KR20230015282A

KR20230015282A - 레이더 센서의 집합체

Info

Publication number: KR20230015282A
Application number: KR1020220088680A
Authority: KR
Inventors: 클라우스 바우어; 크리스티안 홀랜더; 미햐엘 쇼어; 구스타프 클렛; 위르겐 힐데브란트; 민 나트 팜
Original assignee: 로베르트 보쉬 게엠베하
Priority date: 2021-07-22
Filing date: 2022-07-19
Publication date: 2023-01-31
Also published as: DE102021207850A1; CN115685084A; JP2023016757A; US20230025442A1

Abstract

본 발명은 다양한 실시예(10)의 레이더 센서의 집합체(assortment)에 관한 것으로, 각각의 레이더 센서는:
- 레이돔(14)으로 덮인 하우징(12),
- 레이돔(14)으로부터 먼 쪽을 향하는 면에 적어도 하나의 고주파 모듈(22)이 장착된 회로 기판(18), 및
- 회로 기판(18)의, 레이돔(14) 쪽을 향하는 면에 장착된 안테나 구조물을 가지며,
상기 레이더 센서 집합체는, 하우징(12)이 모든 실시예(10)에서 동일하게 구성되고, 안테나 구조물이 적어도 하나의 실시예에서는 평면형 안테나 구조물을 가지며 적어도 하나의 실시예(10)에서는 도파관 구조물(38)을 갖는 것을 특징으로 한다.

Description

레이더 센서의 집합체{ASSORTMENT OF RADAR SENSORS}

본 발명은 다양한 실시예의 레이더 센서의 집합체(assortment)에 관한 것으로, 각각의 레이더 센서는:

- 레이돔으로 덮인 하우징,

- 레이돔으로부터 먼 쪽을 향하는 면에 적어도 하나의 고주파 모듈이 장착된 회로 기판, 및

- 회로 기판의, 레이돔 쪽을 향하는 면에 장착된 안테나 구조물을 갖는다.

특히, 본 발명은 자동차에서 예를 들어 운전자 지원 시스템, 충돌 경고 시스템 또는 자율 주행의 범주에서 교통 환경을 감지하기 위해 사용되는 레이더 센서의 집합체에 관한 것이다.

레이더 센서는 자동차에서 다양한 성능 프로파일을 갖는 다양한 기능 수행을 위해, 예를 들어 간격 조절 시스템의 범주에서 자기 차량(ego vehicle)의 전방 영역을 모니터링하기 위해, 사각지대에 있는 물체를 감지하기 위한 측방 레이더로서, 또는 차선 변경 지원 기능의 범주에서 후방 영역 레이더로서, 사용된다. 자율 주행용 레이더 센서의 경우 자연히 성능 요건이 높아진다. 지금까지 이러한 다양한 요건은 다양한 실시예의 레이더 센서가 제공됨으로써 고려되고 있다.

그러나 다른 한편으로는 비용 효율적인 생산 측면에서 변형의 수를 가능한 한 적게 유지하는 것이 바람직할 것이다.

본 발명의 과제는 비용 최적화를 가능하게 하는 레이더 센서의 집합체를 제공하는 것이다.

상기 과제는 본 발명에 따라, 하우징이 모든 실시예에서 동일하게 구성되고, 안테나 구조물이 적어도 하나의 실시예에서는 평면형 안테나 구조물을 가지며 적어도 하나의 실시예에서는 도파관 구조물을 가짐으로써 해결된다.

하우징이 모든 실시예에 대해 균일하게 형성됨으로써 비용 효율적인 하우징의 대량 생산이 가능하다. 자동차에서 수행되는 기능의 많은 부분을 충족시키기에, 예를 들어 마이크로스트립(microstrip) 기술의 비용 효율적인 평면형 안테나 구조물을 가진 실시예로 충분하다. 특히 낮은 에너지 손실 및/또는 큰 대역폭 및/또는 더 큰 각도에서의 더 큰 측방 검출 커버리지가 필요한 용례의 경우, 평면형 안테나 구조물 대신 도파관 구조물이 사용되나, 이는 더 높은 비용을 야기하므로 필요 시에만 사용된다. 상기 두 실시예 모두 대부분 균일한 생산 공정으로 제조될 수 있으며, 한 경우에는 회로 기판에 평면형 안테나 구조물이 생성되고, 다른 경우에는 그 대신에 도파관 구조물이 회로 기판에 장착된다는 점만 다르다.

본 발명의 바람직한 실시예 및 개선예는 종속항에 명시되어 있다.

