Das SRR3-A ist ein von Continental entwickeltes Nahbereichsradar. Dieses Modell war in einem Toyota verbaut, wo es als Totwinkelsensor diente. Der Fahrzeugstecker ist abgebrochen.
Der Radarsensor befindet sich in einem Kunststoffgehäuse mit Blechdeckel. Entfernt man den Deckel, so kommt die Steuerungsplatine zum Vorschein. Die Pins des Fahrzeugsteckers sind in die Platine eingepresst.
Hebelt man die Steuerungsplatine aus dem Gehäuse, so wird in der unteren linken Ecke die weiße Membran des Druckausgleichs sichtbar. Von der Steuerungsplatine führt ein Stecker zu der Platine, die den Hochfrequenzteil des Radarsystems trägt.
Ein Blechelement dient als Abschirmung zwischen der Steuerplatine und dem Radarsystem. Verprägungen sorgen dafür, dass das Blech die Platine umlaufend kontaktiert. Außerdem hat man im unteren Bereich Platz für die höheren Bauteile der Steuerungsplatine geschaffen. Auf der Seite der HF-Platine ist ein dunkler Streifen aufgeklebt. Vermutlich handelt es sich um einen Absorber, der ungewollt abgestrahlte Signale aufnimmt und so verhindert, dass sie Störungen verursachen.
Die Steuerungsplatine enthält keine Überraschungen. Der große BGA-Baustein ist ein Freescale Mikrocontroller. Darunter befinden sich zwei Bus-Transceiver. Im rechten Bereich ist ein System Basis Chip platziert, der diverse grundlegende Funktionen erfüllt (Spannungsversorgung, Reset-Generator, Watchdog,...).
Das eigentliche Radarsystem befindet sich auf einem speziellen Schaltungsträger. Das weiße Platinenmaterial wird oft als Rogers bezeichnet, wobei Rogers lediglich ein Hersteller ist. Es bietet eine kleine dielektrische Konstante und einen kleineren Dämpfungsfaktor. Da es keine Glasfasermatte enthält, sind die Eigenschaften außerdem homogener. Bei sehr hohen Frequenzen kann die gewobene und damit unebene Glasfasermatte eines gewöhnlichen FR4-Materials bereits zu Signalstörungen führen.
Die Leitungen, die Radarsignale übertragen sind deutlich zu erkennen. Sie werden mit großen Radien über die Platine geführt, damit es zu möglichst wenig Reflektionen kommt. Zusätzlich hält der Lötstopplack einen konstanten Abstand zu diesen Leitungen. An der rechten Kante wurde eine Struktur aufgebracht, die höchstwahrscheinlich genutzt werden kann, um die Hochfrequenzeigenschaften einer jeden Platine zu überprüfen.
Die Antennen des Radarsystems befinden sich auf der anderen Seite der Platine. Sie strahlen durch den Kunststoff des Gehäuses. Die Vias der Radarsignale sind von Durchkontaktierungen umgeben, die den Impedanzverlauf an dieser Stelle optimieren. Alle anderen Vias sind sogenannte Blind Vias, Sacklöcher, die auf der Seite der Antennen nicht erscheinen.
Für eine elektrisch optimale Anbindung der Leitungen an die Schaltkreise hat man direkt vor den Pins kleine Quadrate integriert.
Abgesehen von einigen passiven Bauelementen befinden sich auf der Hochfrequenzplatine nur zwei integrierte Schaltkreise. Es handelt sich um einen Sender und einen Empfänger aus einer 24GHz-Radar-Familie von Infineon, die für Mid-Range-Radare und Short-Range-Radare geeignet sind. Der Sender trägt die Bezeichnung BGT24AT2. Er enthält einen Oszillator, zwei Sender und einen zusätzlichen Ausgang für den Empfänger. Der Empfänger BGT24AR4 enthält vier Empfänger. Zu der BGT24A-Familie gehören außerdem der BGT24AR2 mit zwei Empfänger, der BGT24ATR11 mit einem Sender und einem Empfänger und der BGT24ATR12 mit einem Sender und zwei Empfänger.
Infineon produziert diese 24GHz-Radar-Familie mit dem SiGe:C-Prozess B7HF200. SiGe:C bedeutet, dass die Transistoren auf Silizium basieren, dem Germanium und Kohlenstoff zugesetzt wurde. Damit werden Schaltfrequenzen bis 250GHz möglich. Die minimale Strukturbreite beträgt 180nm.
