自動車用レーダーのためのデュアルバンドアンテナアレイおよびＲＦフロントエンド
【課題】デュアルバンドアンテナアレイと長距離狭帯域レーダーおよび短距離超広域レーダーを結合するＲＦフロントエンドとを有する低コストの３次元集積自動車用レーダーを提供する。
【解決手段】自動車用レーダーは、上面と底面を有する印刷回路基板と、印刷回路基板の底面にマウントされたプロセッサとを含む。自動車用レーダーはさらに、印刷回路基板の上面に形成された第２の液晶ポリマー層と、パッチを有しかつこの第２の液晶ポリマー層上に印刷された第２のマイクロストリップアレイと、第２の液晶ポリマー層上に形成された第１の液晶ポリマー層と、有孔パッチを有しかつ第１の液晶ポリマー層上に印刷された孔第１のマイクロストリップアレイと、さらに、第２の液晶ポリマー層の底面に接続され第１のマイクロストリップアレイに第１の周波数の信号を第２のマイクロストリップアレイに第２の周波数の信号を送信する送信／受信モジュールとを含む。
【解決手段】自動車用レーダーは、上面と底面を有する印刷回路基板と、印刷回路基板の底面にマウントされたプロセッサとを含む。自動車用レーダーはさらに、印刷回路基板の上面に形成された第２の液晶ポリマー層と、パッチを有しかつこの第２の液晶ポリマー層上に印刷された第２のマイクロストリップアレイと、第２の液晶ポリマー層上に形成された第１の液晶ポリマー層と、有孔パッチを有しかつ第１の液晶ポリマー層上に印刷された孔第１のマイクロストリップアレイと、さらに、第２の液晶ポリマー層の底面に接続され第１のマイクロストリップアレイに第１の周波数の信号を第２のマイクロストリップアレイに第２の周波数の信号を送信する送信／受信モジュールとを含む。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本特許出願は、２００８年４月４日出願の「３次元集積自動車用レーダーおよびその製造方法」と題され、本譲受人に譲渡され、かつここに参照によって明示的に組み込まれる同時継続中の米国出願第１２／０９８，２８３号に基づいて優先権を主張し、かつその部分継続出願である。
【０００２】
本発明は、低コストの３次元集積自動車用レーダーおよびその製造方法に関する。さらに詳しくは、本発明は、自動車用レーダーのデュアルバンドアンテナアレイおよびＲＦフロントエンドに関し、このＲＦフロントエンドは長距離狭帯域レーダーと短距離超広帯域レーダーとを結合するものである。
【背景技術】
【０００３】
自動車用レーダーシステムは、現在、多くの高級車に備え付けられている。自動車用レーダーシステムは、過去数年にわたり、交通条件に合わせて自動車の速度を検知しかつ調整するために、知的走行制御システムと共に用いられてきた。今日、自動車用レーダーシステムは、衝突回避のために自動車の周囲をモニタするための能動的安全装置と共に使用されている。現在の自動車用レーダーシステムは、長距離用（適応走行制御および衝突警告のために）および短距離用（衝突前、衝突緩和、駐車支援、見えない場所の検出等）に分けられる。例えば２４ＧＨｚ短距離レーダーシステムおよび７７ＧＨｚ長距離レーダーシステムの、典型的には１５×１５×１５cmの大きさの二個あるいはそれ以上のレーダーシステムが、長距離および短距離検出を提供するために使用される。
【０００４】
従来の自動車用レーダーシステムは幾つかの欠点を有している。例えば、従来では複数のレーダーシステムが別個に自動車に取付けられるので、かなりのスペースが必要であり、無駄が多い。レーダーシステムを追加する毎に、各レーダーシステムの実装および組立てのコストが増加する。各レーダーシステムを適正に動作させるために、各レーダーシステムの上部に配置する機材は、その機材がＲＦに対して透明であるように注意して選択する必要がある。複数のＲＦ透明領域が車両のフロント、サイドおよびリアにおいて必要であるため、多重レーダーシステムのコストはさらに増加する。このように、レーダーシステムの数が増加すると、実装、組立て、取付けおよび機材コストが増加する。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
従って、デュアルバンドアンテナアレイと、長距離狭帯域レーダーおよび短距離超広域レーダーを結合するＲＦフロントエンドとを有する、低コストの３次元集積自動車用レーダーに対する必要性が、この技術分野において存在する。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、デュアルバンドアンテナアレイと、長距離狭帯域レーダー（例えば、７７ＧＨｚ）および短距離超広域レーダー（例えば、２４ＧＨｚ）を結合するＲＦフロントエンドと、を形成する、低コストでコンパクトな３−Ｄ集積自動車用レーダーである。このコンパクトな３−Ｄ集積自動車用レーダーは、製造、組立ておよび取付けコストを著しく減少する。さらに、３−ＤＲＦ組立て技術を使用することによって、アンテナとチップ間での必要な接続数および移行数が最小化され、そのためレーダーのノイズおよび感度が改善される。さらに、コンパクトな３−Ｄ集積自動車用レーダーは、車両上に、レーダーセンサを取付けるために必要な空間（例えば、フロントおよびリアバンパー）、配線および車両上の複数の位置におけるＲＦ透明機材を減らす。
【０００７】
一実施形態において、自動車用レーダーは、上面および底面を有する印刷回路基板、この印刷回路基板の底面にマウントされたプロセッサ、印刷回路基板の上面に形成された第２の液晶ポリマー層、第２の液晶ポリマー層上に印刷されかつパッチを有する第２のマイクロストリップアレイ、第２の液晶ポリマー層上に形成された第１の液晶ポリマー層、第１の液晶ポリマー層上に印刷されかつ有孔パッチを有する第１のマイクロストリップアレイ、および第２の液晶ポリマー層の底面に接続されかつ第１の周波数の信号を第１のマイクロストリップアレイに送信し第２の周波数の信号を第２のマイクロストリップアレイに送信するように構成された送受信モジュール、を備えている。
【０００８】
他の実施形態において、自動車用レーダーは、上面、底面および空洞を有する印刷回路基板、印刷回路基板の上面に配置されかつ複数のパッチを有する下部層、および複数のパッチに接続されかつ下部層上に配置された下部マイクロストリップフィード、を備えている。この自動車用レーダーはさらに、下部層の上に配置されかつ複数のパッチを露出するように複数の孔を備えた１個のパッチを有する上部層と、パッチに接続されかつ上部層上に配置された上部マイクロストリップフィード（給電体）と、および印刷回路基板の空洞中に配置されかつ第１の周波数を有する第１の信号を上部マイクロストリップフィードに送信し、第２の周波数を有する第２の信号を下部マイクロストリップフィードに送信するように構成された送信モジュールと、を備えている。
【０００９】
本発明の特徴、目的および利益は、図面と共に以下に述べる詳細な説明から、より明らかになるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の一実施形態に係る低コスト、コンパクトレーダーの斜視図であり、このレーダーは、共通の接地板（グランドプレーン）上に配置された少なくとも２個の結合層で構成されたデュアルバンドアレイを有する３次元集積構造を利用する。
【図２】本発明の一実施形態に係る低コスト、コンパクトレーダーの上面図であり、このレーダーは、共通の接地板上に配置された少なくとも２個の結合層で構成されたデュアルバンドアレイを有する３次元集積構造を利用する。
【図３】本発明の一実施形態に係る低コスト、コンパクトレーダーの展開図であり、このレーダーは、共通の接地板上に配置された少なくとも２個の結合層で構成されたデュアルバンドアレイを有する３次元集積構造を利用する。
【図４】本発明の一実施形態に係るレーダーの３−Ｄ集積デュアルバンドＲＦフロントエンドの断面図であり、このレーダーは印刷回路基板（ＰＣＢ）上に形成されている。
