part can be used, for example, to supply the module with electrical energy and / or to supply the module with a low-frequency electrical signal for further processing.
- This configuration is of particular interest if the housing is produced from a suitable plastic by an injection molding process, because the physical structure of the plug part can be formed at the same time.
- Required electrical contacts on the connector Kerteil can be easily produced within the framework of a coating of the housing with a metal or another conductive substance, which is in any case necessary to form an antenna.
- the antenna of the assembly is a stripline arrangement, in particular an arrangement with at least one "patch” made of conductive material, which is generally square or nearly square.
- the antenna is a horn antenna and is in particular formed in a suitable funnel-like shape of the housing, which can also be formed in the course of the production of the housing by means of injection molding and subsequent metallization.
- the contact of such a horn with a circuit using stripline technology is known as such, as already mentioned.
- the circuit of the module is preferably implemented using stripline technology.
- the housing particularly preferably carries a layer structure shielding the circuit on an inner side facing the circuit and the antenna on an outer side facing away from the circuit. This largely prevents the circuit from malfunctioning due to an undesired electromagnetic signal acting on it from the outside.
- an embodiment of the assembly is particularly preferred such that the circuit is designed as a stripline arrangement on the inside of the housing.
- the outside of the housing is preferably essentially covered by an arrangement comprising the antenna, a coupling structure for connecting the antenna to the circuit and an extensive conductive layer structure for shielding the circuit.
- the Assembly from circuit, antenna and housing only a single subassembly, namely the housing, which carries both the circuit and the antenna. Also within the scope of this design, an essentially complete shielding of the circuit against undesired electromagnetic signals is possible, as just explained.
- the module is particularly suitable for use in data transmission or sensors;
- the assembly can be used in the context of radar technology, the circuit and antenna belonging to a radar device.
- the assembly according to the invention is particularly suitable for operation with high-frequency signals with frequencies between 10 GHz and 100 GHz.
- Figure 3 is a side view of an assembly
- Figure 4 is a sectional view of part of another embodiment of the assembly.
- this coupling structure 4 is a slot in a ground surface 5 of a printed circuit board 6, which carries the circuit 1.
- the circuit 1 is a strip conductor arrangement mounted on the printed circuit board 6 and additionally comprises discrete components 7, of which only one is shown for the sake of clarity.
- This one component 7 is e.g. a sensor of any kind, which delivers a sensor signal, which is picked up by the circuit 1 and further processed into a high-frequency signal, which is transmitted as a radio signal via the antenna 3.
- a sensor of any kind which delivers a sensor signal, which is picked up by the circuit 1 and further processed into a high-frequency signal, which is transmitted as a radio signal via the antenna 3.
- the circuit board 6 is attached inside the housing 2 and glued and / or soldered to the inside 8 of the housing 2, the ground surface 5 being connected to a conductive layer structure 9, which acts as a shield for the circuit 1, which is attached to the inside 8 ,
- the antenna 3 is mounted on the outside 10 of the housing 2 and is effectively coupled to the circuit 1 via a coupling structure 4, namely the slot 4 already mentioned in the ground plane 5.
- a signal is transmitted between the antenna 3 and the circuit 1 an electromagnetic field, as already explained in more detail above.
- FIG. 2 shows a further embodiment of the assembly with antenna 3.
- the circuit 1 is attached directly on the inside 8 of the housing 2.
- the housing 2 is covered on its outside 10 with an electrically conductive layer structure 11, which functions as a shield.
- the housing is se 2 traversing plug part 12, in the present case a socket, is provided. This plug part 12 is electrically connected to the circuit 1, as can be seen from the illustration.
- the outside 10 of the housing 2 also carries the antenna 3 and a coupling structure 4, in the present case a through-connection 4 passing through the housing 2.
- FIG. 3 shows the spatial arrangement of three components of an embodiment of the assembly on an outer side 10 of the housing 2, specifically the antenna 3, a strip conductor piece 4 for effectively coupling the antenna 3 to the (not visible) circuit 1 and a shielding layer structure 11.
