專利名稱：用于雷達(dá)收發(fā)機(jī)的天線裝置的制作方法
現(xiàn)有技術(shù)本發(fā)明涉及根據(jù)權(quán)利要求1前序部分的用于雷達(dá)收發(fā)機(jī)的天線裝置，尤其是用于機(jī)動(dòng)車區(qū)域環(huán)境中的距離和/或速度的測(cè)定。
這種雷達(dá)收發(fā)機(jī)，即發(fā)射/接收模塊工作在微波及毫米波范圍中及用于測(cè)定空間中物體、尤其是機(jī)動(dòng)車的方位或用于速度確定、尤其是機(jī)動(dòng)車速度確定。這種雷達(dá)收發(fā)機(jī)尤其用于駕駛員輔助系統(tǒng)，該系統(tǒng)例如用于確定在一個(gè)機(jī)動(dòng)車前面行駛的另一機(jī)動(dòng)車的距離及用于距離的調(diào)節(jié)。在此情況下為了測(cè)定空間中物體的方位或確定其速度，這樣一個(gè)雷達(dá)收發(fā)機(jī)發(fā)射電磁波形式的微波、毫米波(hoechstfrequente)信號(hào)，該信號(hào)被目標(biāo)物反射及再由該雷達(dá)收發(fā)機(jī)接收并進(jìn)一步處理。在此情況下常常由多個(gè)這樣的雷達(dá)收發(fā)機(jī)連接成一個(gè)整體模塊。當(dāng)用于機(jī)動(dòng)車的情況下使用的頻率在76至81GHz的范圍中。
由DE 103 00 955 A1公開(kāi)了一種用于微波及毫米波的雷達(dá)收發(fā)機(jī)，其中在一個(gè)以多層構(gòu)成的部件中既設(shè)有發(fā)射及接收單元也設(shè)有天線。這些層結(jié)構(gòu)需要一些連接，這些連接必需這樣實(shí)施，以致可以傳送微波、毫米波的HF信號(hào)。為了可作到損耗相當(dāng)小地形成這種HF過(guò)渡，在這種雷達(dá)收發(fā)機(jī)上對(duì)加工有很高的要求。
由DE 196 48 203 A1公開(kāi)了一種多射束的機(jī)動(dòng)車?yán)走_(dá)系統(tǒng)。在該雷達(dá)系統(tǒng)中發(fā)射及接收單元以及天線設(shè)置在不同的載體上。
為了產(chǎn)生在機(jī)動(dòng)車中常使用的76至81GHz的頻率，經(jīng)常使用耿氏振蕩器。此外，通常使用GaAsMMIC’s(單片微波集成電路)。在最近也使用SiGe作為這種芯片的材料。借助該材料在此期間也可達(dá)到大于200GHz的極限頻率。這種芯片通常用倒裝芯片技術(shù)施加在例如由陶瓷，LTCC(低溫共燒結(jié)陶瓷)作的載體、印刷電路板或軟板上。此外該芯片也可通過(guò)焊接來(lái)接線。在該載體材料上常常還設(shè)有其它分布網(wǎng)絡(luò)，部件及天線。在此情況下該結(jié)構(gòu)及連接技術(shù)帶有公差，難以控制及昂貴。此外在高頻時(shí)它具有差的電特性。
為了避免該缺點(diǎn)，在本申請(qǐng)人的一個(gè)未在先公開(kāi)的卷號(hào)為309373的申請(qǐng)中描述了一種雷達(dá)收發(fā)機(jī)，它不但具有可簡(jiǎn)單制造的結(jié)構(gòu)及小的結(jié)構(gòu)尺寸，而且尤其是也適合安裝在公知的電路載體上，例如通常的印刷電路板上。在該雷達(dá)收發(fā)機(jī)上發(fā)射及接收單元并列地布置在一個(gè)單片的芯片上的一個(gè)平面上。此外在芯片的該平面中設(shè)有至少一個(gè)片狀天線。由于SiGe芯片的電有效層厚度在4μm至20μm的范圍中，優(yōu)選為11μm，但用本身公知的片狀天線僅可達(dá)到千分之幾的帶寬。在大多數(shù)情況下芯片本身具有約300μm的厚度。