【図５】本発明の他の実施形態に係るレーダーの３−Ｄ集積デュアルバンドＲＦフロントエンドの断面図であり、このレーダーにおいて、第２の層がＰＣＢに直接取付けられておりかつ実装されたＴ／Ｒモジュールが第２の層の底面にフリップチップにより取付けられている。
【図６Ａ】本発明の一実施形態に係るビアフェンスの断面図であり、このビアフェンスは、第１のパッチアレイと第２のパッチアレイとの間の分離を提供するために用いられる。
【図６Ｂ】本発明の一実施形態に係るビアフェンスの上面図であり、このビアフェンスは、第１のパッチアレイと第２のパッチアレイとの間の分離を提供するために用いられる。
【図７】本発明の他の実施形態に係るレーダーの３−Ｄ集積デュアルバンドＲＦフロントエンドの断面図であり、このレーダーは７７ＧＨｚパッチアレイの下側に位置する７７ＧＨｚ開口フィードを有している。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
本発明の種々の特徴の実施形態を実現する装置、システムおよび方法について、以下に図面を参照して説明する。図面およびそれに関連する説明は、本発明の幾つかの実施形態を説明するために提供されるものであって、本発明の範囲を限定するものではない。各図面において、参照番号は、参照された要素間の対応を示すために再使用される。この開示のために、用語“パッチ”は用語“アンテナ”と同義的に用いられている。
【００１２】
図１、２および３は、低コストコンパクトレーダー１００の斜視図、上面図および展開図であり、このレーダー１００は、本発明の一実施形態に従って、共通接地面１２０上に配置された少なくとも２個の結合層１０６および１０７によって形成されたデュアルバンドアレイ１０５を有する、３次元集積構造を利用している。デュアルバンドアレイ１０５は、第１の層１０６（例えば、最上層あるいは上部層）と第２の層１０７（例えば下部層）とを含んでいる。一実施形態では、第１の層１０６と第２の層１０７は共に結合され、それぞれ約４ミル（１０１，６μｍ）の厚さを有している。第１の層１０６と第２の層１０７は、液晶ポリマー（ＬＣＰ）、低温同時焼結セラミック（ＬＴＣＣ）、パリレンＮ誘電体、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）セラミック、ＰＴＦＥグラスファイバ材料、あるいは多層構造を形成するために積層可能な薄膜（約２−４ミル厚（５０，８−１０１，６μｍ））の金属化層を形成可能なその他の全ての材料、によって形成することができる。レーダー１００は、ハードウエア、ソフトウエア、ファームウエア、ミドルウエア、マイクロコードあるいはこれらの組み合わせの全て、を使用して実現することができる。一個またはそれ以上の要素の位置を変えおよび／または結合することが可能で、さらに他のレーダーを本発明の精神および範囲を維持しながらレーダー１００に代わって使用することができる。本発明の精神および範囲を維持しながら、レーダー１００に要素を追加することができ、あるいは取り除くことができる。
【００１３】
第１の層１０６は、２４ＧＨｚ動作の直列マイクロストリップパッチアレイ１１０を有している。パッチアレイ１１０は一個またはそれ以上の有孔パッチ１１１（即ち、アンテナ）を含んでおり、このパッチにおいてそれぞれの孔即ち開口１１２は約１．４ミリ角の開口であり、この開口は、第２の層１０７にあるいはその上に位置する７７ＧＨｚパッチ１１３（即ち、アンテナ）を露出させる。なお、第２の層１０７は、７７ＧＨｚ動作の直列マイクロストリップパッチアレイ１１５を有している。７７ＧＨｚ直列マイクロストリップパッチアレイ１１５は、第２の層１０７上に印刷されていても良い。一実施形態では、各有孔パッチ１１１は約３．６ミリ角であり、各パッチ１１３は約１．２ミリ角である。パッチ１１１は、コネクタ１１４を介して相互に接続されている。各開口１１２の大きさは、パッチ１１１および１１３の放射効率において最も影響が小さいように、最適化されている。
【００１４】
格子ローブを無くしかつサイドローブを低いレベルに保つために、第１のパッチアレイ１１０と第２のパッチアレイ１１５との間の間隔はλ0／２である。ここで、λ0は、２４ＧＨｚおよび７７ＧＨｚそれぞれの自由空間波長である。二つの波長間の比（７７／２４≒３）に基づいて、四個の７７ＧＨｚパッチ１１３が、一個の２４ＧＨｚパッチ１１１の外側境界内に配置されている。さらに、二個の７７ＧＨｚパッチ１１３が隣接する二つの２４ＧＨｚパッチ１１１間に配置されている。
【００１５】
図４は、本発明の一実施形態に従って、印刷回路基板（ＰＣＢ）１０９上に形成されたレーダー１００の３−Ｄ集積デュアルバンドＲＦフロントエンドの断面図である。一実施形態では、パッケージング層１０８がＰＣＢ１０９上に形成されている。パッケージング層１０８はＬＣＰで形成され、かつＴ／Ｒモジュール１４１を実装するために使用される。例えば、パッケージング層１０８は、Ｔ／Ｒモジュール１４１を保持する空洞１４０を有していても良い。さらに、ＩＦフィルタをパッケージング層１０８に埋め込んでもあるいはその上に形成しても良い。一実施形態では、Ｔ／Ｒモジュール１４１は両方の周波数あるいは多重周波数で使用することができる。
【００１６】
第２の層１０７は、７７ＧＨｚアレイ１１３とＴ／Ｒモジュール基板１２０との間に形成されても良い。第２のパッチ１１３のアレイは、第２の層１０７の上、あるいはその層の一部として形成される。マイクロストリップフィード１２２は、第２のパッチ１１３のアレイをＴ／Ｒモジュール１４１に接続する。マイクロストリップフィード１２２は、第２のビア１２４を介してＴ／Ｒモジュール１４１に移行する。第１の層１０６は、マイクロストリップフィード１２２および／または第２の層１０７の上に形成されても良い。第１の孔あきパッチ１１１（例えば、２４ＧＨｚパッチ）のアレイは、第１の層１０６の上にあるいはその層の一部として形成されても良い。第１の層１０６上の孔１１２は比較的障害の無い放射を第２のパッチ１１３（例えば、７７ＧＨｚパッチ）のアレイから通過させる。一実施形態では、それぞれの孔１１２は角状の開口（即ち、角の下部の円周が角の上部の円周よりも小さい）であり、これによって各パッチ１１３の放射効率を改善する。マイクロストリップフィード１２１は、第１のパッチ１１１のアレイをＴ／Ｒモジュール１４１に接続する。マイクロストリップフィード１２１は、第１のビア１２３を介してＴ／Ｒモジュール１４１に移行し、かつ、第１の層１０６上に形成され、あるいは第１の層１０６の一部として形成されても良い。第１の層１０６は、２４ＧＨｚ直列パッチアレイ１１０とマイクロストリップフィード１２１を含んでいても良い。マイクロストリップフィード１２１とマイクロストリップフィード１２２は、フィードコネクタのネットワークあるいはラインを含んでいても良い。
【００１７】
第１の層１０６は一個またはそれ以上のマイクロストリップフィード１２１を有し、第２の層１０７は一個またはそれ以上のマイクロストリップフィード１２２を有している。マイクロストリップフィード１２１および１２２は、それぞれ、第１および第２の層１０６、１０７への接続体として使用される。一実施形態では、パッチアレイ１１０および１１５はマイクロストリップパッチアンテナを備えている。
【００１８】
複数のチップおよび／または部品１６０（例えば、２個のシリコン−ゲルマニウム（ＳＩＧｅ）ＢｉＣＭＯＳチップ）を、ＰＣＢ１０９の底面１１９上に取付けても良い。複数のチップおよび／または部品１６０は、以下の一個またはそれ以上を含んでいても良い：デジタルシグナルプロセッサ（ＤＳＰ）、デジタルクロック、温度制御装置、メモリ、マイクロプロセッサ、ダイナミックリンクライブラリ、ＤＣポート、データポート、電圧制御発振器、ＰＬＬ等。複数のチップおよび／または部品１６０は、ワイヤレスリンクあるいはＰＣＢ１０９上のコネクタ、トレースあるいはワイヤを介して相互に接続されていても良い。Ｔ／Ｒモジュール１４１からの出力信号１７０（即ち、デジタル、ＤＣ、ＩＦあるいはＲＦ信号）を、貫通ビア１６５（またはワイヤレスで接続されて）を使用して複数のチップおよび／または部品１６０に直接接続しても良い。
