CN114063014A - 一种雷达装置和工作设备 - Google Patents
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Abstract
本申请涉及一种雷达装置和工作设备，可应用于自动驾驶和辅助驾驶。雷达装置包括：基板，包括第一部分基板和设有槽体的第二部分基板，槽体内表面设有第一金属层，第一部分基板上设有第一金属柱体阵列；盖板，其上设有辐射缝隙阵列，盖板表面及缝隙的内表面设有第二金属层，盖板对应槽体开口设置以形成波导腔体；PCB和雷达芯片，分别位于第一部分基板两侧并通过第一金属柱体阵列连接；传输线；转接结构设于第一部分基板、第二部分基板和盖板中的至少一者。本申请可应用于车联网，如车辆外联V2X、车间通信长期演进技术LTE‑V、车辆‑车辆V2V等，波导天线与雷达芯片之间的连接结构简单，加工难度小，有助于降低成本和大规模制造。
Description
技术领域
本申请涉及雷达技术领域，尤其涉及一种雷达装置和工作设备。
背景技术
随着汽车自动化等级逐步提高，高级驾驶辅助系统(Advanced DriverAssistance Systems,ADAS)，尤其是自动驾驶系统，正在不断快速发展。目前ADAS的主流传感器为摄像头与毫米波雷达的组合。
对于车载毫米波雷达，测距精度与测角精度不断提高，要求雷达带宽增加，天线口径增大，产品形态向宽带成像雷达发展。由此导致天线与毫米波雷达芯片距离增加，由于PCB基材特性以及结构形态限制，天线带宽、口径效率、馈线插损等问题成为关键制约因素，而波导以及波导天线在这些方面具有显著优势。但传统波导天线与毫米波雷达芯片之间的连接结构复杂，对装配精度要求较高，存在大规模制造难度大和成本高等问题。
发明内容
本申请是为了克服现有技术存在的上述问题，提供一种雷达装置和工作设备，解决了波导天线与毫米波雷达芯片之间连接结构复杂的问题。
为此，本申请的实施例采用如下技术方案：
第一方面，本申请实施例提供一种雷达装置，所述雷达装置包括：基板，包括第一部分基板和至少一个第二部分基板，所述第二部分基板与所述第一部分基板相连，所述第一部分基板上贯穿设置有第一金属柱体阵列，所述第二部分基板上设置有至少一个槽体，所述槽体的内表面上设置有第一金属层；盖板，所述盖板上设置有辐射缝隙阵列，所述盖板的部分或全部表面以及所述辐射缝隙阵列的每个缝隙的内表面上设置有第二金属层，所述盖板对应所述槽体的开口设置以形成波导腔体，所述辐射缝隙阵列位于所述槽体的正上方，所述辐射缝隙阵列与所述波导腔体构成波导天线；印刷电路板PCB和雷达芯片，所述印刷电路板PCB和所述雷达芯片分别位于所述第一部分基板的两侧，所述印刷电路板PCB和所述雷达芯片通过第一部分所述第一金属柱体阵列连接；以及传输线，设置在所述基板上，所述传输线的一端与所述雷达芯片连接且另一端通过转接结构与所述波导腔体连接；其中，所述转接结构设置在所述第一部分基板、所述第二部分基板和所述盖板中的至少一者上。
在上述技术方案中，与传输线设置在印刷电路板PCB上的方案相比，将传输线设置在基板上，使得传输线与雷达芯片连接方便，并且可根据雷达芯片的收/发信号管脚的阻抗匹配要求选择传输线，以及设置与该传输线阻抗匹配的基板的厚度，同时还可通过基板和盖板形成波导、波导天线以及适于传输线与波导腔体连接的转接结构，也就是说，通过对基板和盖板的结构进行设计，能够实现使电磁波在雷达芯片与波导天线之间正常传输的连接结构，结构简单，降低了加工难度，且对装配精度要求较低，有助于降低成本和实现大规模制造。
在一种可能的实现方式中，所述转接结构包括设置在所述盖板上的第一凸出部，所述第一凸出部对应所述槽体的底壁凸出设置，以用于调整阻抗。
也就是说，在该实现方式中，为了使得传输线与波导腔体的连接满足阻抗匹配要求，盖板具有第一凸出部，第一凸出部对应槽体的底壁凸出设置，以用于调整阻抗，转接结构包括第一凸出部。
在一种可能的实现方式中，所述传输线包括设置在所述基板的上表面的第三金属层和设置在所述基板的下表面的接地金属层，第一部分所述第一金属柱体阵列与所述接地金属层间隔设置，第二部分所述第一金属柱体阵列的一端与所述雷达芯片连接，另一端与所述接地金属层连接，所述第三金属层与所述盖板的下表面上的所述第二金属层电连接，所述转接结构包括贯穿所述槽体的底壁设置的第二金属柱体阵列，所述第二金属柱体阵列的一端与所述接地金属层连接，所述第二金属柱体阵列的另一端与所述槽体的所述底壁上的所述第一金属层连接。
也就是说，在该实现方式中，传输线包括第三金属层和接地金属层。第三金属层设置在基板的上表面，并且与盖板下表面上的第二金属层电连接，接地金属层设置在基板的下表面，并且通过贯穿槽体的底壁设置的第二金属柱体阵列与槽体的底壁上的第一金属层连接，即通过第二金属柱体阵列能够实现接地金属层与槽体的底壁上的第一金属层电气互连。这样实现了传输线与波导腔体的连接。
在一种可能的实现方式中，所述传输线包括微带线，所述第三金属层为所述微带线的导体带，作为所述导体带的所述第三金属层与所述盖板上的所述第二金属层接触连接或间隔设置且电容耦合。
也就是说，在该实现方式中，传输线的一种可选结构为微带线，且微带线的导体带与第二金属层的电连接可以有以下两种方式：1、微带线的导体带与第二金属层接触连接；2、微带线的导体带与第二金属层间隔设置且电容耦合。这样高频电信号从雷达芯片的发射信号管脚到达微带线的导体带(第三金属层)，通过导体带、波导(波导腔体的未设置辐射缝隙阵列的部分)和波导天线(波导腔体的设置辐射缝隙阵列的部分)辐射出去，具体地，利用盖板上的辐射缝隙阵列将电磁信号辐射到空间中，完成发射过程。雷达装置接收信号过程与发射信号过程相反。
在一种可能的实现方式中，所述转接结构包括设置在所述盖板上的第二凸出部，所述第二凸出部对应所述第三金属层凸出设置，作为所述导体带的所述第三金属层与所述第二凸出部上设置的所述第二金属层电连接。
也就是说，在该实现方式中，为了方便基板的上表面上的第三金属层与盖板上的第二金属层电连接，盖板具有第二凸出部，第二凸出部对应第三金属层凸出设置，使得导体带的第三金属层与第二凸出部上设置的第二金属层电连接，转接结构包括第二凸出部。
在一种可能的实现方式中，所述槽体的背离所述第一部分基板的端部封闭，所述槽体的朝向所述第一部分基板的端部敞开，所述第一部分基板的上表面与所述槽体的底壁齐平或低于所述槽体的底壁，所述转接结构还包括设置在所述第一部分基板的与所述第二部分基板连接的端部处的延伸壁，所述延伸壁朝向所述盖板延伸以部分遮挡所述槽体的敞开端，作为所述导体带的所述第三金属层沿着所述延伸壁的侧面和顶面设置，以与所述第二凸出部上的所述第二金属层电连接。
也就是说，在该实现方式中，为了方便基板的上表面上的第三金属层与盖板上的第二金属层电连接，在第一部分基板的与第二部分基板连接的端部处设置有延伸壁，延伸壁朝向盖板延伸以部分遮挡槽体的敞开端，作为导体带的第三金属层沿着延伸壁的侧面和顶面设置，使得第二凸出部上的第二金属层与延伸壁的顶面上设置的第三金属层电连接。