因此本發(fā)明的任務(wù)在于，獲得一種用于具有特別是很薄的電起作用的氧化層的單片雷達(dá)收發(fā)機(jī)的天線裝置，它在高的工作頻率、尤其在76至81GHz范圍中時(shí)可實(shí)現(xiàn)大的可復(fù)現(xiàn)性，高的可靠性及寬的帶寬。此外這種天線裝置可用簡(jiǎn)單及由此成本合適的方式制造。
本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)該任務(wù)將通過(guò)具有權(quán)利要求1的特征的、用于雷達(dá)收發(fā)機(jī)的天線裝置，尤其用于機(jī)動(dòng)車區(qū)域環(huán)境中的距離和/或速度測(cè)定的駕駛員輔助系統(tǒng)的天線裝置來(lái)解決。
本發(fā)明的基本構(gòu)思在于，在具有很薄的電起作用層的芯片上-所述層也包含發(fā)射/接收單元-設(shè)置一個(gè)天線裝置，該天線裝置代替片狀天線使用帶有平行線饋電、即差分饋電線的印刷偶極子。在此情況下該天線裝置包括一個(gè)設(shè)置在芯片上的第一部分及一個(gè)離第一部分一定距離設(shè)置的及通過(guò)輻射耦合到第一部分上的第二部分。通過(guò)天線分成兩部分達(dá)到了有利的帶寬增大。此外降低了輻射阻抗。
在一個(gè)非常有利的實(shí)施形式中，天線的第二部分設(shè)置在一個(gè)雷達(dá)天線罩上。該雷達(dá)天線罩優(yōu)選構(gòu)成一個(gè)完全封裝芯片的殼體。
在一個(gè)有利的實(shí)施形式中，第一部分是一個(gè)第一發(fā)射和/或接收偶極子及第二部分是一個(gè)第二發(fā)射和/或接收偶極子。
第一發(fā)射/接收偶極子優(yōu)選具有兩個(gè)通過(guò)一個(gè)中間空間彼此分開(kāi)的半部分。它以一個(gè)平行線饋電結(jié)構(gòu)，即用差分饋電線或用對(duì)稱饋電工作。
根據(jù)一個(gè)有利的實(shí)施形式，第一發(fā)射和/或接收偶極子具有發(fā)射/接收的電磁輻射的大約一個(gè)波長(zhǎng)的長(zhǎng)度。
在該情況下第二發(fā)射和/或接收偶極子是一個(gè)不中斷的通常的偶極子，它具有發(fā)射/接收的電磁輻射的大約半波長(zhǎng)的長(zhǎng)度。
為了良好地場(chǎng)耦合，建議，第二發(fā)射和/或接收偶極子具有一個(gè)寬度，該寬度基本上相應(yīng)于第一發(fā)射和/或接收偶極子的寬度。通過(guò)該結(jié)構(gòu)可達(dá)到波阻抗的進(jìn)一步降低。在此情況下饋電可用兩個(gè)微帶線來(lái)實(shí)現(xiàn)。
兩個(gè)發(fā)射和/或接收偶極子的尺寸及第一發(fā)射和/或接收偶極子與第二發(fā)射和/或接收偶極子之間的距離基本上與使用的頻率相關(guān)，其中該距離與頻率的倒數(shù)成正比地變化。在這里所考慮的76至81GHz的頻率范圍中，第一發(fā)射和/或接收偶極子與第二發(fā)射和/或接收偶極子之間的距離在200與300μm之間，尤其為250μm。
可以理解，本發(fā)明并不被限制在76至81GHz的頻率范圍上，而也可延伸到其它的頻率范圍，在此情況下，尺寸與頻率相關(guān)地以相應(yīng)方式縮放，這就是說(shuō)，這時(shí)例如兩個(gè)發(fā)射和/或接收偶極子之間的距離及天線的尺寸將對(duì)頻率相應(yīng)適配地改變。


本發(fā)明的其它優(yōu)點(diǎn)及特征為以下對(duì)實(shí)施例的說(shuō)明及圖示的主題。