【００１９】
Ｔ／Ｒモジュール１４１は、第２の層１０７の底面上にフリップチップ結合あるいは取付けしても良い。フリップチップ移行は、寄生インダクタンスが非常に小さくかつ従来のワイヤボンドに比べてロスが小さい。複数の放熱ビア１６２が、Ｔ／Ｒモジュール１４１に直接接続されており、第１および第２の層１０６、１０７を介して（熱を）通過させる。複数の放熱ビア１６２はＴ／Ｒモジュール１４１から熱を除去し、この熱を、第１の層１０６の上部表面１１６上に位置する排熱領域１６３に移送するために使用される。
【００２０】
図５は、レーダー２００の３−Ｄ集積デュアルバンドＲＦフロントエンドの断面図であって、このレーダー２００では、本発明の他の実施形態に従って、第２の層１０７がＰＣＢ１０９に直接取付けられており、パッケージされたＴ／Ｒモジュール１４１が第２の層１０７の底面１１７にフリップチップマウントされている。実装されたＴ／Ｒモジュール１４１からの出力信号１７０（例えば、デジタル、ＤＣ，ＩＦまたはＲＦ信号）を、ワイヤボンド１６６（あるいはワイヤレス接続）を使用して複数のチップおよび／または部品１６０に直接接続しても良い。この実施形態では、Ｔ／Ｒモジュール１４１は予めパッケージされており、それによって追加のＬＣＰ層（例えば、図４の１０８）は必要ない。
【００２１】
図６Ａおよび６Ｂは、ビアフェンス１９０（即ち、直線に沿って配置された複数のビア１９５）の断面図および上面図である。このビアフェンス１９０は、本発明に従って、第１のパッチアレイ１１０と第２のパッチアレイ１１５との間の分離に使用される。ビアフェンス１９０は二つの周波数間で高い分離を確実にする。ビア１９５は距離Ｄだけ離れていても良く、ここでＤは、バンドギャップフィルタを形成するために変化し得る。バンドギャップ効果を得るために、ビア１９５に加えて、接地面１２０上に周期的構造をエッチングすることができる。これらのバンドギャップ効果の結果として、７７ＧＨｚ移行ライン上の２４ＧＨｚ信号をフィルタして除去することができ、またその逆も可能である。
【００２２】
図７は、本発明の他の実施形態に係るレーダー３００の３−Ｄ集積デュアルバンドＲＦフロントエンドの断面図である。このレーダー３００は、７７ＧＨｚパッチアレイ１１５の下側に配置される７７ＧＨｚ開口フィードアレイ１３３を有している。特に、複数の開口１３３が接地面１２０上に形成され、各開口１３３は７７ＧＨｚパッチ１１３の下方に形成される。接地面１２０は、第２の層１０７の底面１１７上に形成されあるいは配置される。一実施形態では、７７ＧＨｚ開口フィードアレイ１３３は、７７ＧＨｚマイクロストリップフィードアレイ１２２の場所と置き換えられ、７７ＧＨｚマイクロストリップフィードアレイ１２２は第３の層１０３の底面上に取付けられあるいは印刷される。第３の層１０３は第１、第２の層１０６、１０７と類似している。従って、接地面１２０が２４ＧＨｚパッチアレイ１１０を７７ＧＨｚパッチアレイ１１５から分離し、それによって、２４ＧＨｚラインと７７ＧＨｚライン間の漏洩を最小とする、即ち減少させる。
【００２３】
マイクロストリップフィード１２１は、第１の層１０６を第１（例えば２４ＧＨｚ）の送受信（Ｔ／Ｒ）モジュール１４１に接続するために使用され、マイクロストリップフィード１２２は第２の層１０７を第２（例えば７７ＧＨｚ）のＴ／Ｒモジュール１４２に接続するために使用される。第１のＴ／Ｒモジュール１４１は第１の層１０６の上面１１６上に形成されあるいは配置され、第１のマイクロストリップフィード１２１に接続されていても良い。第２のＴ／Ｒモジュール１４２は、第３の層１０３の底面１０４上に形成されあるいは配置され、第２のマイクロストリップ１２２と接続されていても良い。第１のＴ／Ｒモジュール１４１は複数のチップおよび／または部品にビア１７２を使用して接続され、第２のＴ／Ｒモジュール１４２はワイヤボンド１６６を使用して複数のチップおよび／または部品１６０に接続されている。放熱ストラップ１６２が、第１および第２のＴ／Ｒモジュール１４１、１４２から熱を取り除き、その熱をレーダー３００の側面に配置された排熱領域１６３に輸送するために使用される。
【００２４】
パッチアレイ１１０は、例えばマイクロストリップベースの配信ネットワークを介して、第１のＴ／Ｒモジュール１４１に接続され、パッチアレイ１１５は、例えばマイクロストリップベースの配信ネットワークを介して、第２のＴ／Ｒモジュール１４２に接続される。第１および第２のＴ／Ｒモジュール１４１および１４２は、Ｔ／Ｒモノリシックマイクロ波集積回路（ＭＭＩＣ）またはシリコン−ゲルマニウム（ＳｉＧｅ）ＢｉＣＭＯＳチップであっても良く、これらは、以下の一またはそれ以上を含んでいる：Ｔ／Ｒスイッチ、低ノイズ増幅器（ＬＮＡ）、可変利得増幅器（ＶＧＡ）、電力増幅器（ＰＡ）、移相器、混合器、中間周波数（ＩＦ）増幅器、およびアナログ−デジタル（Ａ／Ｄ）変換器。第１および第２のＴ／Ｒモジュール１４１および１４２は、一個のＴ／Ｒモジュール１４１に組み合わされても良い。第１のＴ／Ｒモジュール１４１は第１の周波数の信号（例えば、２４ＧＨｚ信号）を生成し、第２のＴ／Ｒモジュール１４２は第２の周波数の信号（例えば、７７ＧＨｚ信号）を生成しても良い。あるいは、以下に説明する一個またはそれ以上のチップまたは部品１６０が第１、第２の周波数の信号を生成することもできる。
【００２５】
当業者は、ここに開示された事例と関連して記載されている種々の説明的な論理ブロック、モジュール、およびアルゴリズムステップが、電子的ハードウエア、コンピュータソフトウエアあるいはこれらの組み合わせによって実現可能であることを理解するであろう。ハードウエアとソフトウエアのこのような互換性を明瞭に説明するために、種々の説明的な部品、ブロック、モジュール、回路およびステップを、上記においてそれらの機能の観点から一般的に説明している。このような機能をハードウエアとしてあるいはソフトウエアとして実現するかに関しては、特定の応用およびシステム全体に果たされた設計上の制約に依存する。熟練した技術者であれば、特定の応用それぞれに、様々な方法で記載された機能を実現することができるであろう。しかしながら、このような実行の決断は、開示された装置および方法の範囲から逸脱するものとして解釈されるべきではない。
【００２６】
ここに開示された事例と関連して記載されている、種々の説明的な論理ブロック、モジュールおよび回路は、汎用プロセッサ、デジタルシグナルプロセッサ（ＤＳＰ）、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）、フィールドプログラマブルゲートアレイ（ＦＰＧＡ）あるいはその他のプログラマブル論理デバイス、ディスクリートゲートまたはトランジスタ論理、ディスクリートハードウエアコンポーネント、またはここに記載された機能を実行するように設計されたこれらの全ての組み合わせ、によって実現されかつ実施される。汎用プロセッサはマイクロプロセッサであって良いが、しかしその代わりに、プロセッサは従来の全てのプロセッサ、コントローラ、マイクロコントローラまたはステートマシンであっても良い。プロセッサはさらに、計算装置、例えば、ＤＳＰとマイクロプロセッサ、複数のマイクロプロセッサ、ＤＳＰコアと関連した一個またはそれ以上のマイクロプロセッサ、あるいはその他の全てのこのような構成、の組み合わせによって実現が可能である。
【００２７】