在一种可能的实现方式中，所述槽体的背离所述第一部分基板的端部封闭，所述槽体的朝向所述第一部分基板的端部敞开，所述第三金属层通过所述槽体的敞开端延伸至所述槽体内，所述槽体的底壁上的所述第一金属层位于所述第三金属层与所述槽体的封闭端之间，至少部分所述第二凸出部位于所述槽体内，且所述第二凸出部至少与所述槽体内的所述第三金属层连接。
也就是说，在该实现方式中，第三金属层通过槽体的敞开端延伸至槽体内，槽体的底壁上的第一金属层位于第三金属层与所述槽体的封闭端之间，部分第二凸出部位于槽体内并与槽体内的第三金属层连接，从而使得位于槽体内的基板上的第三金属层与盖板的第二凸出部上的第二金属层电连接，这样能够降低信号传导过程中的损耗。并且，相对于设置上面提到的延伸壁和下面将介绍的端壁的方案，该实现方式中的方案可简化基板的结构，从而降低了加工难度，有助于提高生产效率。
在一种可能的实现方式中，所述转接结构还包括设置在所述槽体的朝向所述第一部分基板的端部处的端壁，所述端壁与所述槽体的侧壁齐平，作为所述导体带的所述第三金属层沿着所述端壁的侧面和顶面设置，以与所述盖板的下表面上的所述第二金属层电连接。
也就是说，在该实现方式中，由于槽体的端壁与槽体的侧壁齐平，这样盖板的下表面上无需设置第二凸出部，端壁的顶面上设置的第三金属层可与盖板的平坦的下表面上的第二金属层电连接。即盖板的下表面可为平坦结构，简化了盖板的结构设计，降低了加工难度，
在一种可能的实现方式中，所述第一部分基板的上表面低于所述第二部分基板的上表面，所述转接结构包括在所述第一部分基板的与所述第二部分基板连接的端部处设置在所述第一部分基板的上表面上的第一斜坡，所述第一斜坡的高度沿着朝向所述第二部分基板的方向增大；或，所述第二部分基板的下表面相对所述第一部分基板的下表面凸出设置，所述转接结构包括在所述第一部分基板的与所述第二部分基板连接的端部处设置在所述第一部分基板的下表面上的第二斜坡，所述第二斜坡的厚度沿着朝向所述第二部分基板的方向增大。
也就是说，在该实现方式中，可在第一部分基板的上表面上设置第一斜坡，或者可在第一部分基板的下表面上设置第二斜坡且此时可使第一部分基板的上表面与槽体的底壁齐平。在第一部分基板的厚度小于第二部分基板的厚度时，设置斜坡可方便传输线与波导腔体连接，同时也使第一部分基板与第二部分基板的连接部位的结构强度增加，不易损坏。
在一种可能的实现方式中，所述传输线还包括间隔设置且沿着所述传输线的传输方向排列的两组第三金属柱体，每组第三金属柱体包括沿着所述传输方向排列的至少一排第三金属柱体，所述第三金属柱体的一端与所述第三金属层连接，所述第三金属柱体的另一端与所述接地金属层连接，以形成基片集成波导，所述基片集成波导位于所述传输线的中部，所述第三金属层和所述接地金属层的位于所述雷达芯片与所述基片集成波导之间的部分形成第一微带线，所述第三金属层和所述接地金属层的位于所述基片集成波导与所述波导腔体之间的部分形成第二微带线。
也就是说，在该实现方式中，传输线的一种可选结构为第一微带线、第二微带线以及连接第一微带线和第二微带线的基片集成波导。具体地，高频电信号从雷达芯片的发射信号管脚到达第一微带线的导体带，通过第一微带线的导体带传输到基片集成波导的腔体内，接着传输到第二微带线的导体带，然后通过波导(波导腔体的未设置辐射缝隙阵列的部分)和波导天线(波导腔体的设置辐射缝隙阵列的部分)辐射出去，具体地，利用盖板上的辐射缝隙阵列将电磁信号辐射到空间中，完成发射过程。雷达装置接收信号过程与发射信号过程相反。由于高频电信号是在基片集成波导的腔体内传导的，这样可抑制辐射，降低损耗。
在一种可能的实现方式中，所述传输线还包括间隔设置且沿着所述传输线的传输方向排列的两组第四金属柱体，每组第四金属柱体包括沿着所述传输方向排列的至少一排第四金属柱体，所述第四金属柱体的一端与所述第三金属层连接，所述第四金属柱体的另一端与所述接地金属层连接，以形成基片集成波导，所述基片集成波导与所述波导腔体连接，其中：所述第三金属层和所述接地金属层的位于所述雷达芯片与所述基片集成波导之间的部分形成第三微带线；或，所述第三金属层和所述接地金属层的位于所述雷达芯片与所述基片集成波导之间的部分形成共面波导，且形成所述共面波导的所述第三金属层包括中心导带以及位于所述中心导带两侧的第一导体和第二导体，所述中心导带与所述雷达芯片的收/发信号管脚连接，其中：所述第一导体和所述第二导体与所述雷达芯片的接地管脚连接；或，两组所述第四金属柱体分别排列至所述第一导体和所述第二导体，所述第一导体通过一组所述第四金属柱体的位于所述第一导体上的部分与所述接地金属层连接，所述第二导体通过另一组所述第四金属柱体的位于所述第二导体上的部分与所述接地金属层连接。
也就是说，在该实现方式中，传输线的一种可选结构为第三微带线和基片集成波导，传输线的另一种可选结构为共面波导和基片集成波导。由于高频电信号是在基片集成波导的腔体内传导的，这样可抑制辐射，降低损耗。
在一种可能的实现方式中，所述槽体的背离所述第一部分基板的端部封闭，所述槽体的朝向所述第一部分基板的端部敞开，所述基片集成波导的所述第三金属层通过所述槽体的敞开端延伸至所述槽体内，所述槽体的底壁上的所述第一金属层位于所述基片集成波导的所述第三金属层与所述槽体的封闭端之间，所述转接结构包括由相对设置的所述第三金属层的第一侧边和所述槽体的底壁上的所述第一金属层的第二侧边形成的开口，所述盖板上设置有挡壁，所述挡壁在所述开口的靠近所述第一部分基板的侧面封闭所述槽体的敞开端并与所述第三金属层连接，所述第二金属柱体阵列沿着所述第二侧边设置，所述开口和所述第二金属柱体阵列设置为能够使所述基片集成波导与所述波导腔体的阻抗匹配。
也就是说，在该实现方式中，能够实现基片集成波导与波导腔体的连接，保证信号能够通过基片集成波导传导至波导腔体内。以传输线包括共面波导和基片集成波导为例进行说明。高频电信号从雷达芯片的发射信号管脚到达共面波导的中心导带，通过中心导带传输到基片集成波导的封闭腔体内，接着从开口进入波导腔体，通过波导(波导腔体的未设置辐射缝隙阵列的部分)和波导天线(波导腔体的设置辐射缝隙阵列的部分)辐射出去，具体地，利用盖板上的辐射缝隙阵列将电磁信号辐射到空间中，完成发射过程。雷达装置接收信号过程与发射信号过程相反。
在一种可能的实现方式中，所述第一部分基板的下表面与所述第二部分基板的下表面齐平；或，所述第一部分基板的下表面与所述第二部分基板的下表面齐平，且所述基板的对应所述第三金属层的下表面上设置有凹槽，所述凹槽延伸至所述第二金属柱体阵列的底部，使得所述第二金属柱体阵列的一端与所述凹槽内的所述接地金属层连接。
也就是说，在该实现方式中，第一部分基板的厚度可设置成比满足阻抗匹配要求的厚度厚，并在基板的对应所述第三金属层的下表面上设置有凹槽，这样可提高结构强度，同时使得基板的设置第三金属层的部分的厚度与传输线的阻抗匹配，保证信号能够正常传导，且损耗较少。
