專利名稱：用于機動車應(yīng)用的單芯片雷達(dá)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種雷達(dá)收發(fā)機，包括至少一個可以借助控制電壓調(diào)整(verstimmbaren)的振蕩器，至少一個混頻器和至少一個用于發(fā)射和接收超高頻(hchstfrequenter)的信號的天線，其中混頻器將接收信號與振蕩器的信號混頻并且輸出一個被解調(diào)的信號。
這種雷達(dá)收發(fā)機、即發(fā)射/接收模塊用于在微波范圍和毫米波范圍中定位在空間中的物體或者用于例如車輛的速度確定。在此，這種雷達(dá)收發(fā)機為了定位在空間中的物體和為了速度確定而以電磁波的形式發(fā)射超高頻信號，這些信號被目標(biāo)物體反射，又被雷達(dá)收發(fā)機接收并且進(jìn)一步處理。通常，在此多個這種雷達(dá)收發(fā)機被連接成一個總模塊。在使用在汽車中時，可以使用大約77GHz的頻率。這種雷達(dá)收發(fā)機特別是用于所謂的距離報警雷達(dá)，它用于確定行駛在一個車輛之前的另外的車輛的距離，并且在低于預(yù)先給定的距離閾值時輸出報警指示。
由DE 103 00 955 A1公開了一個這種類型的用于微波和毫米波應(yīng)用的雷達(dá)收發(fā)機，具有以下特征—至少一個振蕩器，它包含至少一個有源的電路元件，至少一個頻率確定諧振回路和至少一個適于確定頻率的部件，—至少一個混頻器，它包含至少一個二極管和至少一個無源的電路元件，—一個具有至少兩個直接地彼此重疊設(shè)置的介電層的襯底，其中在介電層之上、之下和其間設(shè)置有金屬化層，其中襯底的底面具有用于接觸至系統(tǒng)載體的外部接觸部，并且襯底的上側(cè)具有用于接觸至至少一個電子單個部件的外部電極的接觸部，—一個或者多個設(shè)置在襯底的上側(cè)的電子單個部件，其包含
—混頻器的至少一個有源的或者非線性的電路部件，以及—壓控振蕩器的至少一個有源的或者非線性的電路部件，其中混頻器的所述至少一個無源的電路元件和/或壓控振蕩器的所述至少一個諧振回路被集成在襯底的金屬化層之一中。
在此，所有類型的平面的電路載體都可以作為襯底。其中有陶瓷襯底(薄層陶瓷，厚層陶瓷，LTCC＝低溫共燒陶瓷，HTCC＝高溫共燒陶瓷)，其中LTCC和HTCC是陶瓷多層電路；聚合物襯底、即傳統(tǒng)的印制電路板如FR4或者軟襯底，其聚合物基例如由PTFE構(gòu)成并且典型地被玻璃纖維強化或者陶瓷粉末填充；硅以及金屬襯底，其中金屬印制導(dǎo)線和金屬基板通過聚合物或者陶瓷材料彼此隔離。此外例如也可以使用所謂的模塑互連器件(MID)，其由熱塑性的聚合物構(gòu)成，印制導(dǎo)線被結(jié)構(gòu)化在這些聚合物上。
這種微波單片集成電路(MMIC)被相應(yīng)地與分立元件一同被構(gòu)造為多芯片模塊(MCM)。該MCM如傳統(tǒng)的SMD器件那樣還被施加到一個襯底材料上，該襯底材料包含超高頻的導(dǎo)線布置和天線。該連接在此必須被這樣地實施，使得超高頻的HF信號的傳輸是可能的。為了能夠還算低損耗地制造這種HF過渡(HF-bergange)，在這種MCM中對于制造提出了非常高的要求。
本發(fā)明的任務(wù)在于，避免MCM的這種復(fù)雜的構(gòu)造和其用于保證HF過渡的、在特殊的板上的裝配，并且介紹一種雷達(dá)收發(fā)機，它不僅具有可以簡單地制造的構(gòu)造和小的結(jié)構(gòu)尺寸，而且它尤其也以最簡單的方式適合于被裝配到本身已知的電路載體、例如通常的印制電路板等等上。該任務(wù)在開始所描述類型的雷達(dá)收發(fā)機中根據(jù)本發(fā)明通過這種方式來解決，即所述至少一個振蕩器、所述至少一個混頻器和此外的所述至少一個天線在一個平面中被并排設(shè)置在單個的芯片上。通過避免花費大的HF過渡，由此將制造限制為將芯片(MMIC)簡單地粘貼(Aufkleben)到任意的低頻印制電路板上，其中只是在低頻或者直流電壓范圍中要求在印制電路板的開關(guān)元件和芯片之間的電連接。