- FIG. 4 shows a sectional view of another embodiment of the antenna 3.
- the antenna 3 is attached there on the outside 10 of the housing 2, in a funnel-shaped recess 13. This results in an antenna 3 in the form of a horn, which is excellent by a certain directionality, which can be advantageous in the context of an application of the assembly in a radar device, see the explanations above.
- the connection of the antenna 3 to the circuit 1 again takes place via a coupling structure 4, for example a coupling slot 4.
- the assembly according to the invention is particularly simple and inexpensive to manufacture; it facilitates the use of high-frequency technology for a wide variety of applications.
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Abstract
Description
Beschreibungdescription
Baugruppe mit einer AntenneAssembly with an antenna
Die Erfindung betrifft eine Baugruppe mit einer Antenne, umfassend eine elektronische Schaltung, ein die Schaltung umschließendes Gehäuse und die mit der Schaltung wirksam verbundene Antenne.The invention relates to a module with an antenna, comprising an electronic circuit, a housing enclosing the circuit and the antenna which is operatively connected to the circuit.
Eine solche Baugruppe geht hervor aus der EP 0 766 099 A2.Such an assembly is evident from EP 0 766 099 A2.
Diese bekannte Baugruppe ist im Rahmen eines ersten Beispiels ausgebildet als "Dopplerradarmodul" und findet Anwendung in einer Radareinrichtung zur Bestimmung eines Abstandes und einer Geschwindigkeit eines sich relativ zu der Radareinrichtung bewegenden Gegenstandes. Im Rahmen eines zweiten Beispiels ist die Baugruppe ausgebildet als „Kommunikationsmodul'" und findet Anwendung für Datenübertragung.This known assembly is designed in the context of a first example as a "Doppler radar module" and is used in a radar device for determining a distance and a speed of an object moving relative to the radar device. In the context of a second example, the assembly is designed as a "communication module" and is used for data transmission.
Technologischer Fortschritt auf dem Gebiet der Verarbeitung höchstfrequenter elektromagnetischer Signale, insbesondere solcher Signale mit Frequenzen zwischen 10 GHz und 100 GHz, erschließt in zunehmendem Maße die Anwendung solcher Signale zur Datenübertragung und zur Sensorik, insbesondere im Rahmen eines Radars. Für eine Anwendung auf breiter Basis kommt es im besonderen Maße an auf ein kostengünstiges, hohe Packungsdichte für die zu verwendenden Bauelemente ermöglichendes Verpackungs- und Aufbausystem. Die herkömmliche Hohlleiter- technik kommt dabei schon aus Kostengründen nicht in Betracht.Technological advances in the processing of ultra-high frequency electromagnetic signals, in particular those with frequencies between 10 GHz and 100 GHz, are increasingly opening up the use of such signals for data transmission and sensor technology, especially in the context of a radar. For a broad-based application, what is particularly important is an inexpensive, high packing density for the packaging and assembly system that enables the components to be used. Conventional waveguide technology is out of the question for cost reasons alone.