在一种可能的实现方式中，所述槽体包括靠近所述第一部分基板设置的第二槽体段和与所述第二槽体段的远离所述第一部分基板的一端连通的至少一个第一槽体段，其中：所述辐射缝隙阵列对应所述第一槽体段设置；或，所述辐射缝隙阵列对应所述第一槽体段设置，且所述第一槽体段的底壁上设置有脊，以形成脊波导。
也就是说，在该实现方式中，可根据工作需要在第二槽体段的一端设置第一槽体段的数量，在设置多个第一槽体段时，每个第一槽体段可与对应的辐射缝隙阵列形成波导天线，来辐射信号。并且，考虑到毫米波天线阵列布局的要求，在天线如辐射缝隙阵列的列间距较小的情况下，需要在波导天线部分选择宽边较窄的波导类型，例如脊波导等。
在一种可能的实现方式中，所述基板采用塑胶材料一体成型；和/或，所述盖板采用塑胶材料一体成型。
也就是说，在该实现方式中，与采用高频板材的方案相比，本申请的基板和/或盖板分别采用塑胶材料一体成型，能够降低成本，且加工制造方便，有助于实现波导雷达的大规模制造，同时能够保证优越的性能，例如低插损、高效率、低副瓣等，并具有实现双极化的潜力。
在一种可能的实现方式中，所述第二部分基板上设置有多个所述槽体；或，所述基板包括多个所述第二部分基板，多个所述第二部分基板设置在所述第一部分基板的外周。
也就是说，在该实现方式中，可根据工作需要设置槽体的数量，具体地，可以在一个第二部分基板上设置多个槽体，或者可在第一部分基板的外周设置多个第二部分基板，且每个第二部分基板上设置有至少一个槽体。
第二方面，本申请实施例提供一种工作设备，所述工作设备包括上述第一方面的雷达装置。由于该工作设备包括上述第一方面的雷达装置，因此其具有该雷达装置的所有或至少部分优点。
本申请中，传输线设置在基板上，可方便传输线与雷达芯片连接，并且可根据雷达芯片的收/发信号管脚的阻抗匹配要求选择传输线，以及设置与该传输线阻抗匹配的基板的厚度，同时还可通过基板和盖板形成波导、波导天线以及适于传输线与波导腔体连接的转接结构，也就是说，通过对基板和盖板的结构进行设计，能够实现使电磁波在雷达芯片与波导天线之间正常传输的连接结构，从而简化了结构，降低了加工难度，且对装配精度要求较低，有助于降低成本和实现大规模制造。
本发明的其他特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。
附图说明
下面对实施例或现有技术描述中所需使用的附图作简单地介绍。
图1为根据本申请第一实施例的雷达装置的组装结构示意图；
图2为图1所示的雷达装置的分解结构示意图；
图3为图1所示的雷达装置的剖视结构示意图；
图4为图1所示的雷达装置的基板的结构示意图；
图5为根据本申请第二实施例的雷达装置的组装结构示意图；
图6为图5所示的雷达装置的分解结构示意图；
图7为图5所示的雷达装置的另一分解结构示意图；
图8为图5所示的雷达装置的剖视结构示意图；
图9为图5所示的雷达装置的基板的结构示意图；
图10为根据本申请第三实施例的雷达装置的组装结构示意图；
图11为图10所示的雷达装置的分解结构示意图；
图12为图10所示的雷达装置的另一分解结构示意图；
图13为图10所示的雷达装置的剖视结构示意图；
图14为图10所示的雷达装置的基板的结构示意图；
图15为根据本申请第四实施例的雷达装置的组装结构示意图；
图16为图15所示的雷达装置的分解结构示意图；
图17为图15所示的雷达装置的另一分解结构示意图；
图18为图15所示的雷达装置的剖视结构示意图；
图19为图15所示的雷达装置的基板的结构示意图；
图20为根据本申请第五实施例的雷达装置的组装结构示意图；
图21为图20所示的雷达装置的分解结构示意图；
图22为图20所示的雷达装置的另一分解结构示意图。
图23为图20所示的雷达装置的剖视结构示意图；
图24为图20所示的雷达装置的基板的结构示意图；
图25为根据本申请实施例的雷达装置的一种组装结构示意图；
图26为根据本申请实施例的雷达装置的工作原理图。
具体实施方式
下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行描述。
在本申请的描述中，术语“中心”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。
在本申请的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，还可以是抵触连接、一体连接或耦合连接等。术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。术语“包括”、“包含”、“具有”及它们的变形都意味着“包括但不限于”。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。
在本说明书的描述中，具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以适合的方式结合。
图1为根据本申请第一实施例的雷达装置的组装结构示意图。如图1所示，该雷达装置包括基板1、盖板2、印刷电路板PCB 3、雷达芯片4和传输线5。基板1包括第一部分基板11和至少一个第二部分基板12，第二部分基板12与第一部分基板11相连。
图2为图1所示的雷达装置的分解结构示意图。如图2所示，第二部分基板12上设置有至少一个槽体121，槽体121的内表面上设置有第一金属层。盖板2上设置有辐射缝隙阵列21，盖板2的部分或全部表面以及辐射缝隙阵列21的每个缝隙的内表面上设置有第二金属层。当在盖板2的部分表面上设置第二金属层时，第二金属层至少需要在盖板2的与第二部分基板12的槽体121形成波导腔体Q的下表面处、辐射缝隙阵列21的内表面以及盖板2的辐射缝隙阵列21所需的辐射口径的上表面处涂覆。并且，槽体121的相对的两个侧壁可替换为两组金属柱子，每组金属柱子包括至少一排金属柱子，金属柱子的底部与槽体121的底壁上的第一金属层连接，且金属柱子的顶部与盖板2间隔设置，从而形成间隙波导，电磁信号在间隙波导中传递时被约束在两组金属柱子之间。其中，形成间隙波导的两组金属柱子可为柱形金属体。或者，基板1上一体成型有柱形非金属体，柱形非金属体的材料可与基板1的材料相同，柱形非金属体的外周和顶部覆盖有金属层，以形成间隙波导的两组金属柱子。
图3为图1所示的雷达装置的剖视结构示意图。如图1-图3所示，盖板2对应槽体121的开口设置，如盖板2盖合在槽体121上，以形成波导腔体Q。波导腔体Q的横截面可为矩形。当然，波导腔体Q的横截面也可为其他合适形状，例如梯形。辐射缝隙阵列21位于槽体121的正上方，辐射缝隙阵列21与波导腔体Q构成波导天线。并且，辐射缝隙阵列21可位于波导腔体Q的远离第一部分基板11的端部，以便在所需位置将信号辐射出去。当波导腔体Q为矩形波导时，顶层盖板2应与基板1保证良好的电气连接，以形成在与电磁波传播方向垂直的平面内封闭的波导结构，并在辐射缝隙阵列21区域形成波导天线。传输线5设置在基板1上，传输线5的一端与雷达芯片4连接且另一端通过转接结构Z与波导腔体Q连接。其中，转接结构Z可设置在第一部分基板11、第二部分基板12和盖板2中的至少一者上。