Das Datenblatt des BGT24AT2 enthält ein ausführlicheres Blockschaltbild. Der integrierte Oszillator lässt sich mit Hilfe eines 6Bit-DACs im Frequenzbereich von 24,0GHz bis 24,3GHz einstellen. Über einen konfigurierbaren Ausgang kann man ein heruntergeteiltes Taktsignal abgreifen. Neben den zwei Sender-Ausgängen besitzt der BGT24AT2 zusätzlich einen Ausgang, dessen Signal der Empfänger zur Erzeugung der Zwischenfrequenz nutzt. Die drei Verstärker liefern jeweils eine Leistung von bis zu +10dBm. Drei weitere 6Bit-DACs erlauben es die Ausgangsleistungen einzustellen.
Zur Steuerung besitzt der Baustein eine SPI-Schnittstelle. Außerdem können darüber die integrierten Sensoren ausgelesen werden, darunter Temperatursensoren und Sensoren für die HF-Ausgangsleistung.
Die Abmessungen des Dies betragen 2,9mm x 1,9mm. Der verwendete Prozess würde vier Kupferlagen und eine Aluminiumlage bieten. Oberflächlich betrachtet kann man hier drei Metalllagen erkennen. Für das untere Bild wurden alle Lagen oberhalb des Substrats entfernt. In mehreren Lagen ist ein Großteil der Flächen mit Dummystrukturen aufgefüllt. In der obersten Lage fallen vor allem die im HF-Bereich typischen Induktivitäten auf. Darüber kann man bereits recht deutlich die drei Ausgangskanäle erkennen. Die drei Verstärker erhalten ihre Eingangssignale aus dem Zentrum. Darunter und etwas rechts versetzt befinden sich offenbar der Oszillator inklusive PLL und Pufferverstärker. Nach dem Abtragen der oberen Lagen werden auch die vier 6Bit-DACs in den unteren Ecken sichtbar.
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Im Bereich des Oszillators und bei den Ausgängen sind Fuses integriert. Die vier hier zu sehenden Fuses befinden sich alle innerhalb derselben Schleife der Metalllage. Offensichtlich wird hier eine Induktivität angepasst. Elektrisch lassen sich diese Fuses nicht auslösen. Die Konfiguration muss mit einem Laser erfolgt sein. Der Prozess B7HF200 bietet derartige Fuses. Rechts oben zeigt sich, dass manche Fuses erst gar nicht integriert wurden.
Auch das Datenblatt des BGT24AR4 enthält ein etwas ausführlicheres Blockschaltbild. Die vier Eingänge werden mit der Arbeitsfrequenz des Senders gemischt und so in einen besser verarbeitbaren Frequenzbereich verschoben. Die erzeugten Zwischenfrequenzen werden verstärkt und mehrfach gefiltert ausgegeben. Auch dieser Baustein erlaubt es über einen SPI-Bus verschiedene Messwerte auszulesen.
Die Abmessungen des Dies betragen 2,9mm x 1,9mm. Die vier Empfänger sind durch ihre sich wiederholenden Strukturen im linken und rechten Bereich des Dies deutlich zu erkennen. Bei genauerer Betrachtung findet man in der obersten Metalllage auch die Leitungen zur Verteilung der Arbeitsfrequenz des Senders. Sie führen von der Mitte des Dies zu den vier Empfängern. Der Verstärkungsfaktor der vier Empfänger lässt sich einstellen. Nach der Entfernung der oberen Lagen zeigen sich in den unteren Ecken zwei Strukturen, die Digital-Analog-Wandler für diese Funktion darstellen könnten.
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Mit dem Hintergrundwissen über die Funktion der beiden Bausteine werden die Strukturen auf der Platine noch etwas verständlicher. Vom Sender führt eine Leitung direkt zum Empfänger (grün), worüber die Arbeitsfrequenz des Senders zu den Mischern im Empfänger übertragen wird. Von den zwei Sendern (rot) führt eine Leitung direkt zu den Antennen. Die zweite Leitung durchläuft einen sogenannten Ringkoppler. Während drei Eingänge des Empfängers mit drei exklusiven Antennen verbunden sind (blau), teilt sich ein Empfänger seine Antenne mit einem Sender (lila). Bei den hohen Frequenzen kann man mit einem Ringkoppler dafür sorgen, dass das Signal des Senders den Empfänger nicht erreicht und gleichzeitig empfangene Signale zum Empfänger abfließen.
Warum man bei den ansonsten sehr symmetrischen Antennenstrukturen eine Antenne für Sender und Empfänger genutzt hat bleibt unklar. Wahrscheinlich optimiert diese Konfiguration die Abstrahlcharakteristik. Das gilt auf jeden Fall für die äußeren, nicht kontaktierten Antennenelemente.