ここに開示した事例に関係して記載されている方法またはアルゴリズムのステップは、直接ハードウエアによって、プロセッサによって実行されるソフトウエアモジュールによって、あるいはこれらの二つの組み合わせによって実現することが可能である。ソフトウエアモジュールは、ＲＡＭメモリ、フラッシュメモリ、ＲＯＭメモリ、ＥＰＲＯＭメモリ、ＥＥＰＲＯＭメモリ、レジスター、ハードディスク、リムーバブルディスク、ＣＤ−ＲＯＭ、あるいはこの分野で周知の記録媒体中に存在するようにしても良い。典型的な記憶媒体は、プロセッサが記録媒体から情報を読み出し、情報を書き込むことができるように、プロセッサと結合されている。あるいは、記憶媒体はプロセッサに一体化されていても良い。プロセッサおよび記憶媒体は、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）中に組み込んでも良い。ＡＳＩＣはワイヤレスモデム中に存在していても良い。あるいは、プロセッサおよび記憶媒体は、ワイヤレスモデム中に独立の部品として存在していても良い。
【００２８】
開示された事例の上記記載は、全ての当業者が開示された方法および装置を製造しかつ使用することを可能にするべく提供されている。これらの事例に対する種々の変更は、当業者が容易に理解することができるものであり、ここに開示した原理は、開示した方法および装置の精神および範囲を逸脱することなく他の事例に適用することができる。記載した実施形態は、全ての点において説明のためであり本発明を限定するものではなく、従って、本発明の範囲は上記記載よりもむしろ添付の請求の範囲によって示されるものである。請求の範囲の意味および等価の範囲内の全ての変更は、その範囲内であるとして受け入れられるべきである。
【符号の説明】
【００２９】
１０５ デュアルバンドアレイ
１０６ 第１の層
１０７ 第２の層
１１０ 第１のマイクロストリップパッチアレイ
１１１ 有孔パッチ
１１２ 開口
１１３ パッチ
１１５ 第２のマイクロストリップパッチアレイ
１２０ 接地面
【技術分野】
【０００１】
本特許出願は、２００８年４月４日出願の「３次元集積自動車用レーダーおよびその製造方法」と題され、本譲受人に譲渡され、かつここに参照によって明示的に組み込まれる同時継続中の米国出願第１２／０９８，２８３号に基づいて優先権を主張し、かつその部分継続出願である。
【０００２】
本発明は、低コストの３次元集積自動車用レーダーおよびその製造方法に関する。さらに詳しくは、本発明は、自動車用レーダーのデュアルバンドアンテナアレイおよびＲＦフロントエンドに関し、このＲＦフロントエンドは長距離狭帯域レーダーと短距離超広帯域レーダーとを結合するものである。
【背景技術】
【０００３】
自動車用レーダーシステムは、現在、多くの高級車に備え付けられている。自動車用レーダーシステムは、過去数年にわたり、交通条件に合わせて自動車の速度を検知しかつ調整するために、知的走行制御システムと共に用いられてきた。今日、自動車用レーダーシステムは、衝突回避のために自動車の周囲をモニタするための能動的安全装置と共に使用されている。現在の自動車用レーダーシステムは、長距離用（適応走行制御および衝突警告のために）および短距離用（衝突前、衝突緩和、駐車支援、見えない場所の検出等）に分けられる。例えば２４ＧＨｚ短距離レーダーシステムおよび７７ＧＨｚ長距離レーダーシステムの、典型的には１５×１５×１５cmの大きさの二個あるいはそれ以上のレーダーシステムが、長距離および短距離検出を提供するために使用される。
【０００４】
従来の自動車用レーダーシステムは幾つかの欠点を有している。例えば、従来では複数のレーダーシステムが別個に自動車に取付けられるので、かなりのスペースが必要であり、無駄が多い。レーダーシステムを追加する毎に、各レーダーシステムの実装および組立てのコストが増加する。各レーダーシステムを適正に動作させるために、各レーダーシステムの上部に配置する機材は、その機材がＲＦに対して透明であるように注意して選択する必要がある。複数のＲＦ透明領域が車両のフロント、サイドおよびリアにおいて必要であるため、多重レーダーシステムのコストはさらに増加する。このように、レーダーシステムの数が増加すると、実装、組立て、取付けおよび機材コストが増加する。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
従って、デュアルバンドアンテナアレイと、長距離狭帯域レーダーおよび短距離超広域レーダーを結合するＲＦフロントエンドとを有する、低コストの３次元集積自動車用レーダーに対する必要性が、この技術分野において存在する。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、デュアルバンドアンテナアレイと、長距離狭帯域レーダー（例えば、７７ＧＨｚ）および短距離超広域レーダー（例えば、２４ＧＨｚ）を結合するＲＦフロントエンドと、を形成する、低コストでコンパクトな３−Ｄ集積自動車用レーダーである。このコンパクトな３−Ｄ集積自動車用レーダーは、製造、組立ておよび取付けコストを著しく減少する。さらに、３−ＤＲＦ組立て技術を使用することによって、アンテナとチップ間での必要な接続数および移行数が最小化され、そのためレーダーのノイズおよび感度が改善される。さらに、コンパクトな３−Ｄ集積自動車用レーダーは、車両上に、レーダーセンサを取付けるために必要な空間（例えば、フロントおよびリアバンパー）、配線および車両上の複数の位置におけるＲＦ透明機材を減らす。
【０００７】
一実施形態において、自動車用レーダーは、上面および底面を有する印刷回路基板、この印刷回路基板の底面にマウントされたプロセッサ、印刷回路基板の上面に形成された第２の液晶ポリマー層、第２の液晶ポリマー層上に印刷されかつパッチを有する第２のマイクロストリップアレイ、第２の液晶ポリマー層上に形成された第１の液晶ポリマー層、第１の液晶ポリマー層上に印刷されかつ有孔パッチを有する第１のマイクロストリップアレイ、および第２の液晶ポリマー層の底面に接続されかつ第１の周波数の信号を第１のマイクロストリップアレイに送信し第２の周波数の信号を第２のマイクロストリップアレイに送信するように構成された送受信モジュール、を備えている。
【０００８】
他の実施形態において、自動車用レーダーは、上面、底面および空洞を有する印刷回路基板、印刷回路基板の上面に配置されかつ複数のパッチを有する下部層、および複数のパッチに接続されかつ下部層上に配置された下部マイクロストリップフィード、を備えている。この自動車用レーダーはさらに、下部層の上に配置されかつ複数のパッチを露出するように複数の孔を備えた１個のパッチを有する上部層と、パッチに接続されかつ上部層上に配置された上部マイクロストリップフィード（給電体）と、および印刷回路基板の空洞中に配置されかつ第１の周波数を有する第１の信号を上部マイクロストリップフィードに送信し、第２の周波数を有する第２の信号を下部マイクロストリップフィードに送信するように構成された送信モジュールと、を備えている。
【０００９】
本発明の特徴、目的および利益は、図面と共に以下に述べる詳細な説明から、より明らかになるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の一実施形態に係る低コスト、コンパクトレーダーの斜視図であり、このレーダーは、共通の接地板（グランドプレーン）上に配置された少なくとも２個の結合層で構成されたデュアルバンドアレイを有する３次元集積構造を利用する。
【図２】本発明の一実施形態に係る低コスト、コンパクトレーダーの上面図であり、このレーダーは、共通の接地板上に配置された少なくとも２個の結合層で構成されたデュアルバンドアレイを有する３次元集積構造を利用する。
【図３】本発明の一実施形態に係る低コスト、コンパクトレーダーの展開図であり、このレーダーは、共通の接地板上に配置された少なくとも２個の結合層で構成されたデュアルバンドアレイを有する３次元集積構造を利用する。