继续参考图3，雷达芯片4与盖板2可设置在基板1的一侧，印刷电路板PCB 3可设置在基板1的另一侧，第一部分基板11上贯穿设置有第一金属柱体阵列6，第一金属柱体阵列6的一端与雷达芯片4连接，第一部分第一金属柱体阵列6的另一端与印刷电路板PCB 3相连且与接地金属层间隔设置，即印刷电路板PCB 3和雷达芯片4通过第一部分第一金属柱体阵列6连接，这样通过第一金属柱体阵列6实现了雷达芯片4与印刷电路板PCB 3的电气连接，而第二部分第一金属柱体阵列6的另一端与下面将介绍的接地金属层连接。
图4为图1所示的雷达装置的基板的结构示意图。如图2-图4所示，传输线5可包括设置在基板1的上表面的第三金属层51和设置在基板1的下表面的接地金属层，第三金属层51与盖板2的下表面上的第二金属层电连接。转接结构Z可包括在槽体121的朝向第一部分基板11的端部处贯穿槽体121的底壁设置的第二金属柱体阵列Z2，第二金属柱体阵列Z2的一端与接地金属层连接，另一端与槽体121的底壁上的第一金属层连接。槽体121包括靠近第一部分基板11设置的第二槽体段1212和与第二槽体段1212的远离第一部分基板11的一端连通的至少一个第一槽体段1211，辐射缝隙阵列21对应第一槽体段1211设置。图4中仅示出了第二槽体段1212的一端设置有一个第一槽体段1211的情况。当然，第二槽体段1212的一端也可沿着第二槽体段1212的宽度方向排列设置两个以上的第一槽体段1211。每个第一槽体段1211的正上方设有辐射缝隙阵列21中的至少一列辐射缝隙。其中，这里的“一列辐射缝隙”是指沿着波导腔体的延伸方向排列的多个辐射缝隙。并且，第一槽体段1211的底壁上可设置有脊J，以形成脊波导。即考虑到毫米波天线阵列布局的要求，在天线如辐射缝隙阵列的列间距较小的情况下，需要在波导天线部分选择宽边较窄的波导类型，例如脊波导等。
需说明的是，第二部分基板12上可设置有多个槽体121。可替代地，基板1可包括多个第二部分基板12，多个第二部分基板12设置在第一部分基板11的外周，例如当第一部分基板11为矩形体时，多个第二部分基板12可分别位于第一部分基板11的相对或相邻的两侧，或者多个第二部分基板12分别位于第一部分基板11的一侧。相应地，雷达装置可包括多条传输线5，多条传输线5的一端可分别与雷达芯片4的发射信号管脚或接收信号管脚连接，多条传输线5的另一端可与多个槽体121形成的波导腔体Q一一对应地连接。在图1-图4中，仅在第一部分基板11的一侧设置有第二部分基板12，且仅示出了一条传输线5和一个槽体121。
另外，在图1-图3所示的本申请的第一实施例的雷达装置中，传输线5可包括微带线5a，第三金属层51为微带线5a的导体带。微带线是由支撑在介质基片如基板1两侧的单一导体带如第三金属层51和接地层如接地金属层所构成的传输线。一般介质基片的介电常数均明显大于空气。如图3所示，此时，转接结构Z可包括盖板2上对应槽体121的底壁凸出设置以用于调整阻抗的第一凸出部Z1、贯穿槽体121的底壁设置的第二金属柱体阵列Z2和盖板2上对应作为导体带的第三金属层51凸出设置的第二凸出部Z3，作为导体带的第三金属层51可与第二凸出部Z3上设置的第二金属层电连接。继续参考图3，第一凸出部Z1和第二凸出部Z3可为一体结构。第一凸出部Z1可包括沿着波导腔体Q的远离第一部分基板11的延伸方向凸出盖板2的高度逐渐减小的多个阶梯部。当然，第一凸出部Z1也可为其他形状，例如第一凸出部Z1的朝向槽体121的表面为斜坡，该斜坡沿着波导腔体Q的远离第一部分基板11的延伸方向远离基板1倾斜。
另外，如图2和图3所示，形成波导腔体Q的槽体121的背离第一部分基板11的端部封闭，而槽体121的朝向第一部分基板11的端部敞开，第一部分基板11的上表面可与槽体121的底壁齐平或低于槽体121的底壁，转接结构Z还包括设置在第一部分基板11的与第二部分基板12连接的端部处的延伸壁Z4，延伸壁Z4朝向盖板2延伸以部分遮挡槽体121的敞开端，具体地，延伸壁Z4可遮挡槽体121的敞开端的靠近底壁的下端部分，作为导体带的第三金属层51沿着延伸壁Z4的侧面和顶面设置，以与第二凸出部Z3上的第二金属层电连接。并且，设置在延伸壁Z4的侧面和顶面上的作为导体带的第三金属层51的宽度可随着基板1的厚度的增大而增加，以使作为导体带的第三金属层51的宽度与设置其的基板1的厚度满足阻抗匹配要求；或者，在工作条件允许的情况下，设置在延伸壁Z4的侧面和顶面上的作为导体带的第三金属层51的宽度也可不变。
另外，作为导体带的第三金属层51可与盖板2上的第二金属层接触连接；或者，作为导体带的第三金属层51可与盖板2上的第二金属层间隔设置且电容耦合。例如，延伸壁Z4的顶面上的第三金属层51与第二凸出部Z3上的第二金属层接触连接或电容耦合。
下面参考图2对雷达装置发射信号的过程进行简要说明。如图2所示，高频电信号从雷达芯片4的发射信号管脚到达微带线5a的导体带(第三金属层51)，通过导体带、波导(波导腔体Q的未设置辐射缝隙阵列21的部分)和波导天线(波导腔体Q的设置辐射缝隙阵列21的部分)辐射出去，具体地，利用盖板2上的辐射缝隙阵列21将电磁信号辐射到空间中，完成发射过程。雷达装置接收信号过程与发射信号过程相反。
图5为根据本申请第二实施例的雷达装置的组装结构示意图。图6为图5所示的雷达装置的分解结构示意图。如图5和图6所示，转接结构Z还可包括设置在槽体121的朝向第一部分基板11的端部处的端壁Z5，该端壁Z5与槽体121的侧壁齐平，作为导体带的第三金属层51沿着端壁Z5的侧面和顶面设置，以与盖板2的下表面上的第二金属层电连接。此时，第三金属层51可与盖板2上的第二金属层接触连接。并且，沿着端壁Z5的侧面和顶面设置的作为导体带的第三金属层51的宽度可增加或者也可不变。
图7为图5所示的雷达装置的另一分解结构示意图。图8为图5所示的雷达装置的剖视结构示意图。如图7和图8所示，此时第一部分基板11的下表面可与第二部分基板12的下表面齐平。由于槽体121的朝向第一部分基板11的端部处设置的端壁Z5与槽体121的侧壁齐平，因此，盖板2的下表面上未设置第二凸出部Z3，设置在端壁Z5的顶面上的作为导体带的第三金属层51可直接与盖板2的板面上的第二金属层接触连接。另外，此时，盖板2可具有对应槽体121的底壁凸出设置的用于调整阻抗的第一凸出部Z1。
图9为图5所示的雷达装置的基板的结构示意图。如图6和图9所示，当第一部分基板11的设置雷达芯片4的第一部分的厚度不变时，设置在第一部分上的第三金属层51的宽度可以不变，以使作为导体带的第三金属层51的宽度与设置其的基板1的厚度满足阻抗匹配要求。接着，如图6所示，随着下面将介绍的第一斜坡Z6的厚度逐渐变大，设置在第一斜坡Z6上的第三金属层51的宽度逐渐变宽，然后沿着端壁Z5的侧面设置的第三金属层51的宽度增加，而沿着端壁Z5的顶面设置的第三金属层51的宽度不变，如图6和图9所示。需说明的是，在满足工作要求的前提下，在第一部分基板11的第一部分的厚度不变时，设置在第一部分上的第三金属层51的宽度也可变化。
