CN110336129A - 一种毫米波雷达的天线罩 - Google Patents

Abstract

本发明涉及天线罩技术领域，尤其涉及一种毫米波雷达的天线罩，天线罩为平板结构，具体包括：一厚度均匀的介质板，介质板上设有多个通孔，多个通孔用以改变介质板的相对介电常数。本发明技术方案的有益效果在于：提供一种平板结构的天线罩，通过在天线罩上设置多个通孔，不仅可以提高天线的电气性能，而且天线罩结构简单，加工简单，成本低廉，且有利于后期安装和维护。

Description

一种毫米波雷达的天线罩

技术领域

本发明涉及天线罩技术领域，尤其涉及一种毫米波雷达的天线罩。

背景技术

天线罩是保护天线系统免受外部环境影响的结构物。它在电气性能上具有良好的电磁波穿透特性，机械性能上能经受外部恶劣环境的作用。室外天线通常置于露天工作，直接受到自然界中暴风雨、冰雪、沙尘以及太阳辐射等的侵袭，致使天线精度降低、寿命缩短和工作可靠性差。

在现有技术中，天线罩多采用球形结构，以便电磁波在不同角度入射时保持良好的穿透特性，但此种天线罩加工难，占用空间大，成本高，且现有的天线罩往往需要通过螺栓连接安装繁琐，不易日后维修。因此，现需一种制造工艺更加简单且便于安装的天线罩，同时，还要保证天线罩良好的穿透特性。

发明内容

针对现有技术中存在的上述问题，现提供一种毫米波雷达的天线罩。

具体技术方案如下：

本发明包括一种毫米波雷达的天线罩，所述天线罩为平板结构，具体包括：

一厚度均匀的介质板，所述介质板上设有多个通孔，多个所述通孔用以改变所述介质板的相对介电常数。

优选的，所述介质板的厚度为0.5*λ₁，λ₁为所述毫米波雷达发射电磁波在所述介质板中的波长。

优选的，所述天线罩设置于所述毫米波雷达的天线的正上方，并与所述天线的中心保持0.5*λ₂的距离，其中λ₂为所述天线发射的电磁波在空气中的波长。

优选的，所述介质板包括多个环形区域，多个所述通孔分别设置于多个所述环形区域内。

优选的，一个所述环形区域内的所述通孔与毫米波雷达的天线具有相同的预设角度。

优选的，多个所述环形区域之间具有相同的间隔。

优选的，其特征在于，根据下述公式计算得到所述介质板的厚度：

其中，

d1用于表示所述介质板的厚度；

n用于表示倍数关系，且n为正整数；

λ₁用于表示电磁波在所述介质板中的波长。

优选的，根据下述关系式计算得到所述介质板的各个所述环形区域的相对介电常数：

ε1≥3，ε2≥1且

其中，

ε1表示电磁波垂直入射时所述介质板的相对介电常数；

ε2表示电磁波以一第一预设角度θ入射时介质板的相对介电常数，且θ的取值范围为0～60°；

ε表示空气的相对介电常数，且ε的取值为1。

优选的，通过下述计算公式得到所述介质板最外层的所述环形区域的中心至所述介质板的中心点的距离：

其中，

L用于表示最外层的所述环形区域的中心至所述介质板的中心点的距离；

d1用于表示所述介质板的厚度；

d3用于表示所述毫米波雷达的天线与所述介质板之间的距离；

λ₂用于表示所述毫米波雷达发射的电磁波在空气中的波长；

θ用于表示所述电磁波的入射角度。

本发明技术方案的有益效果在于：提供一种平板结构的天线罩，通过在天线罩上设置多个通孔，不仅可以提高天线的电气性能，而且天线罩结构简单，加工简单，成本低廉，且有利于后期安装和维护。

附图说明

参考所附附图，以更加充分的描述本发明的实施例。然而，所附附图仅用于说明和阐述，并不构成对本发明范围的限制。

图1为本发明实施例中的天线罩的结构示意图；

图2为本发明实施例中的天线罩的工作原理图；

图3为本发明实施例中的电磁波的增益曲线图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明，但不作为本发明的限定。