Die aus dem Buch "Integrierte Mikrowellenschaltungen" von R. Hoffmann, Springer-Verlag, Heidelberg, 1983, bekannte Strei- fenleitertechnik ist, insbesondere in Verbindung mit hochfrequenztechnischen Bauelementen des SMD- (Ξurface-Mounted- Device-) Typs, grundsätzlich zur Anwendung im Rahmen einer Massenfertigung denkbar. In Betracht kommt die herkömmliche Streifenleitertechnik, welche eine doppelseitig leitfähig beschichtete Leiterplatte vorsieht, deren eine Seite als Massefläche dient und weitgehend ohne Strukturierung bleibt und deren andere Seite entsprechend der aufzubauenden Schaltung mit Streifenleitern definierter Impedanz strukturiert wird, wobei die Streifenleiter mit diskreten elektronischen Bauelementen untereinander verbunden werden können. Ebenfalls in Betracht kommt die Koplanar-Technik, welche nur die Verwen- düng einer einseitig leitfähig beschichteten Leiterplatte erfordert und wonach Streifenleiter und Masseflächen auf einer einzigen Seite der Leiterplatte vorgesehen werden.The stripline technology known from the book "Integrated Microwave Circuits" by R. Hoffmann, Springer-Verlag, Heidelberg, 1983, is, in particular in conjunction with high-frequency components of the SMD (surface-mounted device) type, basically for use in Frame one Mass production conceivable. The conventional stripline technology comes into consideration, which provides a double-sided conductive coated circuit board, one side of which serves as a ground plane and largely remains without structuring, and the other side of which is structured according to the circuit to be set up with striplines of defined impedance, the striplines being connected to one another with discrete electronic components can be. Also considered is the coplanar technology, which only requires the use of a circuit board with a conductive coating on one side, and according to which strip conductors and ground areas are provided on a single side of the circuit board.
Eine zur Datenübertragung oder Sensorik im weitesten Sinne vorgesehene Schaltung in Streifenleitertechnik, also eine Schaltung, die vorgesehen ist zur Aussendung und/oder zum Empfang eines elektromagnetischen Funksignals, kann versehen sein mit einer Koppelstruktur, welche anstelle einer elektrisch leitenden Verbindung eine Ankopplung einer Antenne an die Schaltung über ein elektromagnetisches Feld ermöglicht. Eine solche Koppelstruktur kann im Rahmen der herkömmlichen Streifenleitertechnik als Schlitz in einer Massefläche einer Leiterplatte ausgeführt sein. Von einer Antenne im eigentlichen Sinn unterscheidet sich eine Koppelstruktur dadurch, daß sie eine Übertragung eines Signals nur über eine relativ kleine Strecke, deren Länge in der Regel auf wenige Millimeter begrenzt ist, im Regelfall nur zwischen definierten Unterstrukturen, ermöglicht.A circuit in strip line technology provided for data transmission or sensor technology in the broadest sense, i.e. a circuit which is provided for transmitting and / or receiving an electromagnetic radio signal, can be provided with a coupling structure which, instead of an electrically conductive connection, couples an antenna to the antenna Switching via an electromagnetic field enables. Such a coupling structure can be designed as a slot in a ground surface of a printed circuit board in the context of conventional stripline technology. A coupling structure differs from an antenna in the actual sense in that it allows a signal to be transmitted only over a relatively small distance, the length of which is generally limited to a few millimeters, as a rule only between defined substructures.
Grundsätzlich kann auch eine Antenne, welche eine Übertragung eines Funksignals über eine im wesentlichen beliebig große Strecke gestattet, in Streifenleitertechnik ausgeführt werden. Gemäß der erwähnten EP 0 766 099 A2 sind Schaltung und Antenne einer Baugruppe auf zwei voneinander verschiedenen Leiterplatten untergebracht, und diese Leiterplatten sind über sog. Durchkontaktierungen, deren jede in einer durch eine Leiterplatte hindurchführenden elektrisch leitfähigen Ver- bindung besteht, miteinander verbunden. Die Schaltung wird von einem Gehäuse, welches mit der entsprechenden Leiterplatte verbunden ist, umschlossen und durch eine auf dem Gehäuse befindliche Schichtstruktur abgeschirmt.In principle, an antenna which allows transmission of a radio signal over an essentially arbitrarily large distance can also be implemented using stripline technology. According to EP 0 766 099 A2 mentioned, the circuit and antenna of a module are accommodated on two mutually different printed circuit boards, and these printed circuit boards are connected via so-called vias, each of which is in an electrically conductive connection leading through a printed circuit board. bond exists, connected with each other. The circuit is enclosed by a housing, which is connected to the corresponding printed circuit board, and shielded by a layer structure on the housing.