在上述第一实施例和第二实施例的雷达装置中，第一部分基板11的下表面可与第二部分基板12的下表面齐平，第一部分基板11的上表面可低于第二部分基板12的上表面，如图1-图9所示，这是因为满足雷达芯片4的收/发信号管脚和传输线5的阻抗匹配要求的第一部分基板11的厚度一般较小，由于第二部分基板12上需要设置槽体121，为了提高结构强度，第二部分基板12的厚度一般大于第一部分基板11的厚度。此时，转接结构Z还可包括在第一部分基板11的与第二部分基板12连接的端部处设置在第一部分基板11的上表面上的第一斜坡Z6，且第一斜坡Z6的高度沿着朝向第二部分基板12的方向增大。此时，作为导体带的第三金属层51的对应第一斜坡Z6设置的部分的宽度可随着第一斜坡Z6的厚度的增大而增加或者可根据工作需要灵活改变。或者，第一部分基板11的上表面可与槽体121的底壁齐平，第二部分基板12的下表面可相对第一部分基板11的下表面凸出设置，转接结构Z可包括在第一部分基板11的与第二部分基板12连接的端部处设置在第一部分基板11的下表面上的第二斜坡，且第二斜坡的厚度沿着朝向第二部分基板12的方向增大。此时，作为导体带的第三金属层51的对应第二斜坡设置的部分的宽度可随着第二斜坡的厚度的增大而增加或者可根据工作需要灵活改变。也就是说，可在第一部分基板11的上表面上设置第一斜坡Z6，或者可在第一部分基板11的下表面上设置第二斜坡且此时可使第一部分基板11的上表面与槽体121的底壁齐平。在第一部分基板11的厚度小于第二部分基板12的厚度时，设置斜坡可方便传输线5与波导腔体Q连接，同时也使第一部分基板11与第二部分基板12的连接部位的结构强度增加，不易损坏。
图10为根据本申请第三实施例的雷达装置的组装结构示意图。图11为图10所示的雷达装置的分解结构示意图。如图10和图11所示，槽体121的背离第一部分基板11的端部封闭，槽体121的朝向第一部分基板11的端部敞开，作为导体带的第三金属层51通过槽体121的敞开端延伸至槽体121内，槽体121的底壁上的第一金属层位于作为导体带的第三金属层51与槽体121的封闭端之间。此时，至少部分第二凸出部Z3位于槽体121内，且第二凸出部Z3至少与槽体121内的第三金属层51连接。其中，槽体121的至少设置第三金属层51的底壁可与第一部分基板11的上表面齐平，例如，槽体121的整个底壁与第一部分基板11的上表面齐平；或如图11所示，槽体121的设置第三金属层51的底壁(槽体121的靠近第一部分基板11的一端)与第一部分基板11的上表面齐平且低于槽体121的设置第一金属层的底壁(槽体121的远离第一部分基板11的一端)。或者，在该实施例中，也可设置上面提到的第一斜坡Z6或第二斜坡。以第一斜坡Z6为例进行说明，此时，槽体121的底壁(包括设置第三金属层51的底壁)可高于第一部分基板11的上表面，第一部分基板11的设置第三金属层51的部分的厚度可以变化，具体地，可在第一部分基板11上可设置第一斜坡Z6，且优选地，第一斜坡Z6的最高位置与槽体121的底壁齐平，这样第三金属层51通过第一斜坡Z6能够平缓地延伸至槽体121的底壁。
图12为图10所示的雷达装置的另一分解结构示意图。如图12所示，为了提高结构强度，第一部分基板11的厚度可设置成比满足阻抗匹配要求的第一部分基板11的厚度厚，例如将第一部分基板11的下表面设置为与第二部分基板12的下表面齐平，此时，可在基板1的对应第三金属层51的下表面上设置凹槽111，以使第一部分基板11的设置微带线的部分的厚度满足阻抗匹配要求。第二金属柱体阵列Z2的一端可与凹槽111外部的接地金属层连接。或者，为了减少转接结构的不连续性，凹槽111可延伸至第二金属柱体阵列Z2的底部，使得第二金属柱体阵列Z2的一端与凹槽111内的接地金属层连接。
需说明的是，在本申请的实施例中，例如上述第一、第二和第三实施例以及下面将要介绍的第四实施例和第五实施例，第一部分基板11的下表面与第二部分基板12的下表面可以齐平。或者，第一部分基板11的下表面与第二部分基板12的下表面齐平，且基板1的对应第三金属层51的下表面上设置有凹槽111，凹槽111可延伸至第二金属柱体阵列Z2的底部，使得第二金属柱体阵列Z2的一端与凹槽111内的接地金属层连接。
图13为图10所示的雷达装置的剖视结构示意图。如图13所示，槽体121的设置第三金属层51(微带线5a的导体带)的底壁低于槽体121的设置第一金属层的底壁。转接结构Z可包括盖板2上设置的第一凸出部Z1和第二凸出部Z3以及第二部分基板12的槽体121的底壁上设置的第二金属柱体阵列Z2，第三金属层51可与第二凸出部Z3上设置的第二金属层电连接，第二金属柱体阵列Z2的一端可与接地金属层连接且另一端可与槽体121的底壁上的第一金属层连接。
图14为图10所示的雷达装置的基板的结构示意图。如图14所示，设置在基板1上的作为导体带的第三金属层51的宽度保持不变，这是因为基板1的对应导体带的下表面上设置有凹槽111，如图12所示，使得基板1的厚度与导体带的宽度满足了阻抗匹配要求。另外，在图14中，槽体121的底壁上也设置有第二金属柱体阵列Z2和脊J。
图15为根据本申请第四实施例的雷达装置的组装结构示意图。图16为图15所示的雷达装置的分解结构示意图。如图15和图16所示，传输线5还包括间隔设置且沿着传输线5的传输方向排列的两组第三金属柱体52，每组第三金属柱体52包括沿着传输方向排列的至少一排第三金属柱体52，第三金属柱体52的一端与第三金属层51连接，第三金属柱体52的另一端与接地金属层连接，以形成基片集成波导5b1。基片集成波导5b1位于传输线5的中部，第三金属层51和接地金属层的位于雷达芯片4与基片集成波导5b1之间的部分形成第一微带线5a1，第三金属层51和接地金属层的位于基片集成波导5b1与波导腔体Q之间的部分形成第二微带线5a2。此时，第二微带线5a2与波导腔体Q之间的转接结构Z可采用上述第三实施例中微带线5a与波导腔体Q之间的转接结构Z。可以理解的是，第二微带线5a2与波导腔体Q之间的转接结构Z也可为上述第一实施例或第二实施例中微带线5a与波导腔体Q之间的转接结构Z。并且，第二微带线5a2的导体带与盖板2上的第二金属层接触连接或间隔设置且电容耦合。
图17为图15所示的雷达装置的另一分解结构示意图。如图17所示，盖板2上设置有第一凸出部Z1和第二凸出部Z3，基板1的槽体121的底壁处设置有第二金属柱体阵列Z2，基板1的下表面上设置有凹槽111，使得传输线5与波导腔体Q的连接能够满足阻抗匹配要求。其中，凹槽111不仅对应形成微带线5a1、5a2的第三金属层51的部分设置，还对应形成基片集成波导5b1的第三金属层51的部分设置，即凹槽111对应整个第三金属层51设置，方便了加工凹槽111。
