CN109524766A - 一种可用于自动化车辆上的具有直接差分输入的天线设备 - Google Patents

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Abstract

本申请提供了一种可用于自动化车辆上的具有直接差分输入的天线设备。一种对自动化车辆用的说明性示例传输设备(22)包括基板(30)，该基板具有在该基板的一个表面附近的金属层(32)和波导区(38)。金属层(32)包括至少部分地与波导区域(38)重叠的槽(40)。辐射源(42)包括位于槽(40)的第一侧上的第一辐射输出(44)和位于槽(40)的相对的第二侧上的第二辐射输出(46)。

Description

一种可用于自动化车辆上的具有直接差分输入的天线设备
背景技术
雷达与其他检测系统具有多种用途。最近，机动车已包含利用用于检测车辆附近或车辆道路上的物体的雷达信令或原理的数量增加的检测技术。
存在用于车辆传感器设备的各种天线配置。一些技术包含在印刷电路板上的集成基板的波导(SIW)。已经提出了各种技术将辐射能或信号耦合到SIW中。一种对差分射频信号有用的提议包括将差分射频信号端子耦合到平衡－不平衡转换器(balun)以建立单端输出。该输出可耦合到单端微带，该单端微带继而可与SIW耦合。
平衡－不平衡转换器与微带之间的转换以及微带与SIW之间的转换各自都会引入功率损失和带宽限制。期望改进的性能而没有这种转换引起的损失。
发明内容
一种说明性示例传输设备包括基板，该基板具有在该基板的一个表面附近的金属层和该基板中的波导区域。该金属层包括至少部分地与波导区域重叠的槽。辐射源包括位于槽的第一侧上的第一辐射输出和位于槽的相对的第二侧上的第二辐射输出。
在具有前述段落中的传输设备的一个或多个特征的示例实施例中，第一和第二源输出被耦合到波导区域，以直接将辐射提供到波导区域中。
在具有前述任一段落的传输设备的一个或多个特征的示例实施例中，槽定位成从波导区域的中心偏移。
在具有前述任一段落的传输设备的一个或多个特征的示例实施例中，辐射包括射频辐射，并且射频辐射从基板的波导区域向外辐射。
在具有前述任一段落的传输设备的一个或多个特征的示例实施例中，槽具有沿第一方向定向的第一部分和沿第二方向定向的第二部分。
在具有前述任一段落的传输设备的一个或多个特征的示例实施例中，第一方向相对于第二方向是横向的。
在具有前述任一段落的传输设备的一个或多个特征的示例实施例中，第一方向垂直于第二方向。
在有前述任一段落的传输设备的一个或多个特征的示例实施例中，辐射源包括球栅阵列，第一源输出包括该球栅阵列的第一球，并且第二源输出包括该球栅阵列的第二球。
在具有前述任一段落的传输设备的一个或多个特征的示例实施例中，槽具有与辐射的波长的一半对应的长度。
在具有前述任一段落的传输设备的一个或多个特征的示例实施例中，槽具有在波导区域中建立辐射的谐振频率的尺寸。
在具有前述任一段落的传输设备的一个或多个特征的示例实施例中，金属层限定基板的一侧的外表面，该金属层具有厚度，并且槽具有等于该厚度的深度。
具有前述任一段落的传输设备的一个或多个特征的示例实施例包括在金属层与辐射源之间的焊料掩模，该焊料掩模包括在槽的第一侧上的第一源焊盘和在槽的第二侧上的第二源焊盘。
一种制造传输设备的说明性示例方法包括：在基板的第一表面上的金属层中建立与该基板的波导区域重叠的槽；使辐射源的第一输出位于槽的第一侧上；使辐射源的第二输出位于槽的第二侧上；以及在第一和第二输出与基板的波导区域之间建立连接，该连接有助于源直接将辐射提供到波导区域中。
具有前述段落的方法的一个或多个特征的示例实施例包括：将使槽位于从波导区域的中心偏移的位置。
具有前述任一段落的方法的一个或多个特征的示例方法包括：为所述槽提供沿第一方向定向的第一部分和沿不同的第二方向定向的第二部分。
在具有前述任一段落的方法的一个或多个特征的示例实施例中，第一方向垂直于第二方向。
具有前述任一段落的方法的一个或多个特征的示例实施例包括：为槽提供建立由波导部分发射的辐射的谐振频率的长度。
具有前述任一段落的方法的一个或多个特征的示例实施例包括：为槽提供与辐射的波长的一半对应的长度。
操作传输设备的另一说明性示例方法包括：通过跨基板的金属层中的槽在第一与第二输出之间建立电磁场，直接将来自第一和第二输出的辐射耦合到基板的波导区域中，其中，槽与波导区域重叠。
在具有前述段落的方法的一个或多个特征的示例实施例中，辐射包括差分射频辐射。
通过以下具体实施方式，至少一个公开的示例实施例的各种特征和优点对于本领域的技术人员而言将变得显而易见。伴随具体实施方式的附图可以被简要描述如下。
附图说明
图1示意性地图示出包括根据本发明的实施例而设计的传输设备的车辆。
