CN107017456B - 接收微波射线的设备 - Google Patents

Abstract

本发明涉及包括在电路板(3)上的接收天线(2)和天线罩(1，1a)的设备，其中，天线罩(1，1a)和接收天线(2)之间的接收信号(5)的多次反射通过在电路板(3)上使用极化偏转结构(4)来避免。特别是该设备可以是用于机动车的适应的距离调节和速度调节的距离调节器的组成部分。

Description

接收微波射线的设备

技术领域

本发明涉及一种设备，该设备包括天线罩和在电路板上的接收天线，其中，天线罩和接收天线之间的接收信号的多次反射通过使用电路板上的极化偏转结构来避免。该设备尤其可以是用于机动车的适应的距离调节和速度调节的距离调节器的组成部分。

背景技术

从Wolfgang Menzel,Dietmar Pilz和Maysoun Al-Tikriti于2002年6月在IEEE天线和传播杂志44卷第3期24-28页公布的“具有高增益、低损耗和小纵切面的毫米波折叠式反射器天线”出版物中已经，在电路板上施加反射的金属结构，以便安装用于毫米波的反射器天线。

发明内容

本发明的核心是，提出一种用于微波或者毫米波的接收天线，该接收天线包括施加在电路板上并且还具有天线罩的天线结构，该天线罩保护接收天线免受污染或天气影响。在此，对于所讨论的频率范围而言，天线罩可以具有聚焦的特性，使得天线罩起到透镜作用。在这种情况下，天线罩实施成透镜。还可考虑，天线罩包括非聚焦的天线罩和聚焦的透镜。这种系统的缺点是，入射的接收射线经过天线罩、在电路板上反射，并且反射的接收波在天线罩和/或可能设置的介电的透镜的内面上再次反射，使得在承载接收天线的电路板和天线罩或透镜之间产生多次反射。这些多次反射在天线的接收信号中会引起干扰，这些干扰可能损害接收质量，甚至可能使天线不能运行，类似如由于信号的多路径传播产生的接收干扰。

本发明的目的是，避免这些多次反射，以此改善微波天线或者毫米波天线的接收质量。根据本发明，这在使用至少一个根据独立权利要求特征的电路板上的极化偏转结构时通过避免天线罩和接收天线之间的接收信号的多次反射来实现。

有利的扩展方案和构型从从属权利要求中得到。

多次反射是通过接收信号在电路板的金属面上的反射以及通过在天线罩的内面上的反射产生。在本发明的范围内应有利地避免承载接收天线的电路板和天线罩内面之间的反射。可以考虑不同的面作为天线罩内面。现今常常惯用的是，通过传感器壳盖封闭接收天线，其中，传感器壳盖同时承担天线罩的功能。这种设备可以安装在车辆保险杠的后面，其中，保险杠或者其他车身构件同样可以用作另外的天线罩。在本发明范围内，反射指的是电路板和根据前述可能性的每个天线罩内面之间的反射。在传感器壳体向前打开并直接集成到车身构件的下侧的构造中，例如通过半开的雷达传感器壳体直接卡入、粘贴到或铸造到保险杠或者车身构件的下侧的构造中，反射原则上同样可以在承载接收天线的电路板和起到天线罩作用的车身构件之间产生并且根据本发明地被避免。

有利地还可以设置，极化偏转结构由多个有规律地布置在接收天线的电路板上的金属形状构成。对于有效地抑制根据运行状态通过从不同方向入射的接收波而产生的多次反射来说，有利的是，在电路板的尽可能多的自由面上施加极化偏转结构，以便可以尽可能多地消除反射功率，并且在电路板上的反射点变化时也可以沿尽可能多的方向抑制反射。尤其，这里作为反射偏转结构的场的布置、例如在作为阵列的实施中可以特别有利。因此可以特别有利的是，由有规律地布置的金属形状构成的极化偏转结构实施成阵列布置。