附圖中表示圖1具有本發(fā)明的天線裝置的單片結(jié)構(gòu)的雷達(dá)收發(fā)機(jī)的概要剖視圖；圖2；多個(gè)圖1中所示雷達(dá)收發(fā)機(jī)的配置；圖3與本發(fā)明天線裝置在單片結(jié)構(gòu)中的雷達(dá)收發(fā)機(jī)的另一實(shí)施例，其中雷達(dá)收發(fā)機(jī)的芯片以倒裝芯片技術(shù)設(shè)置在一個(gè)襯底上；圖4四個(gè)并列設(shè)置的、圖3中所示的雷達(dá)收發(fā)機(jī)；圖5雷達(dá)收發(fā)機(jī)與本發(fā)明的天線裝置在單片結(jié)構(gòu)中的另一實(shí)施例，其中雷達(dá)收發(fā)機(jī)的芯片以倒裝芯片技術(shù)設(shè)置在一個(gè)襯底上；圖6四個(gè)并列設(shè)置的、圖5中所示的雷達(dá)收發(fā)機(jī)；圖7a根據(jù)本發(fā)明的用于雷達(dá)收發(fā)機(jī)的一個(gè)天線裝置的概示圖；圖7b取下雷達(dá)天線罩時(shí)的圖7a中所示的天線裝置；圖7c具有未示出的第二發(fā)射/接收偶極子的圖7b中所示的天線裝置；及圖8在一個(gè)芯片上的第一發(fā)射/接收偶極子及第二發(fā)射/接收偶極子的布置的概要示圖。
具體實(shí)施例方式
在圖1中所示的雷達(dá)收發(fā)機(jī)中，在一個(gè)SiGe芯片100上不僅設(shè)置了收發(fā)機(jī)的所有發(fā)射/接收裝置105，而且也設(shè)置了一個(gè)以下將詳細(xì)描述的天線裝置。在芯片上設(shè)有一個(gè)具有平行線饋電、即差分饋電線的偶極子。為了能達(dá)到高阻抗，該偶極子110以電壓饋電工作。
在離天線的第一部分110的距離d上，在一個(gè)雷達(dá)天線罩200上設(shè)有天線的第二部分210。如果該天線的第二部分210大約以250μm的距離設(shè)置在300μm厚的雷達(dá)天線罩上，則波阻抗下降到約800歐姆上。該雷達(dá)天線罩同時(shí)用作殼體，其中芯片100完全被封閉，這尤其由圖2可以看出，其中四個(gè)這樣的雷達(dá)收發(fā)機(jī)并列地設(shè)置在一個(gè)載體板300上。具有厚度約11μm的SiGe芯片100的有效微波層被設(shè)置在一個(gè)硅襯底310上，該硅襯底通過(guò)一個(gè)中間層320-一個(gè)所謂的下填充-固定在一個(gè)襯底300上。這里整個(gè)裝置通過(guò)焊線400連接，這些焊線為設(shè)置在SiGe芯片100上的焊片(Bondpatch)410與設(shè)置在載體300上的焊片420之間的電導(dǎo)線。
圖7中概要地示出該天線裝置。在圖7a的概示圖中雷達(dá)天線罩200覆蓋著該天線裝置。這里設(shè)置在雷達(dá)天線罩200上的第二天線210具有離第一天線110的距離d(參見(jiàn)圖7b)。第一天線110通過(guò)雙線導(dǎo)線111，112饋電(參見(jiàn)圖7c及圖8)。該饋電例如設(shè)計(jì)在50歐姆上。在一級(jí)近似上它被設(shè)計(jì)成與頻率無(wú)關(guān)。當(dāng)微波層的厚度為11μm時(shí)，帶狀導(dǎo)線的寬度優(yōu)選約為約20μm。在該例中兩個(gè)帶狀導(dǎo)線之間的中間空間(“間隙”)114也為約20μm。如果芯片100的有效微波層的層厚例如僅為5μm，帶狀導(dǎo)線111，112的帶狀導(dǎo)線寬度被選擇為約10μm及間隙114被選擇為約10μm。這些距離可借助本身公知的電路仿真或電場(chǎng)仿真或測(cè)量技術(shù)來(lái)確定。