Der Aufsatz "Design of Aperture-Coupled Patch Antenna Arrays with Multiple Dielectric Layers" von Rozan, Heidrich und Wiesbeck, Proc. 23rd European Microwave Conf., 1993, S. 917 ff., zeigt eine Baugruppe der erwähnten Art, bei der eine Verbindung zwischen der Schaltung und der Antenne über eine Koppelstruktur der bereits erwähnten Art vorgesehen ist. Eine solche Anordnung zeichnet sich gegenüber der vorher beschriebenen Anordnung mit den Durchkontaktierungen aus durch eine verringerte Anforderung hinsichtlich der bei der Fertigung einzuhaltenden Präzision.The article "Design of Aperture-Coupled Patch Antenna Arrays with Multiple Dielectric Layers" by Rozan, Heidrich and Wiesbeck, Proc. 23 rd European Microwave Conf., 1993, p 917 ff., Shows an assembly of the aforementioned kind, is provided in which a connection between the circuit and the antenna via a coupling structure of the type already mentioned. Such an arrangement is distinguished from the previously described arrangement with the plated-through holes by a reduced requirement with regard to the precision to be maintained during production.
Aus dem Aufsatz "Microstrip-to-Waveguide Transition Compati- ble with mm-Wave Integrated Circuits", IEEE Trans, on MTT, MTT-42, (1994) 1842 von Grabherr, Huder und Menzel geht her- vor, wie ein Hohlleiter an eine in Streifenleitertechnik ausgeführte Schaltung angekoppelt werden kann.The article "Microstrip-to-Waveguide Transition Compatible with mm-Wave Integrated Circuits", IEEE Trans, on MTT, MTT-42, (1994) 1842 by Grabherr, Huder and Menzel shows how a waveguide works a circuit using stripline technology can be coupled.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Baugruppe mit einer Antenne anzugeben, welche gegenüber den bekannten Kon- zepten einfacher und kostengünstiger aufgebaut werden kann.The invention is based on the object of specifying a module with an antenna which, compared to the known concepts, can be constructed more simply and more cost-effectively.
Zur Lösung dieser Aufgabe angegeben wird eine Baugruppe mit einer Antenne, umfassend eine elektronische Schaltung, ein die Schaltung umschließendes Gehäuse und eine mit der Schal- tung wirksam verbundene Antenne, wobei die Antenne eine direkt auf das Gehäuse aufgebrachte leitfähige Schichtstruktur ist.To achieve this object, a module with an antenna is provided, comprising an electronic circuit, a housing enclosing the circuit and an antenna which is operatively connected to the circuit, the antenna being a conductive layer structure applied directly to the housing.
Erfindungsgemäß kommt die Baugruppe mit Schaltung, Gehäuse und Antenne aus mit höchstens zwei Einzelteilen, da die Antenne direkt als Schichtstruktur auf dem Gehäuse vorgesehen ist. Es erübrigt sich eine besondere Unterbaugruppe mit der Antenne, und es erübrigen sich auch allfällig notwendige Verbindungen zwischen einer solchen Unterbaugruppe und der Schaltung selbst.According to the invention, the assembly with circuit, housing and antenna comes with a maximum of two individual parts, since the antenna is provided directly as a layer structure on the housing. There is no need for a special subassembly with the Antenna, and there is also no need for any connections between such a subassembly and the circuit itself.
Das Gehäuse besteht vorzugsweise aus einem Kunststoff, insbesondere einem Kunststoff mit einer geringen Dielektrizitätskonstante und einem geringen dielektrischen Verlustfaktor. Die Verwendung eines solchen Kunststoffes ist dem einschlägig bewanderten Fachmann geläufig.The housing preferably consists of a plastic, in particular a plastic with a low dielectric constant and a low dielectric loss factor. The person skilled in the relevant art is familiar with the use of such a plastic.