图18为图15所示的雷达装置的剖视结构示意图。如图18所示，转接结构Z可包括盖板2上设置的第一凸出部Z1和第二凸出部Z3以及第二部分基板12上设置的第二金属柱体阵列Z2，第一凸出部Z1和第二凸出部Z3位于槽体121内，第二凸出部Z3上设置的第二金属层与槽体121内的第三金属层51电连接。
图19为图15所示的雷达装置的基板的结构示意图。如图19所示，形成第一微带线5a1和第二微带线5a2的第三金属层51的部分的宽度不变且小于形成基片集成波导5b1的第三金属层51的部分的宽度。另外，对应辐射缝隙阵列21设置的第一槽体段1211可包括沿着朝向槽体121的封闭端的方向宽度变窄的两段，相应地，设置在槽体121内的脊J也可为两段阶梯结构，其高度沿着朝向槽体121的封闭端的方向变高，如图18和图19所示。
下面参考图16对雷达装置发射信号的过程进行简要说明。如图16所示，高频电信号从雷达芯片4的发射信号管脚到达第一微带线5a1的导体带，通过第一微带线5a1的导体带传输到基片集成波导5b1的腔体内，接着传输到第二微带线5a2的导体带，然后通过波导(波导腔体Q的未设置辐射缝隙阵列21的部分)和波导天线(波导腔体Q的设置辐射缝隙阵列21的部分)辐射出去，具体地，利用盖板2上的辐射缝隙阵列21将电磁信号辐射到空间中，完成发射过程。雷达装置接收信号过程与发射信号过程相反。
图20为根据本申请第五实施例的雷达装置的组装结构示意图。图21为图20所示的雷达装置的分解结构示意图。如图20和图21所示，传输线5还包括间隔设置且沿着传输线5的传输方向排列的两组第四金属柱体53，每组第四金属柱体53包括沿着传输方向排列的至少一排第四金属柱体53，第四金属柱体53的一端与第三金属层51连接，第四金属柱体53的另一端与接地金属层连接，以形成基片集成波导5b2，基片集成波导5b2与波导腔体Q连接。其中，第三金属层51和接地金属层的位于雷达芯片4与基片集成波导5b2之间的部分形成第三微带线。或者，第三金属层51和接地金属层的位于雷达芯片4与基片集成波导5b2之间的部分形成共面波导5c。
图22为图20所示的雷达装置的另一分解结构示意图。图23为图20所示的雷达装置的剖视结构示意图。如图22和23所示，凹槽111对应整个第三金属层51设置，并且延伸至第二金属柱体阵列Z2底部，使得第二金属柱体阵列Z2与凹槽111内的接地金属层连接。
继续参考图21，槽体121的背离所述第一部分基板11的端部封闭，槽体121的朝向第一部分基板11的端部敞开，基片集成波导5b2的第三金属层51通过槽体121的敞开端延伸至槽体121内，槽体121的底壁上的第一金属层位于基片集成波导5b2的第三金属层51与槽体121的封闭端之间。其中，槽体121的至少设置基片集成波导5b2的底壁可与第一部分基板11的上表面齐平，例如，槽体121的整个底壁与第一部分基板11的上表面齐平；或如图21和图23所示，仅槽体121的设置基片集成波导5b2的底壁与第一部分基板11的上表面齐平。或者，槽体121的底壁(包括设置基片集成波导5b2的底壁)可高于第一部分基板11的上表面。另外，第一部分基板11的设置第三金属层51的部分的厚度可以变化，例如，在第一部分基板11上可设置上面介绍的第一斜坡Z6和第二斜坡。
图24为图20所示的雷达装置的基板的结构示意图。如图24所示，转接结构Z包括由相对设置的第三金属层51的第一侧边和槽体121的底壁上的第一金属层的第二侧边形成的开口Z7。如图21-图23所示，盖板2上设置有挡壁22，挡壁22在开口Z7的靠近第一部分基板11的侧面封闭槽体121的敞开端并与第三金属层51连接。如图24所示，第二金属柱体阵列Z2沿着第二侧边设置，开口Z7和第二金属柱体阵列Z2设置为能够使基片集成波导5b2与波导腔体Q的阻抗匹配。此时，盖板2上也可设置用于调整阻抗的第一凸出部Z1，并且第一凸出部Z1与挡壁22可为一体结构，第一凸出部Z1可与基片集成波导5b2的第三金属层51连接或不连接。
其中，第一侧边可为沿着远离第二侧边的方向凹陷的凹陷结构，第二侧边可为沿着远离第一侧边的方向宽度变大的渐扩结构。例如，在图24中，第一侧边为弧形凹陷结构，第二侧边为两侧边缘为阶梯型的三角形结构，当阶梯较大时，可在每个阶梯处至少设置一个第二金属柱体；当阶梯较小时，一个第二金属柱体可占据两个或更多个阶梯，多个第二金属柱体形成第二金属柱体阵列Z2。可选地，第二侧边也可为两侧边缘为直线的三角形结构，此时第二金属柱体阵列Z2可沿着三角形结构的直线型的两侧边缘设置。可以理解的是，第一侧边和第二侧边也可为其他形状，只要两者形成的开口Z7的形状能够满足相应的阻抗匹配要求即可。例如，第一侧边为沿着朝向第二侧边的方向凸出的凸出结构，第二侧边为沿着远离第一侧边的方向凹陷的凹陷结构，凸出结构可为弧形，凹陷结构可为两条侧边为直线的三角形或两条侧边为阶梯型的三角形。
需说明的是，上面介绍的第一金属柱体阵列6、第二金属柱体阵列Z2以及基片集成波导5b1的两组第三金属柱体52、基片集成波导5b2的两组第四金属柱体53均可为金属圆柱体或两端敞开的金属圆筒体。
继续参考图24，形成共面波导5c的第三金属层51包括中心导带5c3以及位于中心导带5c3两侧的第一导体5c1和第二导体5c2，中心导带5c3与雷达芯片4的收/发信号管脚连接。其中，第一导体5c1和第二导体5c2与雷达芯片4的接地管脚连接。或者，两组第四金属柱体53分别排列至第一导体5c1和第二导体5c2，第一导体5c1通过一组第四金属柱体53的位于第一导体5c1上的部分与接地金属层连接，第二导体5c2通过另一组第四金属柱体53的位于第二导体5c2上的部分与接地金属层连接。如图21所示，高频电信号从雷达芯片4的发射信号管脚到达共面波导5c的中心导带5c3，通过中心导带5c3传输到基片集成波导5b2的封闭腔体内，接着从开口Z7进入波导腔体Q，通过波导(波导腔体Q的未设置辐射缝隙阵列21的部分)和波导天线(波导腔体Q的设置辐射缝隙阵列21的部分)辐射出去，具体地，利用盖板2上的辐射缝隙阵列21将电磁信号辐射到空间中，完成发射过程。雷达装置接收信号过程与发射信号过程相反。
在第四实施例的雷达装置中，传输线5包括第一微带线5a1和第二微带线5a2以及设置在第一微带线5a1和第二微带线5a2之间的基片集成波导5b1，在第五实施例的雷达装置中，传输线5包括共面波导5c和基片集成波导5b2，或者，共面波导5c可替换为第三微带线，即第三金属层51和接地金属层的位于雷达芯片4与基片集成波导5b2之间的部分可形成第三微带线。在基片集成波导中，电磁波是被限制在两组金属柱体如第三金属柱体52或第四金属柱体53以及上下金属边界如第三金属层51和接地金属层形成的矩形腔体内的。
另外，需说明的是，本申请实施例的雷达装置中的传输线5除了上面介绍的实施例以外，还可包括其他实施例，例如传输线5包括共面波导和微带线，或者传输线5包括微带线和基片集成波导。