本发明包括一种毫米波雷达的天线罩，用于保护毫米波雷达的天线，如图1所示，天线罩为平板结构，具体包括：

一厚度均匀的介质板1，介质板1上设有多个通孔，多个通孔用以改变介质板1的相对介电常数。

具体地，介质板1包括多个环形区域，多个通孔分别设置于多个环形区域10内，一个环形区域10内的通孔与毫米波雷达的天线2具有相同的预设角度，例如，第一环形区域101内的所有通孔均与天线2保持60°，第二环形区域102内的所有通孔均与天线2保持50°。各个环形区域之间具有相同的间隔，例如，在本实施例中，第一环形区域101内的通孔与天线2的中心保持第一预设角度θ；第二环形区域102内的通孔与天线2的中心保持第二预设角度，第二预设角度为θ-10°；第三环形区域103内的通孔与天线2的中心保持第三预设角度，第三预设角度为θ-20°。各个环形区域之间的间隔可根据实际情况调整，以上仅为一个较佳的实施例。

具体地，在本实施例中，如图2所示，根据介质板1各个区域的相对介电常数设置通孔。图2中，d1表示介质板1的厚度，理论上厚度为0.5*λ₁，λ₁表示电磁波在介质板中的波长。当电磁波以第一预设角度θ入射到介质板1的下平面时，一部分电磁波以第一预设角度θ角反射，另一部分则以一折射角度φ方向继续传输d2(理论值为电磁波在该环形区域内的介质的半波长)距离，当电磁波传输到介质板1的上表面时，依然会发生反射和折射，最终以第一预设角度θ进入空气中继续传播。

进一步地，经过介质板1后，天线的波束将变窄，由此天线2的增益应该呈现变大的趋势，由此可见，介质板1的材料的介电常数越大，其带来的增益变化越大。通过在平板结构的介质板1上设置环形区域，并在环形区域内设置多个通孔，当电磁波穿过该环形区域发射到天线罩上表面时，由于通孔内的介电常数等于空气的介电常数，并且空气的介电常数较低，因此，降低了该环形区域的平均介电常数，从而保持天线罩良好的穿透特性；并且天线罩使用平板结构也能简化制造工艺，节约生产成本，有利于后期的安装和维护。

作为一种较优的实施方式，可以根据下述公式计算电磁波在不同入射角度下的介质板1的相对介电常数：

sin²φ+cosφ²＝1

其中

ε1表示电磁波垂直入射时介质板的相对介电常数；

ε2表示电磁波以第一预设角度θ角入射时介质板(区域)的相对介电常数；

ε表示空气的相对介电常数，ε的取值为1；

λ₁用于表示电磁波在所述介质板中的波长；

c表示电磁波在空气中的传输速度；

f表示电磁波的频率；

n用于表示倍数关系，且n为正整数；

n1表示电磁波垂直入射时介质板的折射率；

n2表示表示电磁波以第一预设角度入射时介质板的折射率。

由此我们可以转换为如下公式计算得到介质板各个环形区域的相对介电常数：

其中

ε1表示电磁波垂直入射时介质板的相对介电常数；

ε2表示电磁波以第一预设角度θ角入射时介质板的相对介电常数；

ε1≥1，ε2≥1，ε1²-4ε1*sin²θ≥0；

具体地，第一预设角度θ的理论取值范围为0～90°，但天线的实际波束在60°以内，因此，本实施例中θ的取值范围为0～60°，根据θ的取值范围可以得到：

ε1≥3，ε2≥1且

具体地，通过上述公式计算得到ε1和ε2，ε1对应于电磁波垂直入射时介质板的相对介电常数，再根据ε1计算出ε2，ε2对应于电磁波以第一预设角度θ角入射时介质板的相对介电常数，根据ε2确定第一环形区域101内的通孔的数量。