【図４】本発明の一実施形態に係るレーダーの３−Ｄ集積デュアルバンドＲＦフロントエンドの断面図であり、このレーダーは印刷回路基板（ＰＣＢ）上に形成されている。
【図５】本発明の他の実施形態に係るレーダーの３−Ｄ集積デュアルバンドＲＦフロントエンドの断面図であり、このレーダーにおいて、第２の層がＰＣＢに直接取付けられておりかつ実装されたＴ／Ｒモジュールが第２の層の底面にフリップチップにより取付けられている。
【図６Ａ】本発明の一実施形態に係るビアフェンスの断面図であり、このビアフェンスは、第１のパッチアレイと第２のパッチアレイとの間の分離を提供するために用いられる。
【図６Ｂ】本発明の一実施形態に係るビアフェンスの上面図であり、このビアフェンスは、第１のパッチアレイと第２のパッチアレイとの間の分離を提供するために用いられる。
【図７】本発明の他の実施形態に係るレーダーの３−Ｄ集積デュアルバンドＲＦフロントエンドの断面図であり、このレーダーは７７ＧＨｚパッチアレイの下側に位置する７７ＧＨｚ開口フィードを有している。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
本発明の種々の特徴の実施形態を実現する装置、システムおよび方法について、以下に図面を参照して説明する。図面およびそれに関連する説明は、本発明の幾つかの実施形態を説明するために提供されるものであって、本発明の範囲を限定するものではない。各図面において、参照番号は、参照された要素間の対応を示すために再使用される。この開示のために、用語“パッチ”は用語“アンテナ”と同義的に用いられている。
【００１２】
図１、２および３は、低コストコンパクトレーダー１００の斜視図、上面図および展開図であり、このレーダー１００は、本発明の一実施形態に従って、共通接地面１２０上に配置された少なくとも２個の結合層１０６および１０７によって形成されたデュアルバンドアレイ１０５を有する、３次元集積構造を利用している。デュアルバンドアレイ１０５は、第１の層１０６（例えば、最上層あるいは上部層）と第２の層１０７（例えば下部層）とを含んでいる。一実施形態では、第１の層１０６と第２の層１０７は共に結合され、それぞれ約４ミル（１０１，６μｍ）の厚さを有している。第１の層１０６と第２の層１０７は、液晶ポリマー（ＬＣＰ）、低温同時焼結セラミック（ＬＴＣＣ）、パリレンＮ誘電体、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）セラミック、ＰＴＦＥグラスファイバ材料、あるいは多層構造を形成するために積層可能な薄膜（約２−４ミル厚（５０，８−１０１，６μｍ））の金属化層を形成可能なその他の全ての材料、によって形成することができる。レーダー１００は、ハードウエア、ソフトウエア、ファームウエア、ミドルウエア、マイクロコードあるいはこれらの組み合わせの全て、を使用して実現することができる。一個またはそれ以上の要素の位置を変えおよび／または結合することが可能で、さらに他のレーダーを本発明の精神および範囲を維持しながらレーダー１００に代わって使用することができる。本発明の精神および範囲を維持しながら、レーダー１００に要素を追加することができ、あるいは取り除くことができる。
【００１３】
第１の層１０６は、２４ＧＨｚ動作の直列マイクロストリップパッチアレイ１１０を有している。パッチアレイ１１０は一個またはそれ以上の有孔パッチ１１１（即ち、アンテナ）を含んでおり、このパッチにおいてそれぞれの孔即ち開口１１２は約１．４ミリ角の開口であり、この開口は、第２の層１０７にあるいはその上に位置する７７ＧＨｚパッチ１１３（即ち、アンテナ）を露出させる。なお、第２の層１０７は、７７ＧＨｚ動作の直列マイクロストリップパッチアレイ１１５を有している。７７ＧＨｚ直列マイクロストリップパッチアレイ１１５は、第２の層１０７上に印刷されていても良い。一実施形態では、各有孔パッチ１１１は約３．６ミリ角であり、各パッチ１１３は約１．２ミリ角である。パッチ１１１は、コネクタ１１４を介して相互に接続されている。各開口１１２の大きさは、パッチ１１１および１１３の放射効率において最も影響が小さいように、最適化されている。
【００１４】
格子ローブを無くしかつサイドローブを低いレベルに保つために、第１のパッチアレイ１１０と第２のパッチアレイ１１５との間の間隔はλ0／２である。ここで、λ0は、２４ＧＨｚおよび７７ＧＨｚそれぞれの自由空間波長である。二つの波長間の比（７７／２４≒３）に基づいて、四個の７７ＧＨｚパッチ１１３が、一個の２４ＧＨｚパッチ１１１の外側境界内に配置されている。さらに、二個の７７ＧＨｚパッチ１１３が隣接する二つの２４ＧＨｚパッチ１１１間に配置されている。
【００１５】
図４は、本発明の一実施形態に従って、印刷回路基板（ＰＣＢ）１０９上に形成されたレーダー１００の３−Ｄ集積デュアルバンドＲＦフロントエンドの断面図である。一実施形態では、パッケージング層１０８がＰＣＢ１０９上に形成されている。パッケージング層１０８はＬＣＰで形成され、かつＴ／Ｒモジュール１４１を実装するために使用される。例えば、パッケージング層１０８は、Ｔ／Ｒモジュール１４１を保持する空洞１４０を有していても良い。さらに、ＩＦフィルタをパッケージング層１０８に埋め込んでもあるいはその上に形成しても良い。一実施形態では、Ｔ／Ｒモジュール１４１は両方の周波数あるいは多重周波数で使用することができる。
【００１６】
第２の層１０７は、７７ＧＨｚアレイ１１３とＴ／Ｒモジュール基板１２０との間に形成されても良い。第２のパッチ１１３のアレイは、第２の層１０７の上、あるいはその層の一部として形成される。マイクロストリップフィード１２２は、第２のパッチ１１３のアレイをＴ／Ｒモジュール１４１に接続する。マイクロストリップフィード１２２は、第２のビア１２４を介してＴ／Ｒモジュール１４１に移行する。第１の層１０６は、マイクロストリップフィード１２２および／または第２の層１０７の上に形成されても良い。第１の孔あきパッチ１１１（例えば、２４ＧＨｚパッチ）のアレイは、第１の層１０６の上にあるいはその層の一部として形成されても良い。第１の層１０６上の孔１１２は比較的障害の無い放射を第２のパッチ１１３（例えば、７７ＧＨｚパッチ）のアレイから通過させる。一実施形態では、それぞれの孔１１２は角状の開口（即ち、角の下部の円周が角の上部の円周よりも小さい）であり、これによって各パッチ１１３の放射効率を改善する。マイクロストリップフィード１２１は、第１のパッチ１１１のアレイをＴ／Ｒモジュール１４１に接続する。マイクロストリップフィード１２１は、第１のビア１２３を介してＴ／Ｒモジュール１４１に移行し、かつ、第１の層１０６上に形成され、あるいは第１の層１０６の一部として形成されても良い。第１の層１０６は、２４ＧＨｚ直列パッチアレイ１１０とマイクロストリップフィード１２１を含んでいても良い。マイクロストリップフィード１２１とマイクロストリップフィード１２２は、フィードコネクタのネットワークあるいはラインを含んでいても良い。
【００１７】
第１の層１０６は一個またはそれ以上のマイクロストリップフィード１２１を有し、第２の層１０７は一個またはそれ以上のマイクロストリップフィード１２２を有している。マイクロストリップフィード１２１および１２２は、それぞれ、第１および第２の層１０６、１０７への接続体として使用される。一実施形態では、パッチアレイ１１０および１１５はマイクロストリップパッチアンテナを備えている。
【００１８】