另外有利的是，用于极化偏转的阵列结构在电路板的布置有接收天线的天线贴片的部位上被空出。通过该特征能够在电路板的相同平面中通过相同的蚀刻步骤来制造天线贴片和极化偏转结构。因为，为了制造贴片天线总归必须结构化和蚀刻金属化平面，因此特别低成本和简单的是，在相同的工作步骤中附加地这样结构化已经存在的金属面，使得极化偏转结构通过同样总归必要的蚀刻步骤来产生。由此，既不提高传感器的制造成本，又不在制造时增加必要的工艺步骤的数量。

另外有利的是，极化偏转结构是一个矩形金属面或多个矩形金属面。通过所述一个或所述多个矩形金属面能够根据入射信号的确定频率范围来优化极化偏转结构。另外有利的是，极化偏转结构的所述一个矩形金属面或者极化偏转结构的所述多个矩形金属面在其定向方面相对于接收天线贴片旋转45°。与天线贴片成45°定向目的是，接收波的极化，即总的场矢量为此刚好也相应地旋转45°。通过将该场矢量分解成它的正交分量和极化偏转贴片的对于这两个分量的不同反射相位，在反射的总场矢量中得到90°的极化偏转。由此，之后例如在保险杠上反射回的信号相对于通过接收天线接收的信号的极化方向旋转90°并且被大大抑制。

另外有利的是，天线是用于微波射线或者毫米波射线的接收天线。刚好在反射和波传播与在光学的光波中类似地起作用的该频率范围中，根据本发明可以有效地避免不希望的多次反射。

另外有利的是，天线罩具有用于由接收天线接收的接收信号的聚焦装置。例如，可以使用介电的透镜用作聚焦装置，该透镜与天线罩构造成一体。为此，天线罩可以具有天线罩材料的透镜状加厚部，由此进行接收信号的折射，并且接收信号集中到大多数以小尺寸实施的接收天线上。在此，聚焦装置也可以实施成福莱斯奈尔透镜，这可节省材料和重量。

另外可能的是，根据一个实施方式，接收天线代替具有透镜而仅具有无聚焦装置的天线罩地实施。也可以设置多个天线罩，或者除了天线罩外，在光路中以介电的透镜的形式附加地实施聚焦装置。特别有利地，天线罩的聚焦装置可以实施成介电的透镜。

另外有利的是，天线罩是机动车的保险杠或保险杠的一部分，因为在这种情况下用于微波射线或者毫米波射线的发射器和接收器能够不可见地固定在机动车前部上的天线罩后面。

另外有利的是，接收天线是用于机动车的适应性距离调节和速度调节的距离调节器的组成部分。在适应性距离调节和速度调节的情况下，机动车驾驶员可以调整额定速度，该额定速度调节在自由行驶时的车辆。如果探测到在前行驶的慢速车辆，那么通过适应性距离调节器和速度调节器可减小要调节的速度，使得本车辆以几乎相同的速度和保持恒定的距离跟着在前行驶的车辆。如果在前行驶的车辆消失，例如该车辆拐弯或者该车辆换到相邻车道，那么要重新调节原来已调整的额定速度。这种系统需要发射器和接收器，它们常常也可以组合地实施成收发机，以便探测前面存在的物体并且求出该物体到本车辆的相对速度和距离。因为这种应用可能与安全相关，所以需要保证可靠的功能方式并且尽可能排除反射。

附图说明

从下面的以图绘的附图示出的本发明实施例的描述中得出本发明的其他特征、应用可能性和优点。在此，所有描述的或示出的特征本身或任意组合地独立于其在权利要求中的概要或权利要求的引用地、并且独立于其在说明书或附图中的表达或者图示地构成本发明的主题。