图2示意性地图示出根据本发明的实施例而设计的传输设备的所选择的特征。
图3是示意性地图示出图2的实施例的所选择的特征的、那个实施例的正视图。
图4是该实施例的另一视图。
图5示意性地图示出根据本发明的该实施例而设计的另一传输设备的所选择的特征。
具体实施方式
本发明各实施例提供了具有改善的功率和带宽特性的、例如在包含差分辐射源和基板集成的波导(SIW)发射器的车辆上有用的信令或检测设备。这种设备包括辐射源输出之间的槽。该槽有助于来自辐射源的辐射直接耦合到波导中。
图1示意性地图示出具有支撑在车辆上的传输设备22的示例性车辆20。传输设备22分别发射可被称为信号或信令的辐射，如相对于车辆20在所选择的方向上以及以所选择的定向在24处示意性地所示。辐射可被用于多种检测目的，诸如，检测车辆道路上或附近的物体或实现自动化或半自主车辆控制。出于讨论的目的示出传输设备的示例布置，并且本领域技术人员将认识到用于满足他们的特定需求的一个或多个这样的设备的布置或位置。
图2和图3示意性地图示出示例传输设备22的所选择的部分。在此示例中，基板30在该基板30的一个表面附近具有金属层32。在此示例中，金属层32限定基板30的外表面或层。
该基板主体34包括经布置以在基板30中建立波导区域38的多个导电通孔36。在此示例中，波导区域38是SIW。
此示例传输设备22包括金属层32中的槽40。槽40至少部分地与波导区域38重叠。在该示例中，整个槽40与波导区域处于重叠关系。
辐射或信号能量的源42包括位于槽40一侧上的第一源输出44和位于槽的相对侧上的第二源输出46。使槽40在源输出44与46之间允许跨槽40在输出之间建立电磁场。槽40有助于将来自源输出44和46的能量或辐射直接耦合到波导区域38中。这种直接耦合消除了源与诸如微带的中间连接器之间的任何转换，该中间连接器否则可能需要将来自源的辐射耦合到波导区域38。示例实施例提供的直接耦合减少或消除功耗损失，并减少或去除否则将伴随中间连接器而存在的对带宽的限制。
在该示例中，源42包括提供差分射频辐射或能量的球栅阵列源。第一输出44和第二输出46是差分辐射的正极输出和负极输出。槽40以及在槽40的相对侧上的输出44和46使得直接将这种辐射耦合到波导区域38中是可能的。本发明的实施例的一个特征在于，它们在处理差分射频信号的正信号和负信号平衡方面是有效且高效的，处理差分射频信号的正信号和负信号平衡否则是困难的或具有挑战性的。
如从图3和图4中能最佳地理解，该示传输设备22包括位于金属层32上的焊料掩模50。焊料掩模50包括位于槽40一侧的第一焊接连接件52和位于槽40的相对侧的第二焊接连接件54。在本示例中的焊接连接件52和54包括焊球，这些焊球被放置成分别与源42的第一输出44和第二输出46形成导电连接。其他焊接连接(例如，焊球)56有助于其他连接(诸如，接地)。焊料掩模50有助于将球栅阵列源42直接安装到基板30上。
如由图4中的箭头60示意性地示出，随着跨槽40的电磁场将辐射耦合到波导区域38中，来自源42的辐射或能量通过连接件52和54进入该波导区域。如箭头62示意性地所示，基板30的SIW发射辐射或信令。在包括差分射频源42的实施例中，来自SIW的输出是RF输出。
槽40具有被选择用于在波导区域38中建立辐射的谐振频率的长度。在本示例中，槽40的长度对应于辐射的波长的一半。
槽40从波导区域38的中心偏移，以使传递或辐射到波导区域38中的能量或辐射最大化。在各种实施例中，槽40的位置可被选择来调谐传输设备以满足特定实现的需求。受益于本说明书的本领域技术人员将认识到槽40精确的偏移位置以满足其要求。
例如，选择槽的长度和位置补偿管芯输出阻抗或电路不连续性。
图5示意性示出另一个示例实施例。在此示例中，槽40包括沿第一方向定向的第一部分40A和沿不同的第二方向定向的第二部分40B。第二方向相对于第一方向是横向的，具体地，对于此实施例，第二方向垂直于第一方向。具有在不同的方向上定向的槽的部分允许实现槽40的期望长度，同时容纳焊料掩模50(在图5中未示出)上的各种连接位置。例如，将紧邻槽40的任何焊接连接件用于其他目的(诸如，接地)是不太可能的。凭借槽具有在多个方向被定向的多个部分，该槽可被配置成以增加配置或利用基板30或源42的特征的可能性的方式适配在基板30和焊料掩模50的封装约束内。
结合特定的实施例讨论了附图中表示的以及上文所述的特征，但是这些特征并不一定限于该实施例。来自一个实施例的一个或多个特征与来自另一个实施例的一个或多个特征相结合以实现其他实施例是可能的。
以上描述本质上是示例性的，而不是限制性的。对所公开的示例的不背离本发明的实质的变化和修改对于本领域技术人员而言可变得显而易见。赋予本发明的法律保护范围仅能通过研究所附权利要求书来确定。