图25为根据本申请实施例的雷达装置的一种组装结构示意图。如图25所示，雷达芯片4可与盖板2设置在基板1的一侧，印刷电路板PCB 3可位于基板1的另一侧。此时，除印刷电路板PCB外，雷达芯片4以及部分分立元器件如电容等可固定于基板1的上表面。并且，在图25中，示出了在第一部分基板11的两侧分别设置有第二部分基板12。波导天线可包括发射天线阵列和接收天线阵列。此时，发射天线阵列可设置在第一部分基板11的一侧或两侧的第二部分基板12上，接收天线阵列也可设置在第一部分基板11的一侧或两侧的第二部分基板12上。
图26为根据本申请实施例的雷达装置的工作原理图。如图26所示，该雷达装置包括发射天线阵列、接收天线阵列、毫米波射频前端电路(毫米波雷达芯片)、印刷电路板PCB3/主PCB(含信号处理电路等)。其中，信号处理电路主要布局于印刷电路板PCB 3上，印刷电路板PCB 3与雷达芯片4分别位于基板1的两侧，通过垂直电气互连结构如第一金属柱体阵列6可使雷达芯片4与印刷电路板PCB 3的信号处理电路实现控制和中频等信号的传输。收发天线阵列由立体基板1以及顶层盖板2构成。具体地，首先由立体基板1与顶层盖板2形成波导腔体Q结构，再基于顶层盖板2的开孔如辐射缝隙阵列21形成所需的波导天线阵列，开孔的长度例如约为波导中电磁波波长的0.5倍左右。这样通过传输线5、转接结构Z、波导以及波导天线等部分，实现了毫米波信号的发射与接收。
其中，整个盖板2可采用塑胶材料一体成型，基板1也可采用塑胶材料一体成型。与采用高频板材的方案相比，本申请采用塑胶基材能够降低成本，有助于实现波导雷达的大规模制造，同时能够保证优越的性能，例如低插损、高效率、低副瓣等，并具有实现双极化的潜力。具体可根据天线性能要求，在盖板2上特别设计开孔，基于开孔的形状、尺寸、位置，可以实现所需的极化(单极化/双极化等)、方向图(增益、波宽、相位等)。波导天线的水平间距可大于或等于0.4倍工作中心频率波长。通过金属化过孔或预埋金属柱等方法可实现垂直电气互连结构如第一金属柱体阵列6和第二金属柱体阵列Z2，从而实现雷达芯片4与印刷电路板PCB 3的电气连接以及形成波导腔体Q的槽体121的底壁上的第一金属层与基板1的接地金属层的电气连接。
基板1选用塑胶材料，可形成立体结构，该立体基板1可以一体化承载连接雷达芯片4的收/发信号管脚的传输线5以及形成波导转接结构、波导、波导天线的除顶层盖板2上的结构以外的其他结构特征，能够进行金属镀层和图形化处理以形成传输线5，并且能够进行通孔、模内注塑金属柱等加工工艺，以形成垂直电气连接结构如第一金属柱体阵列6和第二金属柱体阵列Z2。
因此，立体基板1的选材需要具备以下特性：1、毫米波频段较低的损耗角正切(优选地低于0.005)；2、与雷达芯片4的引脚焊球直径相匹配，且可实现阻抗连续的传输线5所需的相对介电常数(优选在3～5范围内)；3、成型精度要求高、可镀/可溅射等可实现可靠金属覆盖层的性质、符合相应焊接等加工工艺的耐温能力，保证立体基板1通过成型工艺可形成中间区域(第一部分基板11)厚度较小、两侧外延区域(第二部分基板12)厚度较大的结构，且带有转接结构(如Z4、Z5、Z6)、波导(如第二槽体段1212和盖板2形成的波导腔体Q的部分)、波导天线(如第一槽体段1211和带辐射缝隙阵列21的盖板2形成的波导腔体Q的部分)等结构特征，然后进行电镀、化学镀或溅射等工艺使金属层覆盖于基板1表面，并进行图形化，得到相应的传输线5等结构。
本申请中，根据实施例所描述的雷达装置，基于一体化塑胶成型工艺可以实现大规模低成本加工，并能保持波导天线的高口径效率，宽工作频带等优势，可以在同一基板1上完成雷达芯片出线-波导天线的转接，避免了印刷电路板PCB与波导天线在交界面转接，降低了加工和装配精度要求。具体地，与将传输线设置在印刷电路板PCB上的方案相比，传输线5设置在基板1上可方便传输线5与雷达芯片4连接，并可根据雷达芯片4的收/发信号管脚的阻抗匹配要求选择传输线5，以及设置与该传输线5阻抗匹配的基板1的厚度，同时还可通过基板1与盖板2形成波导和波导天线以及适于传输线5与波导腔体Q连接的转接结构Z。也就是说，通过对基板1和盖板2的结构进行设计，能够实现使电磁波在雷达芯片与波导天线之间正常传输的连接结构，从而简化了结构，降低了加工难度，且对装配精度要求较低，有助于降低成本和实现大规模制造。
本申请实施例提供的雷达装置可应用于车载环境感知领域中的毫米波雷达。即，本申请实施例的雷达装置特别为毫米波雷达装置，并且是针对封装类型为球栅阵列结构(Ball Grid Array，BGA)的芯片。可以理解的是，通过已知的相关专业知识，其他封装类型的芯片可使用相应的传输线类型以及转接结构，来实现毫米波信号从芯片传输至波导天线的通路。
另外，本申请实施例还提供一种工作设备，该工作设备包括上述实施例中的雷达装置。其中，工作设备可为汽车。由于该工作设备包括上述的雷达装置，因此其具有该雷达装置的所有或至少部分优点。
最后说明的是：以上实施例仅用以说明本申请的技术方案，而对其限制；尽管参照前述实施例对本申请进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或替换，并不使相应技术方案的本质脱离本申请各实施例技术方案的范围。
Claims (17)
1.一种雷达装置，其特征在于，包括：
基板(1)，包括第一部分基板(11)和至少一个第二部分基板(12)，所述第二部分基板(12)与所述第一部分基板(11)相连，所述第一部分基板(11)上贯穿设置有第一金属柱体阵列(6)，所述第二部分基板(12)上设置有至少一个槽体(121)，所述槽体(121)的内表面上设置有第一金属层；
盖板(2)，所述盖板(2)上设置有辐射缝隙阵列(21)，所述盖板(2)的部分或全部表面以及所述辐射缝隙阵列(21)的每个缝隙的内表面上设置有第二金属层，所述盖板(2)对应所述槽体(121)的开口设置以形成波导腔体(Q)，所述辐射缝隙阵列(21)位于所述槽体(121)的正上方，所述辐射缝隙阵列(21)与所述波导腔体(Q)构成波导天线；
印刷电路板PCB(3)和雷达芯片(4)，所述印刷电路板PCB(3)和所述雷达芯片(4)分别位于所述第一部分基板(11)的两侧，所述印刷电路板PCB(3)和所述雷达芯片(4)通过第一部分所述第一金属柱体阵列(6)连接；以及
传输线(5)，设置在所述基板(1)上，所述传输线(5)的一端与所述雷达芯片(4)连接且另一端通过转接结构(Z)与所述波导腔体(Q)连接；
其中，所述转接结构(Z)设置在所述第一部分基板(11)、所述第二部分基板(12)和所述盖板(2)中的至少一者上。
2.根据权利要求1所述的雷达装置，其特征在于，所述转接结构(Z)包括设置在所述盖板(2)上的第一凸出部(Z1)，所述第一凸出部(Z1)对应所述槽体(121)的底壁凸出设置，以用于调整阻抗。
3.根据权利要求1或2所述的雷达装置，其特征在于，所述传输线(5)包括设置在所述基板(1)的上表面的第三金属层(51)和设置在所述基板(1)的下表面的接地金属层，第一部分所述第一金属柱体阵列(6)与所述接地金属层间隔设置，第二部分所述第一金属柱体阵列(6)的一端与所述雷达芯片(4)连接，另一端与所述接地金属层连接，所述第三金属层(51)与所述盖板(2)的下表面上的所述第二金属层电连接，所述转接结构(Z)包括贯穿所述槽体(121)的底壁设置的第二金属柱体阵列(Z2)，所述第二金属柱体阵列(Z2)的一端与所述接地金属层连接，所述第二金属柱体阵列(Z2)的另一端与所述槽体(121)的底壁上的所述第一金属层连接。