下面根据附图阐明本发明的实施例。附图示出：

图1用于阐明多次反射的电路板和天线罩的布置的示例性侧视图，

图2用于阐明作为极化偏转结构的各个贴片的功能方式的实施例，

图3作为极化偏转结构的贴片阵列，其中，该结构为接收天线留空，和

图4有利地实施的电路板的横截面。

实施例说明

在图1中示意性示出了接收装置的重要组成部分。这样示出电路板2：在该电路板上施加接收天线，其中，接收天线如示出那样可以实施成由在电路板2的上侧面上的小金属面构成的贴片天线。这种贴片天线广泛地用于发射和/或接收微波射线或者毫米波射线，并且可有利制造。这些电路板由壳体部分1保护免受其周围环境影响，该壳体部分使电路板2远离天气影响、灰尘及污染并且保证电路板的长期功能性。这种壳体部件常称作天线罩1，由例如对于电磁波来说可穿透的材料制成的。在机动车领域，这种微波传感器或者毫米波传感器对于其他交通参与者来说不可见地经常布置在车身构件后面，使得可以有利的是，附加或者替代于所述天线罩1，车身构件同样由对于电磁射线来说可透过的材料制成。另外可以设置，天线罩1或者可以承担天线罩1的功能的车身构件1具有聚焦装置1a。在这种情况下，天线罩1a不仅对于电磁射线来说是可穿透的，而且电磁接收射线附加地通过聚焦装置折射并且汇聚到接收天线2上。现在，在这种结构中可以出现，作为平面波入射的接收波5以一个不垂直的角度入射穿过天线罩1或具有聚焦装置1a的天线罩，并且在电路板3上在反射点6上反射。这种在电路板表面上的反射产生反射线7，该反射线具有与入射的接收射线5相同的反射角。如果反射线7又穿过天线罩1，那么该反射线放射到周围环境中并且对于天线2的接收信号来说是不干扰的。由此仅降低接收信号的被减小的功率。此外，在确定的入射角或者确定的材料选择的情况下可能的是，反射线7在天线罩1的内面上或在具有聚焦装置1a的天线罩的内面上再次反射，并且作为双反射线8输送给接收天线2的贴片。如果在光路中既设置一个没有聚焦装置的天线罩1又设置一个具有聚焦装置1a的天线罩，那么由此，已经反射的信号在这些表面中的每一个上又多次反射。通过所述这种多次反射产生一些信号，它们的子信号具有不同相位，由此这样影响这些接收信号，使得接收天线2的接收信号明显变差。为了避免该效果而提出，最大程度地阻止反射线7，使得双反射线8也会被抑制。这可通过如下实现：在电路板上的、潜在存在于电路板的每个部位上的反射点6通过极化偏转结构4来装备，并且以此可在电路板3上最大程度地避免接收波5的反射。

在图2中示出一矩形结构4，其两个边相互正交地、然而在对角线上以与水平线或垂直线呈约45°的角度布置。

可看到矩形的较短的侧边a和较长的侧边b。其边几乎与水平线呈对角线布置的这种矩形构成了极化偏转结构4的基本形状。如果入射接收波5落到这种极化偏转结构4上，那么入射波5的E矢量9几乎与水平线垂直，如通过垂直箭头9示出的那样。因为极化偏转结构4已由导电材料、例如电路板3上的铜层制成，因此E矢量9可以分解成平行于短边a的第一分量10以及平行于长边b的第二矢量分量11。因为a和b的尺寸大致协调于要接收的微波信号或毫米波信号5的中心频率，并且极化偏转结构4不具有接头，因此接收波5被反射，然而在此在其极化时被旋转90°。在理想情况下，多次反射波的极化与接收天线的极化呈90°定向并且以此几乎被完全抑制。通过该措施可以提高在有效信号和多次反射的干扰信号之间的信噪比，这会改善接收天线12的接收质量。

在图3中示出了极化偏转结构4的另一个实施方式。在图3中以阵列形式已布置了对角线定向的矩形中的多个矩形，使得这些矩形以横排和纵列方式构成有规律地反复的图样。在此，各个矩形4的该所谓的阵列布置12如所见那样地布置在电路板3的所有自由面上，由此，这些矩形尽可能有效地抵抗所述反射来作用。仅设置有用于接收天线12的贴片13的区域可有利地给阵列结构12空出，并且在空出的部位上布置接收天线2的接收贴片13，这在图3中的右半个附图中示出。由此在没有附加成本和没有附加制造步骤的情况下就能够建立用于抑制电路板3和天线罩1之间的接收信号5的多次反射的有效措施。