Die Antenne ist vorzugsweise über eine elektromagnetische Koppelstruktur mit der Schaltung verbunden, da eine solche Koppelstruktur die Bildung einer elektrisch leitfähigen direkten Verbindung überflüssig macht. Die Koppelstruktur wird unmittelbar erzeugt beim Einbau der entsprechend ausgelegten Schaltung in das Gehäuse, beispielsweise indem eine Leiterplatte mit der Schaltung in vorgegebener Weise relativ zu der Antenne in das Gehäuse eingebaut wird.The antenna is preferably connected to the circuit via an electromagnetic coupling structure, since such a coupling structure makes the formation of an electrically conductive direct connection superfluous. The coupling structure is generated directly when the correspondingly designed circuit is installed in the housing, for example by installing a circuit board with the circuit in the housing in a predetermined manner relative to the antenna.
Die Koppelstruktur umfaßt insbesondere einen Schlitz in einer ausgedehnten leitfähigen Schichtstruktur, wobei diese leitfähige Schichtstruktur die Masseseite einer Leiterplatte mit der in herkömmlicher Streifenleitertechnik ausgeführten elektronischen Schaltung sein kann. Ein solcher Schlitz ist aus- reichend, um eine erforderliche Kopplung zwischen der Schaltung und der Antenne herbeizuführen.The coupling structure comprises, in particular, a slot in an extended conductive layer structure, this conductive layer structure being the ground side of a printed circuit board with the electronic circuit implemented in conventional stripline technology. Such a slot is sufficient to bring about a necessary coupling between the circuit and the antenna.
In das Gehäuse ist vorzugsweise ein Steckerteil zum Anschluß der Baugruppe an eine andere Baugruppe integriert. Dieses Steckerteil kann beispielsweise dazu dienen, die Baugruppe mit elektrischer Energie zu versorgen und/oder der Baugruppe ein niederfrequentes elektrisches Signal zur Weiterverarbeitung zuzuführen. Diese Ausgestaltung ist von besonderem Interesse, wenn das Gehäuse durch ein Spritzgießverfahren aus einem geeigneten Kunststoff hergestellt wird, denn dabei kann gleichzeitig die körperliche Struktur des Steckerteils gebildet werden. Erforderliche elektrische Kontakte an dem Stek- kerteil können im Rahmen einer zur Bildung einer Antenne ohnehin notwendigen Beschichtung des Gehäuses mit einem Metall oder einer anderen leitfähigen Substanz ohne weiteres erzeugt werden.A plug part for connecting the assembly to another assembly is preferably integrated into the housing. This plug part can be used, for example, to supply the module with electrical energy and / or to supply the module with a low-frequency electrical signal for further processing. This configuration is of particular interest if the housing is produced from a suitable plastic by an injection molding process, because the physical structure of the plug part can be formed at the same time. Required electrical contacts on the connector Kerteil can be easily produced within the framework of a coating of the housing with a metal or another conductive substance, which is in any case necessary to form an antenna.
Die Antenne der Baugruppe ist im Rahmen einer ersten Ausgestaltung eine Streifenleiteranordnung, insbesondere eine Anordnung mit zumindest einem, in der Regel quadratisch oder nahezu quadratisch ausgeführten "Patch" aus leitfähigem Mate- rial.In the context of a first embodiment, the antenna of the assembly is a stripline arrangement, in particular an arrangement with at least one "patch" made of conductive material, which is generally square or nearly square.
Im Rahmen einer zweiten Ausgestaltung ist die Antenne ein Hornstrahler und ist insbesondere gebildet in einer geeigneten trichterartige Ausformung des Gehäuses, welche ebenfalls im Rahmen der Herstellung des Gehäuses mittels Spritzgießen nebst anschließender Metallisierung bildbar ist. Die Kontak- tierung eines solchen Hornstrahlers mit einer in Streifenleitertechnik ausgeführten Schaltung ist als solche bekannt, wie bereits erwähnt.In the context of a second embodiment, the antenna is a horn antenna and is in particular formed in a suitable funnel-like shape of the housing, which can also be formed in the course of the production of the housing by means of injection molding and subsequent metallization. The contact of such a horn with a circuit using stripline technology is known as such, as already mentioned.
