RF-LEITER­PLATTEN 77 GHZ

RF-Leiterplatten zum Detektieren von Abständen

Hintergrund

Radarleiterplatten sind elektronische Schaltungen, die Hochfrequenzsignale erzeugen und empfangen können. Die gesamte Schaltung erzeugt eine Radarkeule, die von der Antennenstruktur der Leiterplatte gesendet, durch Gegenstände reflektiert und wieder von der Antennenstruktur der Leiterplatte empfangen wird.

Auf einer Radarleiterplatte befinden sich üblicherweise zwei Antennen, die als geätzte Kupferstruktur in das Leiterbild eingebracht werden. Eine davon bildet den Sender und eine den Empfänger von Radarwellen. Die Generierung der Wellen und die Auswertung des reflektierten Signals werden von einer Hochfrequenz-Schaltung übernommen. Die gesamte Funktion der RF-Schaltung basiert auf speziellen Basismaterialien, welche in der Lage sind, diese hochfrequente Strahlung mit möglichst wenig Dämpfung zur Antenne zu leiten und abzustrahlen. Die Auswertung der RF-Signale übernimmt eine digitale Schaltung, die sich bei modernen Radarsensoren oft auf der Rückseite der Leiterplatte befindet. Die Vorderseite bildet den kompletten RF-Teil der Schaltung inklusive der Antennenstruktur ab.

Durch die höhere Frequenz der 77-GHz-Leiterplatten ergibt sich gegenüber 24-GHz-Leiterplatten eine kürzere Wellenlänge. Aufgrund der um ca. zwei Drittel geringeren Wellenlänge, müssen Antennenstrukturen und Leitergeometrien entsprechend kleiner ausgelegt und mit deutlich geringeren Toleranzen gefertigt werden. Gleichzeitig werden oft teflonbasierte Basismaterialien eingesetzt, die sowohl durch die große Härte der Füllstoffe als auch die deutlich geringere Stabilität schwieriger zu verarbeiten sind. Abhängig vom Frequenzband bieten die RF-Systeme zudem höhere Auflösungen.

Anwendungen

  • Sensoren zur Abstandsmessung (z.B. für voll- oder teil-autonomes Fahren im Automobilbereich)
  • Füllstandsüberwachung von festen und flüssigen Stoffen
  • Hinderniserkennung, z.B. im Agrarbereich

Vorteile

  • Kleinere Abmessungen der Leiterplatte
  • Kombination der RF-Lagen mit der Digitaltechnik (FR4-Basismaterialien) in einer Leiterplatte

Besonderheiten

In der RF-Welt spielt die detaillierte Abstimmung zwischen SCHWEIZER und unseren Kunden eine zentrale Rolle, da erst beim Aufbau einer Produktgruppe die Funktionalität geprüft werden kann. Die wichtigsten Einflussgrößen sind:

  • RF-Material
  • Leitergeometrie: typische Leiterbreitentoleranz ±15 µm bei einer Leiterhöhe von ca. 27 µm
  • Bestückung, RF-Chip, Materialien des Gehäuses etc.

77-GHz-Leiterplatten werden meist als asymmetrische Hybridaufbauten realisiert, bei denen einseitig teflonbasierte RF-Cores mit einer Dicke von 5 mil (127 µm) verwendet werden. FR4-Lagen können analog HDI-Leiterplatten in verschiedenen Aufbauten konzipiert werden (mit Blind Vias, Stacked Vias, Staggered Vias und Buried Vias)

Kontakt

Rainer Jäckle