Claims (20)

1.一种传输设备(22)，包括：
基板(30)，具有在所述基板(30)的一个表面附近的金属层(32)以及在所述基板(30)中的波导区域(38)，所述金属层(32)包括至少部分地与所述波导区域(38)重叠的槽(40)；以及
辐射源(42)，包括位于所述槽(40)的第一侧上的第一源输出(44)和位于所述槽(40)的相对的第二侧上的第二源输出(46)。
2.如权利要求1所述的传输设备(22)，其特征在于，所述第一源输出(44)和所述第二源输出(46)被耦合到所述波导区域(38)，以直接将辐射提供到所述波导区域(38)中。
3.如权利要求1所述的传输设备(22)，其特征在于，所述槽(40)位于距所述波导区域(38)的中心偏移的位置。
4.如权利要求1所述的传输设备(22)，其特征在于，
所述辐射包括射频辐射；并且
所述射频辐射从所述基板(30)的所述波导区域(38)向外辐射。
5.如权利要求1所述的传输设备(22)，其特征在于,所述槽(40)具有沿第一方向定向的第一部分和沿第二方向定向的第二部分。
6.如权利要求5所述的传输设备(22)，其特征在于，所述第一方向相对于所述第二方向是横向的。
7.如权利要求6所述的传输设备(22)，其特征在于，所述第一方向垂直于所述第二方向。
8.如权利要求1所述的传输设备(22)，其特征在于
所述辐射源(42)包括球栅阵列；
所述第一源输出(44)包括所述球栅阵列的第一球；并且
所述第二源输出(46)包括所述球栅阵列的第二球。
9.如权利要求1所述的传输设备(22)，其特征在于，所述槽(40)具有与辐射的波长的一半对应的长度。
10.如权利要求1所述的传输设备(22)，其特征在于，所述槽(40)具有在所述波导区域(38)中建立辐射的谐振频率的尺寸。
11.如权利要求1所述的传输设备(22)，其特征在于，
所述金属层(32)限定所述基板(30)的一侧的外表面；
所述金属层(32)具有厚度；并且
所述槽(40)具有等于所述厚度的深度。
12.如权利要求1所述的设备(22)，包括在所述金属层(32)与所述辐射源之间的焊料掩模(50)，所述焊料掩模(50)包括在所述槽(40)的第一侧上的第一源焊盘和在所述槽(40)的第二侧上的第二源焊盘。
13.一种制造传输设备(22)的方法，所述方法包括：
在基板(30)的第一表面上的金属层(32)中建立槽(40)，所述槽(40)至少部分地与所述基板的波导区域(38)重叠；
使辐射源(42)的第一输出(44)位于所述槽(40)的第一侧上；
使所述辐射源(42)的第二输出(46)位于所述槽(40)的第二侧上；以及
在所述第一输出(44)和所述第二输出(46)与所述基板(30)的波导区域(38)之间建立连接，所述连接有助于所述源(42)直接将辐射提供到所述波导区域(38)中。
14.如权利要求13所述的方法，包括：使所述槽(40)位于距所述波导区域(38)的中心偏移的位置。
15.如权利要求13所述的方法，包括：为所述槽(40)提供沿第一方向定向的第一部分和沿不同的第二方向定向的第二部分。
16.如权利要求15所述的方法，其特征在于，所述第一方向垂直于所述第二方向。
17.如权利要求13所述的方法，包括：为所述槽(40)提供建立由所述波导区域(38)发射的辐射的谐振频率的长度。
18.如权利要求13所述的方法，包括：为所述槽(40)提供与辐射的波长的一半对应的长度。
19.一种操作传输设备(22)的方法，所述传输设备(22)包括在基板(30)的金属层(32)中的槽(40)的第一侧上的辐射源(42)的第一输出(44)和在所述槽(40)的相对侧上的辐射源(42)的第二输出(46)，所述基板(30)包括波导区域(38)，所述槽(40)至少部分地与所述基板(30)的所述波导区域(38)重叠，所述方法包括：通过跨所述槽(40)在所述第一输出(44)与所述第二输出(44,46)之间建立电磁场，直接将来自所述第一输出(44)和所述第二输出(46)的辐射耦合到所述波导区域(38)中。
20.如权利要求19所述的方法，其特征在于，所述辐射包括差分射频辐射。
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