Die Schaltung der Baugruppe ist vorzugsweise in Streifenleitertechnik ausgeführt. Besonders bevorzugt trägt das Gehäuse auf einer der Schaltung zugewandten Innenseite eine die Schaltung abschirmende Schichtstruktur und auf einer der Schaltung abgewandten Außenseite die Antenne. Derart ist eine Störung der Funktion der Schaltung durch ein von außen auf diese einwirkendes unerwünschtes elektromagnetisches Signal weitgehend ausgeschlossen.The circuit of the module is preferably implemented using stripline technology. The housing particularly preferably carries a layer structure shielding the circuit on an inner side facing the circuit and the antenna on an outer side facing away from the circuit. This largely prevents the circuit from malfunctioning due to an undesired electromagnetic signal acting on it from the outside.
Alternativ besonders bevorzugt ist eine Ausgestaltung der Baugruppe dahingehend, daß die Schaltung als Streifenleiteranordnung auf der Innenseite des Gehäuses ausgebildet ist. In diesem Rahmen ist die Außenseite des Gehäuses vorzugsweise im wesentlichen überdeckt von einer Anordnung umfassend die Antenne, eine Koppelstruktur zur Verbindung der Antenne mit der Schaltung und eine ausgedehnte leitfähige Schichtstruktur zur Abschirmung der Schaltung. In diesem Rahmen umfaßt die Baugruppe aus Schaltung, Antenne und Gehäuse nur noch eine einzige Unterbaugruppe, nämlich das Gehäuse, welches sowohl die Schaltung als auch die Antenne trägt. Auch im Rahmen dieser Ausbildung ist eine im wesentlichen vollständige Abschir- mung der Schaltung vor unerwünschten elektromagnetischen Signalen möglich, wie soeben erläutert.Alternatively, an embodiment of the assembly is particularly preferred such that the circuit is designed as a stripline arrangement on the inside of the housing. In this context, the outside of the housing is preferably essentially covered by an arrangement comprising the antenna, a coupling structure for connecting the antenna to the circuit and an extensive conductive layer structure for shielding the circuit. In this context, the Assembly from circuit, antenna and housing only a single subassembly, namely the housing, which carries both the circuit and the antenna. Also within the scope of this design, an essentially complete shielding of the circuit against undesired electromagnetic signals is possible, as just explained.
Die Baugruppe eignet sich besonders zum Einsatz in der Datenübertragung oder der Sensorik; insbesondere kann die Baugrup- pe Anwendung finden im Rahmen der Radartechnik, wobei Schaltung und Antenne zu einer Radareinrichtung gehören.The module is particularly suitable for use in data transmission or sensors; In particular, the assembly can be used in the context of radar technology, the circuit and antenna belonging to a radar device.
Grundsätzlich ist die erfindungsgemäße Baugruppe besonders geeignet zum Betrieb mit hochfrequenten Signalen mit Frequen- zen zwischen 10 GHz und 100 GHz.In principle, the assembly according to the invention is particularly suitable for operation with high-frequency signals with frequencies between 10 GHz and 100 GHz.
Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nunmehr anhand der Zeichnung dargestellt. Die Zeichnung ist als Skizze zu verstehen; es wird nicht geltend gemacht, daß eine Figur der Zeichnung eine maßstabsgerechte Wiedergabe eines realen Gegenstandes sei. Im einzelnen zeigen:Embodiments of the invention will now be shown with reference to the drawing. The drawing is to be understood as a sketch; it is not claimed that a figure of the drawing is a true-to-scale representation of a real object. In detail show:
Figur 1 und Figur 2 jeweils ein Schnittbild durch eine Ausführungsform der Baugruppe; Figur 3 eine Seitenansicht einer Baugruppe; und1 and 2 each show a sectional view through an embodiment of the assembly; Figure 3 is a side view of an assembly; and
Figur 4 ein Schnittbild eines Teils einer weiteren Ausführungsform der Baugruppe.Figure 4 is a sectional view of part of another embodiment of the assembly.