如圖7b，7c及圖8中所示，天線的設(shè)置在雷達(dá)天線罩200上的第二部分210是一個(gè)不中斷的偶極子，它具有發(fā)射/接收的電磁波的半波長(zhǎng)的長(zhǎng)度。為了良好的場(chǎng)耦合它具有與SiGe芯片100上的整波長(zhǎng)偶極子大致相同的寬度。通過(guò)該結(jié)構(gòu)使波阻抗下降到100歐姆上。以此方式可使第一發(fā)射/接收偶極子110的饋電用一些50歐姆的微帶線來(lái)實(shí)現(xiàn)，它們的寬度及距離當(dāng)SiGe芯片100的高度為11μm時(shí)各為20μm。
圖3及4中示出用倒裝芯片技術(shù)的SiGe芯片100的結(jié)構(gòu)。該SiGe芯片100被設(shè)置在一個(gè)硅載體310上。它具有一個(gè)接觸面120來(lái)取代焊片410，這些接觸面以倒裝芯片技術(shù)通過(guò)焊點(diǎn)510觸點(diǎn)接通在接觸面520上。這些接觸面520被設(shè)置在一個(gè)載體500上。在SiGe芯片100上又設(shè)置了天線的第一部分110，即第一發(fā)射/接收偶極子110。天線的第二部分，即第二發(fā)射/接收偶極子210在該例中被設(shè)置在襯底500的背著SiGe芯片100的一側(cè)上。襯底500必需由一種材料構(gòu)成，該材料可允許微波范圍中很高頻率的電磁波通過(guò)。
在圖5及6所示的另一實(shí)施例中，與圖3及4所示的實(shí)施例中相同的單元設(shè)有相同的標(biāo)號(hào)，由此在其說(shuō)明上可參考以上所有的內(nèi)容。與圖3及4中所示的實(shí)施例不同地，在圖5及6所示的實(shí)施例中示出這樣一個(gè)倒裝芯片結(jié)構(gòu)，其中設(shè)置了不再絕對(duì)地用于通過(guò)很高頻率的電磁波及由此設(shè)有一些孔605的成本上有利的低頻襯底600，在其上設(shè)置了一些接觸面620，用于借助于焊點(diǎn)610與硅載體310上設(shè)置的SiGe芯片100的該倒裝芯片結(jié)構(gòu)的接觸。在低頻襯底600的這些孔605中設(shè)有第二發(fā)射/接收偶極子210，例如在一個(gè)雷達(dá)天線罩200或一個(gè)殼體上。
上述天線裝置的優(yōu)點(diǎn)在于高的帶寬，它通過(guò)用差分饋電的整波長(zhǎng)激勵(lì)來(lái)實(shí)現(xiàn)。另一優(yōu)點(diǎn)在于，雷達(dá)天線罩200可被用作殼體封裝，以致整個(gè)裝置可對(duì)水/露水密封及對(duì)公差不敏感。此外在工作頻率(高頻)時(shí)不需要由芯片100到襯底上的過(guò)渡(Uebergaenge)，而電接觸是通過(guò)焊線或通過(guò)低頻范圍中的倒裝芯片觸點(diǎn)接通來(lái)實(shí)現(xiàn)的。通過(guò)中間層320，即所謂的下填充可補(bǔ)償膨脹系數(shù)上的差別，由此得到SiGe芯片100在載體300上的可靠固定，該SiGe芯片是真正的雷達(dá)收發(fā)機(jī)。
通過(guò)焊線400的觸點(diǎn)接通可在封裝以前實(shí)現(xiàn)。在圖3至6所示實(shí)施例的情況下襯底可附加地具有天線結(jié)構(gòu)。此外天線下面的面可被用于加熱。
上述的天線裝置已借助一個(gè)SiGe芯片100作出了說(shuō)明。但可以理解的是，本發(fā)明并不被限制在硅-鍺技術(shù)的芯片上，而也可在SiGeC芯片或BiCMOS芯片或SiC芯片上應(yīng)用。
權(quán)利要求
