[发明专利]用于停车辅助的毫米波系统级封装

说明书

本发明涉及一种停车辅助设备，包括具有集成的毫米波IC前端的毫米波雷达传感器。该设备可以检测停车障碍物距离和物体的部分位置，具有固有的低成本系统拓扑结构，适合作为常用超声传感器的替代功能。该设备优选地通过集成的低成本模块方法，使用具有集成反射器的单金属层印刷偶极天线，以及用于数字接口和DC电源的四个连接器来实现，没有PCB结构、接合线和倒装芯片气泡。通过使用与聚合物或半导体技术的复杂性降低的模块集成来集成。该设备有利地引入低复杂度的单平面形状金属化层，包括天线辐射元件、用于天线的馈电网络和用于相同金属化平面中的有源部件的直流供电带线。所提出的设备整体可以以小于3×1.5×0.5cm的模块实现，优选地在77‑81GHz频带中操作。

技术领域

本发明涉及一种停车辅助系统，其包括带有特定集成毫米波IC前端的毫米波雷达传感器,特定的天线布置，系统的创新模块封装，创新系统在车辆上的具体位置。所提出的设备能够检测物距，具有固有的低成本系统拓扑结构，适合在功能方面作为常用的超声传感器的替代物。所提出的设备拓扑结构包含所提出的设备拓扑由特定的发射和接收平面天线系统组成，毫米波雷达前端作为射频集成电路射出。毫米波雷达拓扑结构包含基于FMCW雷达。可选的系统支援CW雷达和多普勒雷达操作原理的一个下变频链和IQ发射机链,于相同的设备内。所提出的系统仅具有一个印刷和成型的金属层，其包括DC馈线和与反射金属化平面在同一平面中的天线辐射元件，与现有技术相比，允许简单的制造工艺，并且制造步骤减少。

背景技术

有强大的动机在以下应用场景和特定功能中采用用于车辆停放辅助应用的智能、体积小、功耗小和低成本的传感器：

a)检测距离超过10m的障碍物距离。

b)操作集成在保险杠或其他车辆部件中的在车辆外面不可见的传感器，就像超声停车系统一样。

c)操作与几个相同的传感器连接的传感器，从而为辅助停车提供更强大的信息。

d)在用于车辆停放的区域内检测人类或其他生物的附加功能，无需额外的硬件成本。

e)检测车辆振动的附加功能，无需额外的硬件成本。

f)在几个传感器的情况下在保险杠中集成有可选操作功能，以便通过处理集成在车辆保险杠中的多于一个传感器的数据来提高障碍物距离和角度精度。

目前采用的现有技术的停车辅助传感器的大多数都是基于超声技术。这种方法具有固有的缺点，即集成在车辆中的传感器是可见的。这是由于超声传播特性的本质导致的，其中保险杠材料不能以简单且可用的方式进行超声传播。此外，外部操作单元必须获得额外的处理能力，为驾驶员提供准确的停车辅助信息。另一方面，这些成熟的超声技术系统实现了巨大的生产成熟度和较低系统成本。

辅助停车的替代解决方案可以是毫米波雷达系统，其目前主要用于远距离障碍物检测。在这些操作模式中，它们必须具有高增益天线，这意味着要有更大尺寸和与波束形成、追踪和物体识别相关的其他特殊功能。汽车频段中现有技术的毫米波雷达IC结构通常有2个发送链和4个接收链。具有天线和组件的这种系统的成本很高，通常毫米波IC用SiGeBiCMOS技术实现。目前发布了在产品层面进行设计的集成的分频锁相环(PLL)和转移到CMOS的技术。毫米波雷达系统可以集成在车辆保险杠中，但是具有通信损耗，并且毫米波传感器的系统拓扑结构和操作方法无法实现低的系统成本。至少不足以低到成为超声传感器的有价值的替代路径。发送通道和接收通道的数量太大，功率水平太高，天线系统与其它技术如雷达封装本身集成在一起，MM-Wave RF IC封装通过使用焊线连接到PCB或倒装芯片接近于目前插入器结构而被集成到模块中。

以下公开的专利和专利申请显示了毫米波集成传感器系统方面相关的主题和现有技术。

DE 102012201367，“毫米波雷达”介绍了具有至少一个毫米波电路和至少一个天线的毫米波雷达装置，其被构造为多层多聚合物板的模块。