在振蕩器、混頻器和天線被設(shè)置于其中的平面中，此外還可以以鎖相環(huán)設(shè)置鎖相環(huán)路電路用于調(diào)節(jié)振蕩器。
優(yōu)選的是，在所述平面中還設(shè)置有至少一個放大器，例如一個中頻放大器或者一個天線放大器，用于放大所發(fā)送的和/或所接收的信號。
天線優(yōu)選地是片狀天線(Patch-Antenne)，使得在此同樣不需要HF連接。至較大的天線的耦合可以無接觸地通過電磁的輻射耦合來實現(xiàn)。
為了觸點接通(Kontaktierung)直流電壓端子和低頻連接，在芯片的平面中此外還有利地設(shè)置有焊盤，它們用于雷達(dá)收發(fā)機在其設(shè)置在例如印制電路板上之后的觸點接通。
上面所描述的作為單芯片前端系統(tǒng)的構(gòu)造的重大優(yōu)點是，相對于現(xiàn)有技術(shù)中公開的MMIC，制造和處理開銷被顯著地降低和簡化。在多芯片模塊制造中所有的重要的工藝由此被擴展到Waver制造工藝上，該制造工藝具有非常高的可重復(fù)性。


本發(fā)明的另外的優(yōu)點和特征是以下的描述以及實施例的所繪制的示圖的主題。
在附圖中圖1示出了本發(fā)明的雷達(dá)收發(fā)機的第一實施例；圖2示出了本發(fā)明的雷達(dá)收發(fā)機的第二實施例，并且圖3示意性示出了本發(fā)明的雷達(dá)收發(fā)機的在片狀天線上的介質(zhì)棒(Polyrods)的設(shè)置。
具體實施例方式
如在圖1中所示，構(gòu)造為單芯片前端(ECF)的雷達(dá)收發(fā)機被實現(xiàn)為一個單個的硅-鍺-芯片。在該芯片的平面中，并排地設(shè)置有產(chǎn)生77GHz的頻率的基本振蕩器110，混頻器120以及中頻放大器130和至少一個片狀天線140。
由基本振蕩器110所生成的信號被輸送給混頻器120。混頻器120此外被輸送片狀天線140的天線信號。在混頻器120中，片狀天線140的該接收信號與振蕩器110的信號進(jìn)行混頻并且輸出一個被解調(diào)的信號，該被解調(diào)的信號在在中頻放大器130中被放大之后被施加到相應(yīng)的焊盤135上，并且在那里通過本身已知的接合線低頻地被轉(zhuǎn)送給在一個印制電路板400上的部件，其中芯片被設(shè)置在所述印制電路板400上(參見圖3)。
為了振蕩器110的電壓供給，設(shè)置有另外的焊盤112，此外為了頻率調(diào)整設(shè)置有焊盤115，這些焊盤都設(shè)置在芯片100的平面中。振蕩器110通過內(nèi)部的LC振蕩回路而穩(wěn)定。其頻率可以以本身已知的方式通過一個為此設(shè)置的、與焊盤115導(dǎo)電連接的調(diào)諧輸入端來調(diào)整。
在圖2中示出的雷達(dá)收發(fā)機與在圖1中所示的不同之處在于，除了振蕩器110、混頻器120、放大器130和天線140之外，還在芯片100的平面中設(shè)置了一個鎖相環(huán)路電路(PLL電路)150，它被以本身已知的鎖相環(huán)來設(shè)置用于調(diào)節(jié)振蕩器。在這種情況中，振蕩器110具有一個輸出端111，在該輸出端上輸出例如頻率的四分之一。該輸出被輸送給集成在芯片100的平面中的PLL電路150。除了用于電壓供給的焊盤152之外，在此還設(shè)置有焊盤155，用于通過在芯片100上的PLL電路150調(diào)整振蕩器110。
在圖1和圖2中示出的實施例中，沒有示出天線放大器。用于放大借助天線140所發(fā)射的信號和/或用于放大由該天線接收的信號的天線放大器同樣可以設(shè)置在芯片100的平面中。