In allen Figuren der Zeichnung tragen einander entsprechende Teile jeweils dasselbe Bezugszeichen.In all figures of the drawing, parts corresponding to one another have the same reference numerals.
In der Ausführung gemäß Figur 1 erkennbar ist eine Baugruppe mit einer Antenne 3 zur Kommunikation mit elektromagnetischen Signalen auf einer Frequenz zwischen 10 GHz und 100 GHz, um- fassend als wesentliche Komponenten eine elektronische Schaltung 1, angebracht im Inneren eines Gehäuses 2, und die Antenne 3, angebracht auf dem Gehäuse 2, und mit der Schaltung 1 elektromagnetisch verkoppelt über eine Koppelstruktur 4. Diese Koppelstruktur 4 ist im vorliegenden Einzelfall ein Schlitz in einer Massefläche 5 einer Leiterplatte 6, welche die Schaltung 1 trägt. Die Schaltung 1 ist eine auf der Lei- terplatte 6 angebrachte Streifenleiteranordnung und umfaßt zusätzlich diskrete Bauelemente 7, von welchen der Übersicht halber nur eines eingezeichnet ist.1 shows a module with an antenna 3 for communication with electromagnetic signals at a frequency between 10 GHz and 100 GHz, comprising as essential components an electronic circuit 1, which is mounted inside a housing 2, and the antenna 3, mounted on the housing 2, and with the circuit 1 electromagnetically coupled via a coupling structure 4. In the present individual case, this coupling structure 4 is a slot in a ground surface 5 of a printed circuit board 6, which carries the circuit 1. The circuit 1 is a strip conductor arrangement mounted on the printed circuit board 6 and additionally comprises discrete components 7, of which only one is shown for the sake of clarity.
Dieses eine Bauelement 7 ist z.B. ein Sensor irgendeiner Art, welcher ein Sensorsignal liefert, das von der Schaltung 1 aufgenommen und zu einem hochfrequenten Signal weiterverarbeitet wird, welches als Funksignal über die Antenne 3 ausgesandt wird. Hinweise zu diesbezüglichen weiteren Ausgestaltungen sind den vorstehenden Ausführungen entnehmbar.This one component 7 is e.g. a sensor of any kind, which delivers a sensor signal, which is picked up by the circuit 1 and further processed into a high-frequency signal, which is transmitted as a radio signal via the antenna 3. Information on further configurations in this regard can be found in the above explanations.
Die Leiterplatte 6 ist angebracht im Inneren des Gehäuses 2 und mit der Innenseite 8 des Gehäuses 2 verklebt und/oder verlötet, wobei die Massefläche 5 mit einer auf der Innenseite 8 angebrachten leitfähigen Schichtstruktur 9, welche als Abschirmung für die Schaltung 1 fungiert, verbunden ist.The circuit board 6 is attached inside the housing 2 and glued and / or soldered to the inside 8 of the housing 2, the ground surface 5 being connected to a conductive layer structure 9, which acts as a shield for the circuit 1, which is attached to the inside 8 ,
Die Antenne 3 ist angebracht auf der Außenseite 10 des Gehäuses 2 und ist mit der Schaltung 1 wirksam verkoppelt über eine Koppelstruktur 4, und zwar den bereits erwähnten Schlitz 4 in der Masseflache 5. Ein Signal wird zwischen der Antenne 3 und der Schaltung 1 übertragen über ein elektromagnetisches Feld, wie bereits vorstehend näher erläutert.The antenna 3 is mounted on the outside 10 of the housing 2 and is effectively coupled to the circuit 1 via a coupling structure 4, namely the slot 4 already mentioned in the ground plane 5. A signal is transmitted between the antenna 3 and the circuit 1 an electromagnetic field, as already explained in more detail above.