複数のチップおよび／または部品１６０（例えば、２個のシリコン−ゲルマニウム（ＳＩＧｅ）ＢｉＣＭＯＳチップ）を、ＰＣＢ１０９の底面１１９上に取付けても良い。複数のチップおよび／または部品１６０は、以下の一個またはそれ以上を含んでいても良い：デジタルシグナルプロセッサ（ＤＳＰ）、デジタルクロック、温度制御装置、メモリ、マイクロプロセッサ、ダイナミックリンクライブラリ、ＤＣポート、データポート、電圧制御発振器、ＰＬＬ等。複数のチップおよび／または部品１６０は、ワイヤレスリンクあるいはＰＣＢ１０９上のコネクタ、トレースあるいはワイヤを介して相互に接続されていても良い。Ｔ／Ｒモジュール１４１からの出力信号１７０（即ち、デジタル、ＤＣ、ＩＦあるいはＲＦ信号）を、貫通ビア１６５（またはワイヤレスで接続されて）を使用して複数のチップおよび／または部品１６０に直接接続しても良い。
【００１９】
Ｔ／Ｒモジュール１４１は、第２の層１０７の底面上にフリップチップ結合あるいは取付けしても良い。フリップチップ移行は、寄生インダクタンスが非常に小さくかつ従来のワイヤボンドに比べてロスが小さい。複数の放熱ビア１６２が、Ｔ／Ｒモジュール１４１に直接接続されており、第１および第２の層１０６、１０７を介して（熱を）通過させる。複数の放熱ビア１６２はＴ／Ｒモジュール１４１から熱を除去し、この熱を、第１の層１０６の上部表面１１６上に位置する排熱領域１６３に移送するために使用される。
【００２０】
図５は、レーダー２００の３−Ｄ集積デュアルバンドＲＦフロントエンドの断面図であって、このレーダー２００では、本発明の他の実施形態に従って、第２の層１０７がＰＣＢ１０９に直接取付けられており、パッケージされたＴ／Ｒモジュール１４１が第２の層１０７の底面１１７にフリップチップマウントされている。実装されたＴ／Ｒモジュール１４１からの出力信号１７０（例えば、デジタル、ＤＣ，ＩＦまたはＲＦ信号）を、ワイヤボンド１６６（あるいはワイヤレス接続）を使用して複数のチップおよび／または部品１６０に直接接続しても良い。この実施形態では、Ｔ／Ｒモジュール１４１は予めパッケージされており、それによって追加のＬＣＰ層（例えば、図４の１０８）は必要ない。
【００２１】
図６Ａおよび６Ｂは、ビアフェンス１９０（即ち、直線に沿って配置された複数のビア１９５）の断面図および上面図である。このビアフェンス１９０は、本発明に従って、第１のパッチアレイ１１０と第２のパッチアレイ１１５との間の分離に使用される。ビアフェンス１９０は二つの周波数間で高い分離を確実にする。ビア１９５は距離Ｄだけ離れていても良く、ここでＤは、バンドギャップフィルタを形成するために変化し得る。バンドギャップ効果を得るために、ビア１９５に加えて、接地面１２０上に周期的構造をエッチングすることができる。これらのバンドギャップ効果の結果として、７７ＧＨｚ移行ライン上の２４ＧＨｚ信号をフィルタして除去することができ、またその逆も可能である。
【００２２】
図７は、本発明の他の実施形態に係るレーダー３００の３−Ｄ集積デュアルバンドＲＦフロントエンドの断面図である。このレーダー３００は、７７ＧＨｚパッチアレイ１１５の下側に配置される７７ＧＨｚ開口フィードアレイ１３３を有している。特に、複数の開口１３３が接地面１２０上に形成され、各開口１３３は７７ＧＨｚパッチ１１３の下方に形成される。接地面１２０は、第２の層１０７の底面１１７上に形成されあるいは配置される。一実施形態では、７７ＧＨｚ開口フィードアレイ１３３は、７７ＧＨｚマイクロストリップフィードアレイ１２２の場所と置き換えられ、７７ＧＨｚマイクロストリップフィードアレイ１２２は第３の層１０３の底面上に取付けられあるいは印刷される。第３の層１０３は第１、第２の層１０６、１０７と類似している。従って、接地面１２０が２４ＧＨｚパッチアレイ１１０を７７ＧＨｚパッチアレイ１１５から分離し、それによって、２４ＧＨｚラインと７７ＧＨｚライン間の漏洩を最小とする、即ち減少させる。
【００２３】
マイクロストリップフィード１２１は、第１の層１０６を第１（例えば２４ＧＨｚ）の送受信（Ｔ／Ｒ）モジュール１４１に接続するために使用され、マイクロストリップフィード１２２は第２の層１０７を第２（例えば７７ＧＨｚ）のＴ／Ｒモジュール１４２に接続するために使用される。第１のＴ／Ｒモジュール１４１は第１の層１０６の上面１１６上に形成されあるいは配置され、第１のマイクロストリップフィード１２１に接続されていても良い。第２のＴ／Ｒモジュール１４２は、第３の層１０３の底面１０４上に形成されあるいは配置され、第２のマイクロストリップ１２２と接続されていても良い。第１のＴ／Ｒモジュール１４１は複数のチップおよび／または部品にビア１７２を使用して接続され、第２のＴ／Ｒモジュール１４２はワイヤボンド１６６を使用して複数のチップおよび／または部品１６０に接続されている。放熱ストラップ１６２が、第１および第２のＴ／Ｒモジュール１４１、１４２から熱を取り除き、その熱をレーダー３００の側面に配置された排熱領域１６３に輸送するために使用される。
【００２４】
パッチアレイ１１０は、例えばマイクロストリップベースの配信ネットワークを介して、第１のＴ／Ｒモジュール１４１に接続され、パッチアレイ１１５は、例えばマイクロストリップベースの配信ネットワークを介して、第２のＴ／Ｒモジュール１４２に接続される。第１および第２のＴ／Ｒモジュール１４１および１４２は、Ｔ／Ｒモノリシックマイクロ波集積回路（ＭＭＩＣ）またはシリコン−ゲルマニウム（ＳｉＧｅ）ＢｉＣＭＯＳチップであっても良く、これらは、以下の一またはそれ以上を含んでいる：Ｔ／Ｒスイッチ、低ノイズ増幅器（ＬＮＡ）、可変利得増幅器（ＶＧＡ）、電力増幅器（ＰＡ）、移相器、混合器、中間周波数（ＩＦ）増幅器、およびアナログ−デジタル（Ａ／Ｄ）変換器。第１および第２のＴ／Ｒモジュール１４１および１４２は、一個のＴ／Ｒモジュール１４１に組み合わされても良い。第１のＴ／Ｒモジュール１４１は第１の周波数の信号（例えば、２４ＧＨｚ信号）を生成し、第２のＴ／Ｒモジュール１４２は第２の周波数の信号（例えば、７７ＧＨｚ信号）を生成しても良い。あるいは、以下に説明する一個またはそれ以上のチップまたは部品１６０が第１、第２の周波数の信号を生成することもできる。
【００２５】
当業者は、ここに開示された事例と関連して記載されている種々の説明的な論理ブロック、モジュール、およびアルゴリズムステップが、電子的ハードウエア、コンピュータソフトウエアあるいはこれらの組み合わせによって実現可能であることを理解するであろう。ハードウエアとソフトウエアのこのような互換性を明瞭に説明するために、種々の説明的な部品、ブロック、モジュール、回路およびステップを、上記においてそれらの機能の観点から一般的に説明している。このような機能をハードウエアとしてあるいはソフトウエアとして実現するかに関しては、特定の応用およびシステム全体に果たされた設計上の制約に依存する。熟練した技術者であれば、特定の応用それぞれに、様々な方法で記載された機能を実現することができるであろう。しかしながら、このような実行の決断は、開示された装置および方法の範囲から逸脱するものとして解釈されるべきではない。
【００２６】
ここに開示された事例と関連して記載されている、種々の説明的な論理ブロック、モジュールおよび回路は、汎用プロセッサ、デジタルシグナルプロセッサ（ＤＳＰ）、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）、フィールドプログラマブルゲートアレイ（ＦＰＧＡ）あるいはその他のプログラマブル論理デバイス、ディスクリートゲートまたはトランジスタ論理、ディスクリートハードウエアコンポーネント、またはここに記載された機能を実行するように設計されたこれらの全ての組み合わせ、によって実現されかつ実施される。汎用プロセッサはマイクロプロセッサであって良いが、しかしその代わりに、プロセッサは従来の全てのプロセッサ、コントローラ、マイクロコントローラまたはステートマシンであっても良い。プロセッサはさらに、計算装置、例えば、ＤＳＰとマイクロプロセッサ、複数のマイクロプロセッサ、ＤＳＰコアと関連した一個またはそれ以上のマイクロプロセッサ、あるいはその他の全てのこのような構成、の組み合わせによって実現が可能である。