作为优选的实施方式，通过下述计算公式得到介质板最外层的环形区域的中心至介质板的中心点的距离：

其中，

L用于表示最外层的环形区域的中心至介质板的中心点的距离；

λ₂用于表示毫米波雷达发射的电磁波在空气中的波长；

θ用于表示电磁波的入射角度。

具体地，通过上述技术方案，基于上述公式可以计算出L，通过计算L可以得出介质板上可设置通孔的最大区域范围，如图2所示，在本实施例中，当电磁波的入射角度为θ时，电磁波可直接穿过第一环形区域101，发射到天线罩上表面的空气中，由于通孔内的介电常数较低，等于空气的介电常数，从而降低了第一环形区域101的相对介电常数，保证天线罩良好的穿透特性。

在本实施例中，通孔的孔径根据PCB制板厂商的工艺水平决定，基于计算得到的介质板的各个环形区域内的相对介电常数，结合通孔的孔径可以确定各个环形区域内的通孔数量，进而满足电磁波更好的通透特性。

进一步地，天线罩的介质板1与天线保持的距离为d3，本实施例中d3为0.5*λ₂，如图3所示，当d3为0.5*λ₂，电磁波的增益增加5.64dB，同时3dB带宽减少±16°。

本发明技术方案的有益效果在于：提供一种平板结构的天线罩，通过在天线罩上设置多个通孔，不仅可以提高天线的电气性能，而且天线罩结构简单，加工简单，成本低廉，且有利于后期安装和维护。

以上所述仅为本发明较佳的实施例，并非因此限制本发明的实施方式及保护范围，对于本领域技术人员而言，应当能够意识到凡运用本发明说明书及图示内容所作出的等同替换和显而易见的变化所得到的方案，均应当包含在本发明的保护范围内。

Claims (9)

1.一种毫米波雷达的天线罩，其特征在于，所述天线罩为平板结构，具体包括：

一厚度均匀的介质板，所述介质板上设有多个通孔，多个所述通孔用以改变所述介质板的相对介电常数。

2.根据权利要求1所述的天线罩，其特征在于，所述介质板的厚度为0.5*λ₁，λ₁为所述毫米波雷达发射电磁波在所述介质板中的波长。

3.根据权利要求1所述的天线罩，其特征在于，所述天线罩设置于所述毫米波雷达的天线的正上方，并与所述天线的中心保持0.5*λ₂的距离，其中λ₂为所述天线发射的电磁波在空气中的波长。

4.根据权利要求1所述的天线罩，其特征在于，所述介质板包括多个环形区域，多个所述通孔分别设置于多个所述环形区域内。

5.根据权利要求4所述的天线罩，其特征在于，一个所述环形区域内的所述通孔与毫米波雷达的天线具有相同的预设角度。

6.根据权利要求1所述的天线罩，其特征在于，多个所述环形区域之间具有相同的间隔。

7.根据权利要求1所述的天线罩，其特征在于，根据下述公式计算得到所述介质板的厚度：

其中，

d1用于表示所述介质板的厚度；

n用于表示倍数关系，且n为正整数；

λ₁用于表示电磁波在所述介质板中的波长。

8.根据权利要求4所述的天线罩，其特征在于，根据下述关系式计算得到所述介质板的各个所述环形区域的相对介电常数：

ε1≥3，ε2≥1且

其中，

ε1表示电磁波垂直入射时所述介质板的相对介电常数；

ε2表示电磁波以一第一预设角度θ入射时介质板的相对介电常数，且θ的取值范围为0～60°；

ε表示空气的相对介电常数，且ε的取值为1。

9.根据权利要求4所述的天线罩，其特征在于，通过下述计算公式得到所述介质板最外层的所述环形区域的中心至所述介质板的中心点的距离：

其中，

L用于表示最外层的所述环形区域的中心至所述介质板的中心点的距离；

d1用于表示所述介质板的厚度；

λ₂用于表示所述毫米波雷达发射的电磁波在空气中的波长；

θ用于表示所述电磁波的入射角度。