Figur 2 zeigt eine weitere Ausführung der Baugruppe mit An- tenne 3. Im Rahmen dieser Ausführung wird abgesehen von einer separaten Leiterplatte 6; dagegen ist die Schaltung 1 unmittelbar angebracht auf der Innenseite 8 des Gehäuses 2. Zwecks Abschirmung der Schaltung 1 ist das Gehäuse 2 auf seiner Außenseite 10 belegt mit einer elektrisch leitfähigen Schicht- Struktur 11, welche als Abschirmung fungiert. Um die Schaltung 1 an eine weitere Baugruppe anschließen zu können, insbesondere zum Zweck der Energieversorgung, ist ein das Gehäu- se 2 durchquerendes Steckerteil 12, vorliegend eine Buchse, vorgesehen. Dieses Steckerteil 12 ist elektrisch mit der Schaltung 1 verbunden, wie aus der Darstellung erkennbar. Neben der abschirmenden Schichtstruktur 11 trägt die Außenseite 10 des Gehäuses 2 zusätzlich die Antenne 3 und eine Koppelstruktur 4, vorliegend eine durch das Gehäuse 2 hindurchführende Durchkontaktierung 4.FIG. 2 shows a further embodiment of the assembly with antenna 3. In the context of this embodiment, apart from a separate printed circuit board 6; on the other hand, the circuit 1 is attached directly on the inside 8 of the housing 2. For the purpose of shielding the circuit 1, the housing 2 is covered on its outside 10 with an electrically conductive layer structure 11, which functions as a shield. In order to be able to connect the circuit 1 to a further module, in particular for the purpose of energy supply, the housing is se 2 traversing plug part 12, in the present case a socket, is provided. This plug part 12 is electrically connected to the circuit 1, as can be seen from the illustration. In addition to the shielding layer structure 11, the outside 10 of the housing 2 also carries the antenna 3 and a coupling structure 4, in the present case a through-connection 4 passing through the housing 2.
Figur 3 zeigt die räumliche Anordnung von drei Komponenten einer Ausführungsform der Baugruppe auf einer Außenseite 10 des Gehäuses 2, und zwar der Antenne 3, eines Streifenleiterstücks 4 zur wirksamen Verkopplung der Antenne 3 mit der (nicht sichtbaren) Schaltung 1 und einer abschirmenden Schichtstruktur 11.FIG. 3 shows the spatial arrangement of three components of an embodiment of the assembly on an outer side 10 of the housing 2, specifically the antenna 3, a strip conductor piece 4 for effectively coupling the antenna 3 to the (not visible) circuit 1 and a shielding layer structure 11.
Figur 4 zeigt in einem Schnittbild eine andere Ausführungsform der Antenne 3. Die Antenne 3 ist dort angebracht auf der Außenseite 10 des Gehäuses 2, in einer trichterförmigen Ausnehmung 13. Es ergibt sich demnach eine Antenne 3 in Form ei- nes Hornstrahlers, welcher ausgezeichnet ist durch eine gewisse Richtwirkung, die im Rahmen einer Anwendung der Baugruppe in einer Radareinrichtung, siehe vorstehende Erläuterungen dazu, von Vorteil sein kann. Die Verbindung der Antenne 3 mit der Schaltung 1 geschieht wiederum über eine Koppel- Struktur 4, beispielsweise einen Koppelschlitz 4.FIG. 4 shows a sectional view of another embodiment of the antenna 3. The antenna 3 is attached there on the outside 10 of the housing 2, in a funnel-shaped recess 13. This results in an antenna 3 in the form of a horn, which is excellent by a certain directionality, which can be advantageous in the context of an application of the assembly in a radar device, see the explanations above. The connection of the antenna 3 to the circuit 1 again takes place via a coupling structure 4, for example a coupling slot 4.
Die erfindungsgemäße Baugruppe ist besonders einfach aufgebaut und kostengünstig zu fertigen; sie erleichtert die Anwendung der Hochfrequenztechnik für vielfältige massenweise Anwendungen. The assembly according to the invention is particularly simple and inexpensive to manufacture; it facilitates the use of high-frequency technology for a wide variety of applications.
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