天線140是片狀天線，其在所謂的介質(zhì)棒200(見圖3)下面，如其由DE 199 39 834 A1以及EP 1 121 726 B1所說明的那樣，為了公開的目的，當(dāng)前將這些文獻(xiàn)作為參考。介質(zhì)棒200的任務(wù)是，將天線片140的電磁能量集束并發(fā)射。通過這種介質(zhì)棒200，特別是進(jìn)行了至介電透鏡220上的聚焦(Vofokussierung)。不存在介質(zhì)棒200至芯片100本身的物理接觸，更確切地說，介質(zhì)棒200可以被固定在印制電路板上，芯片100也被設(shè)置在印制電路板上。介質(zhì)棒200的中心在此恰好設(shè)置在片狀天線140的中心上方，如示意性地由圖3所表示的那樣。
前述的雷達(dá)收發(fā)機的優(yōu)點在于，收發(fā)機的全部的部件都被設(shè)置在一個單個的芯片100上。這不僅允許簡單的制造，而且還允許高的集成。此外，干擾功能的HF線路連接因此在很大程度上成為多余。
權(quán)利要求
1.雷達(dá)收發(fā)機，包括至少一個可以借助控制電壓調(diào)整的振蕩器(110)，至少一個混頻器(120)和至少一個用于發(fā)射和接收超高頻的信號的天線(140)，其中所述混頻器(120)將接收信號與所述振蕩器(110)的信號混頻并且輸出一個被解調(diào)的信號，其特征在于，所述至少一個振蕩器(110)、所述至少一個混頻器(120)和所述至少一個天線(140)在一個平面中被并排設(shè)置在一個單個的芯片(100)上。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的雷達(dá)收發(fā)機，其特征在于，在所述平面中以鎖相環(huán)設(shè)置有一個鎖相環(huán)路電路(150)用于調(diào)節(jié)該振蕩器(110)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2的雷達(dá)收發(fā)機，其特征在于，在所述平面中設(shè)置有至少一個放大器(130)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1的雷達(dá)收發(fā)機，其特征在于，所述至少一個天線是片狀天線(140)。
5.根據(jù)權(quán)利要求4的雷達(dá)收發(fā)機，其特征在于，所述片狀天線(140)被設(shè)置在介質(zhì)棒(200)下。
6.根據(jù)上述權(quán)利要求之一的雷達(dá)收發(fā)機，其特征在于，該芯片(100)是硅-鍺-半導(dǎo)體元件。
7.根據(jù)上述權(quán)利要求之一的雷達(dá)收發(fā)機，其特征在于，在所述平面中設(shè)置有一些焊盤(112，115，135，152，155)。
8.根據(jù)上述權(quán)利要求之一的雷達(dá)收發(fā)機，其特征在于，所述至少一個振蕩器(110)產(chǎn)生77GHz的頻率。
全文摘要
雷達(dá)收發(fā)機，包括至少一個可以借助控制電壓調(diào)整的振蕩器(110)，至少一個混頻器(120)和至少一個用于發(fā)射和接收超高頻信號的天線(140)，其中混頻器(120)將接收信號和振蕩器(110)的信號混頻并且輸出一個被解調(diào)的信號，其特征在于所述至少一個振蕩器(110)、所述至少一個混頻器(120)和所述至少一個天線(140)在一個面中被并排設(shè)置在一個單個的芯片(100)上。
文檔編號G01S7/03GK101076740SQ200580042548
公開日2007年11月21日 申請日期2005年11月15日 優(yōu)先權(quán)日2004年12月9日
發(fā)明者T·沃爾特, D·施泰因布赫 申請人:羅伯特·博世有限公司