【００２７】
ここに開示した事例に関係して記載されている方法またはアルゴリズムのステップは、直接ハードウエアによって、プロセッサによって実行されるソフトウエアモジュールによって、あるいはこれらの二つの組み合わせによって実現することが可能である。ソフトウエアモジュールは、ＲＡＭメモリ、フラッシュメモリ、ＲＯＭメモリ、ＥＰＲＯＭメモリ、ＥＥＰＲＯＭメモリ、レジスター、ハードディスク、リムーバブルディスク、ＣＤ−ＲＯＭ、あるいはこの分野で周知の記録媒体中に存在するようにしても良い。典型的な記憶媒体は、プロセッサが記録媒体から情報を読み出し、情報を書き込むことができるように、プロセッサと結合されている。あるいは、記憶媒体はプロセッサに一体化されていても良い。プロセッサおよび記憶媒体は、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）中に組み込んでも良い。ＡＳＩＣはワイヤレスモデム中に存在していても良い。あるいは、プロセッサおよび記憶媒体は、ワイヤレスモデム中に独立の部品として存在していても良い。
【００２８】
開示された事例の上記記載は、全ての当業者が開示された方法および装置を製造しかつ使用することを可能にするべく提供されている。これらの事例に対する種々の変更は、当業者が容易に理解することができるものであり、ここに開示した原理は、開示した方法および装置の精神および範囲を逸脱することなく他の事例に適用することができる。記載した実施形態は、全ての点において説明のためであり本発明を限定するものではなく、従って、本発明の範囲は上記記載よりもむしろ添付の請求の範囲によって示されるものである。請求の範囲の意味および等価の範囲内の全ての変更は、その範囲内であるとして受け入れられるべきである。
【符号の説明】
【００２９】
１０５ デュアルバンドアレイ
１０６ 第１の層
１０７ 第２の層
１１０ 第１のマイクロストリップパッチアレイ
１１１ 有孔パッチ
１１２ 開口
１１３ パッチ
１１５ 第２のマイクロストリップパッチアレイ
１２０ 接地面
【特許請求の範囲】
【請求項１】
上面と底面を有する印刷回路基板と、
前記印刷回路基板の底面に取付けられたプロセッサであって、前記プロセッサは第１の周波数信号と第２の周波数信号を生成するように構成されたプロセッサと、
前記印刷回路基板の前記上面上に形成された第２の液晶ポリマー層と、
前記第２の液晶ポリマー層上に印刷されかつパッチを有する第２のマイクロストリップアレイと、
前記第２の液晶ポリマー層上に形成された第１の液晶ポリマー層と、
前記第１の液晶ポリマー層上に印刷されかつ有孔パッチを有する第１のマイクロストリップアレイと、および
前記第２の液晶ポリマー層の底面に接続された送信／受信モジュールであって、前記プロセッサに接続され、さらに前記第１のマイクロストリップアレイに前記第１の周波数の信号を送信し、前記第２の周波数の信号を前記第２のマイクロストリップアレイに送信するように構成された送信／受信モジュールと、を備える、自動車用レーダー。
【請求項２】
請求項１に記載の自動車用レーダーにおいて、前記パッチは前記有孔パッチの直下に配置される、自動車用レーダー。
【請求項３】
請求項１に記載の自動車用レーダーにおいて、前記送信／受信モジュールは、前記第２の液晶ポリマー層の底面にフリップチップマウントされている、自動車用レーダー。
【請求項４】
請求項１に記載の自動車用レーダーにおいて、さらに、前記送信／受信モジュールから熱を取り除くために前記送信／受信モジュールに直接接続された複数の排熱ビアを供える、自動車用レーダー。
【請求項５】
請求項１に記載の自動車用レーダーにおいて、前記パッチは前記有孔パッチの外側境界内に位置している、自動車用レーダー。
【請求項６】
請求項１に記載の自動車用レーダーにおいて、前記第１の液晶ポリマー層は前記第２の液晶ポリマー層に結合されている、自動車用レーダー。
【請求項７】
請求項１に記載の自動車用レーダーにおいて、前記第２の周波数の信号は前記有孔パッチを介して前記パッチから送信される、自動車用レーダー。
【請求項８】
請求項１に記載の自動車用レーダーにおいて、前記送信／受信モジュールは、前記第１の周波数の信号を送信するための第１の送信／受信モジュールと、前記第２の周波数の信号を送信するための第２の送信／受信モジュールとを含む、自動車用レーダー。
【請求項９】
請求項１に記載の自動車用レーダーにおいて、前記第１の周波数の信号は約２４ＧＨｚであり、前記第２の周波数の信号は約７７ＧＨｚである、自動車用レーダー。
【請求項１０】
請求項１に記載の自動車用レーダーにおいて、前記有孔パッチは角の形状に形成され、この角の下部の円周は上部の円周よりも小さい、自動車用レーダー。
【請求項１１】
請求項１に記載の自動車用レーダーにおいて、前記送信／受信モジュールは、ＳｉＧｅＢｉＣＭＯＳチップおよび全シリコンＣＭＯＳチップからなるグループから選択される、自動車用レーダー。
【請求項１２】
請求項１１に記載の自動車用レーダーにおいて、さらに、前記ＳｉＧｅＢｉＣＭＯＳチップおよび接地ビア上に集積化された電圧制御発振器と、前記電圧制御発振器によって生成されたノイズを分離するための分割接地面とを備える、自動車用レーダー。
【請求項１３】
上面と底面を有する印刷回路基板と、
空洞を有しかつ前記印刷回路基板の上面に配置されたパッケージング層と、
前記パッケージング層上に配置され複数のパッチを有する下部層と、
前記複数のパッチに接続されかつ前記下部層上に配置された下部マイクロストリップフィードと、
前記下部層上に位置しかつ前記複数のパッチを露出するための複数の孔を備えたパッチを有する上部層と、
前記上部層に位置しかつ前記パッチに接続された上部マイクロストリップフィードと、さらに
前記パッケージング層の前記空洞内に配置され、さらに、第１の周波数を有する第１の信号を前記上部マイクロストリップフィードに送信しかつ第２の周波数を有する第２の信号を前記下部マイクロストリップフィードに送信するように構成された、送信モジュールと、を備える自動車用レーダー。
【請求項１４】
請求項１３に記載の自動車用レーダーであって、前記パッケージング層、前記下部層および前記上部層はそれぞれ、液晶ポリマー、低温同時焼結セラミック、パリレンＮ誘電体、ＰＴＦＥセラミックおよびＰＴＦＥグラスファイバ材料からなるグループから選択された材料で形成される、自動車用レーダー。
【請求項１５】
請求項１３に記載の自動車用レーダーであって、前記送信モジュールは、ＳｉＧｅＢｉＣＭＯＳチップおよび全シリコンＣＭＯＳチップからなるグループから選択される、自動車用レーダー。
【請求項１６】
請求項１３に記載の自動車用レーダーであって、前記第２の信号は、前記複数の孔を介して前記複数のパッチから送信される、自動車用レーダー。
【請求項１７】
請求項１３に記載の自動車用レーダーであって、前記送信モジュールは、第１の信号を送信するための第１の送信モジュールと、前記第２の信号を送信するための第２の送信モジュールを含む、自動車用レーダー。
【請求項１８】
請求項１３に記載の自動車用レーダーであって、前記第１の周波数は約２４ＧＨｚであり、前記第２の周波数は約７７ＧＨｚである、自動車用レーダー。
【請求項１９】
請求項１３に記載の自動車用レーダーであって、さらに、前記送信モジュールから熱を取り除くために前記送信モジュールに直接接続された複数の排熱ビアを供える、自動車用レーダー。
【請求項２０】
上面と底面と空洞を有する印刷回路基板と、
複数のパッチを有しかつ前記印刷回路基板の前記上面上に配置された、下部層と、
前記複数のパッチに接続されかつ前記下部層上に配置された下部マイクロストリップフィードと、
前記複数のパッチを露出する複数の孔を有しかつ前記下部層上に配置された上部層と、
前記パッチに接続されかつ前記上部層上に配置される上部マイクロストリップフィードと、さらに、