도파관 구조는 회로 기판과 레이돔 사이의 약간의 이격만을 필요로 하는 단일층 또는 다중층 도파관 구조물로서 구성될 수 있다.

일반적으로 레이더 센서는 상위 제어 장치와의 데이터 교환을 위한 인터페이스를 필요로 한다. 이 인터페이스도 모든 실시예에 대해 균일하게 구성할 수 있다. 이는 능동 전자 컴포넌트의 열손실을 분산 및 소산시키기 위한 방열판에도 동일하게 적용된다.

회로 기판에 대한 전자 부품의 장착도 다양한 실시예에 대해 대부분 동일할 수 있다.

회로 기판도, 레이돔 쪽을 향하는 회로 기판의 면 상의 고주파 레이아웃의 변경을 제외하고는 상이한 실시예에서 대부분 동일하게 구성될 수 있다.

표준화된 하우징 기하구조 및 대부분 표준화된 장착으로 인해, 동일한 생산 라인에서 다양한 실시예를 제조할 수 있다.

따라서, 동일한 생산 라인에서 다양한 실시예를 제조하는, 전술한 집합체의 제조 방법도 본 발명의 대상이다.

하기에서는 도면을 참조하여 실시예들을 더 상세히 설명한다.

도 1은 제1 실시예의 레이더 센서의 단면도이다.
도 2는 제2 실시예의 레이더 센서의 단면도이다.
도 3 및 도 4는 도 2에 따른 실시예의 변형들이다.
도 5는 또 다른 한 실시예에 따른 레이더 센서의 단면도이다.
도 6은 상기 집합체의 모든 레이더 센서에 대해 균일한 기본 모듈의 단면도이다.

도 1에는 자동차용 레이더 센서의 제1 실시예(10)가 개략적 단면도로 도시되어 있다. 레이더 센서는 한 쪽 면, 도 1에서는 상부면이 레이돔(14)으로 덮인 하우징(12)을 갖는다. 내부에서 하우징(12)은 회로 기판(18)이 부착된 다수의 지지 돔(16)을 형성한다. 회로 기판(18)은 상부면에 마이크로파 기판(20)을 지지하고, 하부면에 적어도 하나의 고주파 모듈(22, MMIC) 및 기타 전자 컴포넌트(24)가 장착된다. 작동 중에 열을 생성하는 전자 컴포넌트는 열전도성 매체(26)를 통해 냉각 핀(30)의 어레이를 형성하는 하우징(12)의 바닥으로 열을 유도하는 방열판(28)과 열적으로 접촉한다.

회로 기판(18) 및 마이크로파 기판(20)은 압입 핀(32)(도 1의 우측)을 통해 전기적으로, 그리고 열적 및 기계적으로도 하우징(12) 및 방열판(28)과 연결된다. 하우징(12)은 {레이돔(14)을 제외하고} 금속화될 수 있고, 그럼으로써 전자 컴포넌트에 대한 차폐물을 형성할 수 있다.

도 1의 좌측에서는 회로 기판이 압입 핀(34)에 의해 접촉되고, 동시에 상기 압입 핀은 (도시되지 않은) 제어 장치와의 데이터 교환을 위한 인터페이스(36)를 형성하는 플러그의 접점을 형성한다.

회로 기판(18)의 상부면의 마이크로파 기판(20) 상에서 회로 기판(18)과 레이돔(14) 사이의 평평한 공간에 단일층 도파관 구조물(38)이 배치된다. 이 도파관 구조물은 동일한 높이에 놓여 있는 복수의 도파관(40)을 형성하며, 이들은 (도시되지 않은) 고주파 연결을 통해 고주파 모듈(22)의 신호 입력 및 신호 출력에 연결되고 상부면에 방출 창을 형성하며, 이를 통해 마이크로파 전력(42)이 레이돔에 의해 방출된다. 도파관 구조물(38)은 예를 들어 마이크로파 기판(20)을 덮고 있는 접지 전극(44)에 납땜되는 금속화된 플라스틱 블록에 의해 형성될 수 있다. 이 접지 전극은 쓰루홀(46)을 통해 고주파 모듈(22)의 대응 접점에 연결되는 동시에 도파관(40)의 하단부를 형성한다.

