[发明专利]高频部件

说明书

本发明涉及一种高频部件(1)，该高频部件用于进行基于雷达的距离测量，并且包括以下部件：半导体部件(10)，该半导体部件被设计成生成高频电信号(SHF、PHF)，特别是具有超过75GHz的频率的信号。该高频部件(1)还包括被设计为衬底集成波导件的耦合元件(11)。该耦合元件(11)与半导体部件(10)电接触，以便将高频电信号(S_HF)作为雷达信号(S_HF)耦合到高频部件(1)的中空导体(12)中。在这种情况下，根据本发明的高频部件(1)的特征在于，在耦合元件(11)和中空导体(12)之间形成电流接触(13)。电流接触的优点在于，无需为了实现从高频信号(SHF)到中空导体(12)中的有效耦合而在中空导体(12)和耦合元件(11)之间设定限定的距离。这便于简单地制造高频部件(1)。由于高雷达频率，因此进而可以通过该高频部件(1)实施紧凑且精确的测距装置(2)。

技术领域

本发明涉及一种高频部件，该高频部件用于生成或处理雷达信号，并且该高频部件尤其旨在用于基于雷达的料位测量装置中。

背景技术

基于雷达的距离测量在广泛的应用范围中使用。对应的测距装置例如用于航空中的位置确定、用于机动车辆中的距离测量或者用于工业设备的过程自动化中的料位测量。除了脉冲渡越时间法外，主要将FMCW方法(调频连续波，也称为连续波雷达)实施为测量方法。两种方法都以限定的雷达频率或在限定的频带内操作(在本发明的上下文中，术语“雷达”和“高频”指代频率在0.03GHz至300GHz之间的电信号或电磁波)。例如，在彼得·迪瓦恩(Peter Devine)于2000年发表的“雷达料位测量(Radar Level Measurement)”中描述了料位测量装置的基于FMCW和脉冲雷达的运行原理。

在料位测量领域中，主要使用6GHz、26GHz或79GHz的雷达频率。这里，至少在FMCW的情况下，优选更高的频带，因为可以使用更大的绝对频率带宽。例如在79GHz下，使用2GHz的带宽，也就是说从78GHz到80GHz。利用更大的带宽，进而可以实现更高分辨率的距离测量。尤其是在料位测量的情况下，这代表一个重要的要求，因为根据应用，需要尽可能精确地了解料位。使用高频的另一个优点在于，基于雷达的测距装置可以配备有更紧凑的天线，而不会降低天线的捆束效果。例如，在料位测量中，可以减少用于附接到容器的连接凸缘。因此，期望也可以通常在高于79GHz的频率(高达300GHz的雷达频率)下进行料位或距离测量。

频率高于100GHz的雷达信号无法再通过混合连接技术在半导体部件与电路板之间路由，利用该半导体部件生成对应的高频电信号，该半导体部件安装在上述电路板上。由于到相应电子部件的连接结构(诸如，键合线或焊接点)的尺寸在雷达信号的波长的数量级之内，因此这些连接结构作为寄生元件会干扰传输行为。此外，电子器件中常用的许多材料会导致损耗随频率而增加，因此，即使在较短的线路距离上，高频电信号也会显著衰减。这就是随着频率的增加难以通过标准的混合技术实现半导体部件的高性能和可靠接触的原因。

为此，为了生成或接收雷达信号(特别是在60GHz以上的雷达信号)，使用半导体部件，可以从这些半导体部件直接发射高频电信号作为雷达信号，或者可以利用这些半导体部件将进入的雷达信号直接转换成对应的高频电信号。因此，不再需要混合信号路由。在这种情况下，通过对应的主发射器发射和/或耦合雷达信号。例如，该主发射器是平面天线，该平面天线通过微机械方法附接到半导体部件。在出版物DE 10 2015 119 690 A1中特别地描述了这种半导体部件。因此，这避免了高频电信号必须通过外部导体轨道、焊接连接部或键合线路由。这降低了测距装置特别是在高频下的性能和对干扰的敏感性。

单片实施方式的另一个优点在于，可以在同一半导体部件中实施信号生成和信号评估。为此，可以根据测量方法来实施已知的电路部件：在FMCW的情况下，可以通过PLL(锁相环)来为所要发射的雷达信号生成高频信号；所接收的雷达信号可以通过混频器与所要发射的高频信号进行混频，从而可以基于混频信号的所谓差频来确定距离或料位。对应设计的评估块例如可以通过FFT(快速傅里叶变换)确定混频信号的差频。