前記印刷回路基板の前記空洞内に配置され、第１の周波数を有する第１の信号を前記上部マイクロストリップフィードに送信し、第２の周波数を有する第２の信号を前記下部マイクロストリップフィードに送信するように構成された、送信モジュールと、を備える自動車用レーダー。
【請求項１】
上面と底面を有する印刷回路基板と、
前記印刷回路基板の底面に取付けられたプロセッサであって、前記プロセッサは第１の周波数信号と第２の周波数信号を生成するように構成されたプロセッサと、
前記印刷回路基板の前記上面上に形成された第２の液晶ポリマー層と、
前記第２の液晶ポリマー層上に印刷されかつパッチを有する第２のマイクロストリップアレイと、
前記第２の液晶ポリマー層上に形成された第１の液晶ポリマー層と、
前記第１の液晶ポリマー層上に印刷されかつ有孔パッチを有する第１のマイクロストリップアレイと、および
前記第２の液晶ポリマー層の底面に接続された送信／受信モジュールであって、前記プロセッサに接続され、さらに前記第１のマイクロストリップアレイに前記第１の周波数の信号を送信し、前記第２の周波数の信号を前記第２のマイクロストリップアレイに送信するように構成された送信／受信モジュールと、を備える、自動車用レーダー。
【請求項２】
請求項１に記載の自動車用レーダーにおいて、前記パッチは前記有孔パッチの直下に配置される、自動車用レーダー。
【請求項３】
請求項１に記載の自動車用レーダーにおいて、前記送信／受信モジュールは、前記第２の液晶ポリマー層の底面にフリップチップマウントされている、自動車用レーダー。
【請求項４】
請求項１に記載の自動車用レーダーにおいて、さらに、前記送信／受信モジュールから熱を取り除くために前記送信／受信モジュールに直接接続された複数の排熱ビアを供える、自動車用レーダー。
【請求項５】
請求項１に記載の自動車用レーダーにおいて、前記パッチは前記有孔パッチの外側境界内に位置している、自動車用レーダー。
【請求項６】
請求項１に記載の自動車用レーダーにおいて、前記第１の液晶ポリマー層は前記第２の液晶ポリマー層に結合されている、自動車用レーダー。
【請求項７】
請求項１に記載の自動車用レーダーにおいて、前記第２の周波数の信号は前記有孔パッチを介して前記パッチから送信される、自動車用レーダー。
【請求項８】
請求項１に記載の自動車用レーダーにおいて、前記送信／受信モジュールは、前記第１の周波数の信号を送信するための第１の送信／受信モジュールと、前記第２の周波数の信号を送信するための第２の送信／受信モジュールとを含む、自動車用レーダー。
【請求項９】
請求項１に記載の自動車用レーダーにおいて、前記第１の周波数の信号は約２４ＧＨｚであり、前記第２の周波数の信号は約７７ＧＨｚである、自動車用レーダー。
【請求項１０】
請求項１に記載の自動車用レーダーにおいて、前記有孔パッチは角の形状に形成され、この角の下部の円周は上部の円周よりも小さい、自動車用レーダー。
【請求項１１】
請求項１に記載の自動車用レーダーにおいて、前記送信／受信モジュールは、ＳｉＧｅＢｉＣＭＯＳチップおよび全シリコンＣＭＯＳチップからなるグループから選択される、自動車用レーダー。
【請求項１２】
請求項１１に記載の自動車用レーダーにおいて、さらに、前記ＳｉＧｅＢｉＣＭＯＳチップおよび接地ビア上に集積化された電圧制御発振器と、前記電圧制御発振器によって生成されたノイズを分離するための分割接地面とを備える、自動車用レーダー。
【請求項１３】
上面と底面を有する印刷回路基板と、
空洞を有しかつ前記印刷回路基板の上面に配置されたパッケージング層と、
前記パッケージング層上に配置され複数のパッチを有する下部層と、
前記複数のパッチに接続されかつ前記下部層上に配置された下部マイクロストリップフィードと、
前記下部層上に位置しかつ前記複数のパッチを露出するための複数の孔を備えたパッチを有する上部層と、
前記上部層に位置しかつ前記パッチに接続された上部マイクロストリップフィードと、さらに
前記パッケージング層の前記空洞内に配置され、さらに、第１の周波数を有する第１の信号を前記上部マイクロストリップフィードに送信しかつ第２の周波数を有する第２の信号を前記下部マイクロストリップフィードに送信するように構成された、送信モジュールと、を備える自動車用レーダー。
【請求項１４】
請求項１３に記載の自動車用レーダーであって、前記パッケージング層、前記下部層および前記上部層はそれぞれ、液晶ポリマー、低温同時焼結セラミック、パリレンＮ誘電体、ＰＴＦＥセラミックおよびＰＴＦＥグラスファイバ材料からなるグループから選択された材料で形成される、自動車用レーダー。
【請求項１５】
請求項１３に記載の自動車用レーダーであって、前記送信モジュールは、ＳｉＧｅＢｉＣＭＯＳチップおよび全シリコンＣＭＯＳチップからなるグループから選択される、自動車用レーダー。
【請求項１６】
請求項１３に記載の自動車用レーダーであって、前記第２の信号は、前記複数の孔を介して前記複数のパッチから送信される、自動車用レーダー。
【請求項１７】
請求項１３に記載の自動車用レーダーであって、前記送信モジュールは、第１の信号を送信するための第１の送信モジュールと、前記第２の信号を送信するための第２の送信モジュールを含む、自動車用レーダー。
【請求項１８】
請求項１３に記載の自動車用レーダーであって、前記第１の周波数は約２４ＧＨｚであり、前記第２の周波数は約７７ＧＨｚである、自動車用レーダー。
【請求項１９】
請求項１３に記載の自動車用レーダーであって、さらに、前記送信モジュールから熱を取り除くために前記送信モジュールに直接接続された複数の排熱ビアを供える、自動車用レーダー。
【請求項２０】
上面と底面と空洞を有する印刷回路基板と、
複数のパッチを有しかつ前記印刷回路基板の前記上面上に配置された、下部層と、
前記複数のパッチに接続されかつ前記下部層上に配置された下部マイクロストリップフィードと、
前記複数のパッチを露出する複数の孔を有しかつ前記下部層上に配置された上部層と、
前記パッチに接続されかつ前記上部層上に配置される上部マイクロストリップフィードと、さらに、
前記印刷回路基板の前記空洞内に配置され、第１の周波数を有する第１の信号を前記上部マイクロストリップフィードに送信し、第２の周波数を有する第２の信号を前記下部マイクロストリップフィードに送信するように構成された、送信モジュールと、を備える自動車用レーダー。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６Ａ】
【図６Ｂ】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６Ａ】
【図６Ｂ】
【図７】
【公開番号】特開２０１０−１４５４００（Ｐ２０１０−１４５４００Ａ）
【公開日】平成２２年７月１日（２０１０．７．１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−２８３９８５（Ｐ２００９−２８３９８５）
【出願日】平成２１年１２月１５日（２００９．１２．１５）
【出願人】（５０７３４２２６１）トヨタ モーター エンジニアリング アンド マニュファクチャリング ノース アメリカ，インコーポレイティド (135)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年７月１日（２０１０．７．１）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年１２月１５日（２００９．１２．１５）
【出願人】（５０７３４２２６１）トヨタ モーター エンジニアリング アンド マニュファクチャリング ノース アメリカ，インコーポレイティド (135)
【Ｆターム（参考）】
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