1.用于雷達(dá)收發(fā)機(jī)的天線裝置，尤其是用于機(jī)動(dòng)車區(qū)域環(huán)境中的距離和/或速度的測(cè)定，其中至少一個(gè)天線設(shè)置在一個(gè)芯片(100)上，該芯片包含雷達(dá)收發(fā)機(jī)的發(fā)射及接收單元(105)的至少一部分，其特征在于該至少一個(gè)天線包括一個(gè)設(shè)置在芯片上的第一部分及一個(gè)離該第一部分(110)一定距離設(shè)置的并且通過(guò)輻射耦合到第一部分上的第二部分(210)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的天線裝置，其特征在于天線的第二部分(210)被設(shè)置在一個(gè)雷達(dá)天線罩(200)上。
3.根據(jù)權(quán)利要求2的天線裝置，其特征在于雷達(dá)天線罩(200)構(gòu)成一個(gè)完全封裝芯片(100)的殼體。
4.根據(jù)以上權(quán)利要求中一項(xiàng)的天線裝置，其特征在于第一部分是一個(gè)第一發(fā)射和/或接收偶極子(110)及第二部分是一個(gè)第二發(fā)射和/或接收偶極子(210)。
5.根據(jù)權(quán)利要求4的天線裝置，其特征在于第一發(fā)射/接收偶極子(110)具有兩個(gè)通過(guò)一個(gè)中間空間彼此分開(kāi)的半部分。
6.根據(jù)權(quán)利要求5的天線裝置，其特征在于設(shè)有第一發(fā)射/接收偶極子(110)的一個(gè)差分或?qū)ΨQ的饋電部分。
7.根據(jù)權(quán)利要求4至6中一項(xiàng)的天線裝置，其特征在于第一發(fā)射和/或接收偶極子(110)具有發(fā)射/接收的電磁輻射的大約一個(gè)波長(zhǎng)的長(zhǎng)度。
8.根據(jù)權(quán)利要求4的天線裝置，其特征在于第二發(fā)射和/或接收偶極子(210)是一個(gè)不中斷的通常的偶極子或面輻射器。
9.根據(jù)權(quán)利要求8的天線裝置，其特征在于第二發(fā)射和/或接收偶極子(210)具有發(fā)射/接收的電磁輻射的大約半波長(zhǎng)的長(zhǎng)度。
10.根據(jù)權(quán)利要求8或9的天線裝置，其特征在于第二發(fā)射和/或接收偶極子(210)具有一個(gè)寬度，該寬度基本上相應(yīng)于第一發(fā)射和/或接收偶極子(110)的寬度。
11.根據(jù)權(quán)利要求4至10中一項(xiàng)的天線裝置，其特征在于在76-81GHz的頻率范圍中，第一發(fā)射和/或接收偶極子(110)與第二發(fā)射和/或接收偶極子(210)之間的距離在200與300μm之間，尤其為250μm。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于雷達(dá)收發(fā)機(jī)的天線裝置，尤其是用于機(jī)動(dòng)車區(qū)域環(huán)境中的距離和/或速度的測(cè)定，其中至少一個(gè)天線設(shè)置在一個(gè)芯片(100)上，該芯片包含雷達(dá)收發(fā)機(jī)的發(fā)射及接收單元(105)的至少一部分，其特征在于該至少一個(gè)天線包括一個(gè)設(shè)置在芯片上的第一部分及一個(gè)離該第一部分(110)一定距離設(shè)置的及通過(guò)輻射耦合到該第一部分上的第二部分(210)。
文檔編號(hào)H01Q9/28GK101076920SQ200580042549
公開(kāi)日2007年11月21日 申請(qǐng)日期2005年11月14日 優(yōu)先權(quán)日2004年12月9日
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