도 2에는 제2 실시예(50)의 레이더 센서의 단면도가 도시되어 있다. 하우징(12), 방열판(28), 압입 핀(32, 34) 및 전체 인터페이스(36)는 도 1의 대응 컴포넌트와 구조적으로, 즉, 형상 및 재료면에서 동일하다. 회로 기판(18), 고주파 모듈(22) 및 나머지 전자 컴포넌트(24)도 도 1의 대응 컴포넌트와 적어도 대부분 동일할 수 있다. 그러나 실시예(50)의 레이더 센서는 도 1의 도파관 구조물(38)에 의해 형성된 도파관 안테나 대신, 마이크로스트립 라인(54, 56)에 의해 고주파 기판(20)상에 형성되는 평면형 안테나 구조물(52)을 갖는다. 마이크로스트립 라인(54, 56)은 공지된 방식으로 쓰루홀을 통해 고주파 모듈(22)의 대응 접점에 연결된다.

실시예(10 및 50)를 위한 제조 공정은 실질적으로, 한 경우에는 회로 기판에 도파관 구조물(38)이 장착되고 다른 경우에는 평면형 안테나 구조물(52)이 마이크로스트립 기술을 사용하여 회로 기판에 형성된다는 점에서만 다르다. 회로 기판(18)과 고주파 기판(20)에 대해 상이한 재료가 사용된다는 점에서 또 다른 차이가 있을 수 있다. 또한, 전자 컴포넌트의 장착에서 소정의 차이가 있을 수 있다.

상기 두 실시예에서 예컨대 하우징(12)과 같이 동일한 구성요소는 완전한 집합체를 위해 대량으로 그리고 그에 따라 효율적으로 제조될 수 있다. 구성요소의 조립에 필요한 단계도, 회로 기판(18)의 장착 시 소정의 편차가 있을 뿐, 대부분 동일하기 때문에, 상기 두 실시예 모두 동일한 생산 라인에서 제조될 수 있다.

도 3은 도 2에 따른 제2 실시예(50)의 변형예(50')이다. 이 변형예에서는, 회로 기판(18)과 레이돔(14) 사이의 얕은 공동이 간섭 방사(interference radiation)를 억제하는 역할을 하는 흡수체 구조물(58)을 수용하는 데 이용된다. 흡수체 구조물(58)은 여기에서 예를 들어 접착에 의해 레이돔(14)의 하부면에 고정된다.

도 4는 흡수체 구조물 또는 차폐 구조물(58')이 예를 들어 납땜에 의해 회로 기판(18)의 상부면에 고정되는 추가 실시예(50")를 보여준다.

도 5는, 일부는 평면형 안테나 요소(52')에 의해 그리고 일부는 도파관 구조(38')에 형성되는 하이브리드 안테나 구조를 갖는 제3 실시예(60)를 보여준다. 예를 들어 바이스태틱 레이더 센서의 경우, 송신 안테나는 평면형으로 그리고 수신 안테나는 도파관 안테나로서 구성되거나 그 반대의 유형으로도 구성될 수 있다.

도 6에는 다시 한 번 베이스 모듈(70)이 도시되어 있으며, 이는 전술한 모든 실시예에서 동일한 레이더 센서의 구성요소를 모두 포함한다.

Claims

다양한 실시예의 레이더 센서(10, 50, 60)의 집합체(assortment)이며, 각각의 레이더 센서는:
- 레이돔(14)으로 덮인 하우징(12),
- 레이돔(14)으로부터 먼 쪽을 향하는 면에 적어도 하나의 고주파 모듈(22)이 장착된 회로 기판(18), 및
- 회로 기판(18)의, 레이돔(14) 쪽을 향하는 면에 장착된 안테나 구조물을 갖는, 레이더 센서의 집합체에 있어서,
하우징(12)이 모든 실시예(10, 50, 60)에서 동일하게 구성되고, 안테나 구조물이 적어도 하나의 실시예(50)에서는 평면형 안테나 구조물(52)을 가지며 적어도 하나의 실시예(10)에서는 도파관 구조물(38)을 갖는 것을 특징으로 하는, 레이더 센서의 집합체.
제1항에 있어서, 상기 레이더 센서는 모든 실시예(10, 50, 60)에서 제어 장치와의 데이터 교환을 위한, 동일하게 구성된 인터페이스(36)를 갖는, 레이더 센서의 집합체.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 레이더 센서는 모든 실시예(10, 50, 60)에서 하우징(12) 내부에 동일하게 구성된 방열판(28)을 갖는, 레이더 센서의 집합체.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 도파관 구조물(38)은 단일층 도파관 구조물인, 레이더 센서의 집합체.
제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 평면형 안테나 구조물(52)을 갖는 적어도 하나의 실시예(50', 50")의 경우, 하우징(12) 내에서 회로 기판(18)과 레이돔(14) 사이의 공간에 흡수체 구조물 또는 차폐 구조물(58, 58')이 배치되는, 레이더 센서의 집합체.