在图4中示出了根据本发明的电路板的横截面。可看到接收天线2，其包括具有多层金属化的电路板。

结构化通常通过以光刻漆、光刻漆的曝光以及已曝光漆区域的蚀刻进行的涂层来实现。在移除多余的漆之后，在所希望的区域上仅留下金属化层，使得所希望的电路或构件被结构化。如在图4中示出的那样，在横截面中可看到在上侧和下侧上都具有金属化层的电路板3。上侧上的金属化层被结构化，其方式是，既蚀刻出用于接收天线2的根据图3在俯视图中正交地结构化的贴片13，又蚀刻出同样具有矩形的基本形状并且侧边在俯视图中对角线定向的极化偏转结构。这种接收贴片13以及极化偏转结构4在电路板3的上侧上通过其扁平的横截面示出。可以如示出那样地不结构化同样具有金属化平面14的电路板3的下侧，使得存在由铜材料制成的连续金属层。这种连续金属层14的优点是，在电路板3的上侧上电磁反射和电磁放射被屏蔽，并且接收天线的其他构件例如滤波器、探测组件或者A/D转换器几乎不受干扰信号影响。通常，电路板3用一层或者多层金属化制成，并且这些金属化层在制造工艺的过程中被结构化。在图4中为了看清楚，在上侧4及下侧14上示出了电路板衬底3及金属化。在此，电路板结构也可以由多层电路板、必要时也可以在两面中的一面上由具有高频衬底的多层电路板来实施。在此重要的是，金属化平面不是强制地施加到背离天线的面上，而是也可以设置在这些中间层中的一层中。

Claims (11)

1.包括在电路板(3)上的接收天线(2)和天线罩(1，1a)的设备，其特征在于，在天线罩(1，1a)和接收天线(2)之间的接收信号(5)的多次反射通过在所述电路板(3)上使用极化偏转结构(4)来避免，其中，多次反射通过所述接收信号(5)在所述电路板(3)的矩形金属面(4)上的反射及通过在所述天线罩(1，1a)的内面上的反射产生，其中，所述矩形金属面在其定向方面相对于所述接收天线的贴片旋转45°，并且所述极化偏转结构的侧边(a,b)的尺寸大致协调于所述接收信号(5)的中心频率，并且所述极化偏转结构(4)不具有接头。

2.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，所述极化偏转结构(4)由在所述接收天线(2)的所述电路板(3)上的多个有规律地布置的金属形状构成。

3.根据权利要求2所述的设备，其特征在于，所述有规律地布置的金属形状(4)是一种阵列结构(12)。

4.根据权利要求3所述的设备，其特征在于，所述阵列结构(12)为了极化偏转而在所述电路板(3)的、布置有所述接收天线(2)的天线贴片(13)的部位上被空出。

5.根据权利要求1或2所述的设备，其特征在于，所述极化偏转结构(4)是一个矩形金属面或多个矩形金属面。

6.根据权利要求5所述的设备，其特征在于，所述极化偏转结构(4)的所述一个矩形金属面或者所述极化偏转结构(4)的所述多个矩形金属面在其定向方面相对于所述接收天线的贴片旋转45°。

7.根据权利要求1或2所述的设备，其特征在于，所述天线(2)是用于微波辐射或者毫米波辐射的接收天线。

8.根据权利要求1或2所述的设备，其特征在于，所述天线罩(1)具有用于通过所述接收天线(2)接收的接收信号(5)的聚焦装置(1a)。

9.根据权利要求8所述的设备，其特征在于，所述天线罩(1)的所述聚焦装置(1a)是介电的透镜。

10.根据权利要求1或2所述的设备，其特征在于，所述天线罩(1)是机动车保险杠或者是机动车保险杠的一部分。

11.根据权利要求1或2所述的设备，其特征在于，所述接收天线(2)是用于机动车的适应性距离调节和速度调节的距离调节器的组成部分。

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