4.根据权利要求3所述的雷达装置，其特征在于，所述传输线(5)包括微带线(5a)，所述第三金属层(51)为所述微带线(5a)的导体带，作为所述导体带的所述第三金属层(51)与所述盖板(2)上的所述第二金属层接触连接或间隔设置且电容耦合。
5.根据权利要求4所述的雷达装置，其特征在于，所述转接结构(Z)包括设置在所述盖板(2)上的第二凸出部(Z3)，所述第二凸出部(Z3)对应所述第三金属层(51)凸出设置，作为所述导体带的所述第三金属层(51)与所述第二凸出部(Z3)上设置的所述第二金属层电连接。
6.根据权利要求5所述的雷达装置，其特征在于，所述槽体(121)的背离所述第一部分基板(11)的端部封闭，所述槽体(121)的朝向所述第一部分基板(11)的端部敞开，所述第一部分基板(11)的上表面与所述槽体(121)的底壁齐平或低于所述槽体(121)的底壁，所述转接结构(Z)还包括设置在所述第一部分基板(11)的与所述第二部分基板(12)连接的端部处的延伸壁(Z4)，所述延伸壁(Z4)朝向所述盖板(2)延伸以部分遮挡所述槽体(121)的敞开端，作为所述导体带的所述第三金属层(51)沿着所述延伸壁(Z4)的侧面和顶面设置，以与所述第二凸出部(Z3)上的所述第二金属层电连接。
7.根据权利要求5所述的雷达装置，其特征在于，所述槽体(121)的背离所述第一部分基板(11)的端部封闭，所述槽体(121)的朝向所述第一部分基板(11)的端部敞开，所述第三金属层(51)通过所述槽体(121)的敞开端延伸至所述槽体(121)内，所述槽体(121)的底壁上的所述第一金属层位于所述第三金属层(51)与所述槽体(121)的封闭端之间，至少部分所述第二凸出部(Z3)位于所述槽体(121)内，且所述第二凸出部(Z3)至少与所述槽体(121)内的所述第三金属层(51)连接。
8.根据权利要求4所述的雷达装置，其特征在于，所述转接结构(Z)还包括设置在所述槽体(121)的朝向所述第一部分基板(11)的端部处的端壁(Z5)，所述端壁(Z5)与所述槽体(121)的侧壁齐平，作为所述导体带的所述第三金属层(51)沿着所述端壁(Z5)的侧面和顶面设置，以与所述盖板(2)的下表面上的所述第二金属层电连接。
9.根据权利要求4-8中任一项所述的雷达装置，其特征在于：
所述第一部分基板(11)的上表面低于所述第二部分基板(12)的上表面，所述转接结构(Z)包括在所述第一部分基板(11)的与所述第二部分基板(12)连接的端部处设置在所述第一部分基板(11)的上表面上的第一斜坡(Z6)，且所述第一斜坡(Z6)的高度沿着朝向所述第二部分基板(12)的方向增大；或，
所述第二部分基板(12)的下表面相对所述第一部分基板(11)的下表面凸出设置，所述转接结构(Z)包括在所述第一部分基板(11)的与所述第二部分基板(12)连接的端部处设置在所述第一部分基板(11)的下表面上的第二斜坡，且所述第二斜坡的厚度沿着朝向所述第二部分基板(12)的方向增大。
10.根据权利要求3所述的雷达装置，其特征在于，所述传输线(5)还包括间隔设置且沿着所述传输线(5)的传输方向排列的两组第三金属柱体(52)，每组第三金属柱体(52)包括沿着所述传输方向排列的至少一排第三金属柱体(52)，所述第三金属柱体(52)的一端与所述第三金属层(51)连接，所述第三金属柱体(52)的另一端与所述接地金属层连接，以形成基片集成波导(5b1)，所述基片集成波导(5b1)位于所述传输线(5)的中部，所述第三金属层(51)和所述接地金属层的位于所述雷达芯片(4)与所述基片集成波导(5b1)之间的部分形成第一微带线(5a1)，所述第三金属层(51)和所述接地金属层的位于所述基片集成波导(5b1)与所述波导腔体(Q)之间的部分形成第二微带线(5a2)。
11.根据权利要求3所述的雷达装置，其特征在于，所述传输线(5)还包括间隔设置且沿着所述传输线(5)的传输方向排列的两组第四金属柱体(53)，每组第四金属柱体(53)包括沿着所述传输方向排列的至少一排第四金属柱体(53)，所述第四金属柱体(53)的一端与所述第三金属层(51)连接，所述第四金属柱体(53)的另一端与所述接地金属层连接，以形成基片集成波导(5b2)，所述基片集成波导(5b2)与所述波导腔体(Q)连接，其中：
所述第三金属层(51)和所述接地金属层的位于所述雷达芯片(4)与所述基片集成波导(5b2)之间的部分形成第三微带线；或，
所述第三金属层(51)和所述接地金属层的位于所述雷达芯片(4)与所述基片集成波导(5b2)之间的部分形成共面波导(5c)，且形成所述共面波导(5c)的所述第三金属层(51)包括中心导带(5c3)以及位于所述中心导带(5c3)两侧的第一导体(5c1)和第二导体(5c2)，所述中心导带(5c3)与所述雷达芯片(4)的收/发信号管脚连接，其中：所述第一导体(5c1)和所述第二导体(5c2)与所述雷达芯片(4)的接地管脚连接；或，两组所述第四金属柱体(53)分别排列至所述第一导体(5c1)和所述第二导体(5c2)，所述第一导体(5c1)通过一组所述第四金属柱体(53)的位于所述第一导体(5c1)上的部分与所述接地金属层连接，所述第二导体(5c2)通过另一组所述第四金属柱体(53)的位于所述第二导体(5c2)上的部分与所述接地金属层连接。
12.根据权利要求11所述的雷达装置，其特征在于，所述槽体(121)的背离所述第一部分基板(11)的端部封闭，所述槽体(121)的朝向所述第一部分基板(11)的端部敞开，所述基片集成波导(5b2)的所述第三金属层(51)通过所述槽体(121)的敞开端延伸至所述槽体(121)内，所述槽体(121)的底壁上的所述第一金属层位于所述基片集成波导(5b2)的所述第三金属层(51)与所述槽体(121)的封闭端之间，所述转接结构(Z)包括由相对设置的所述第三金属层(51)的第一侧边和所述槽体(121)的底壁上的所述第一金属层的第二侧边形成的开口(Z7)，所述盖板(2)上设置有挡壁(22)，所述挡壁(22)在所述开口(Z7)的靠近所述第一部分基板(11)的侧面封闭所述槽体(121)的敞开端并与所述第三金属层(51)连接，所述第二金属柱体阵列(Z2)沿着所述第二侧边设置，所述开口(Z7)和所述第二金属柱体阵列(Z2)设置为能够使所述基片集成波导(5b2)与所述波导腔体(Q)的阻抗匹配。
13.根据权利要求3-12中任一项所述的雷达装置，其特征在于：
所述第一部分基板(11)的下表面与所述第二部分基板(12)的下表面齐平；或，
所述第一部分基板(11)的下表面与所述第二部分基板(12)的下表面齐平，且所述基板(1)的对应所述第三金属层(51)的下表面上设置有凹槽(111)，所述凹槽(111)延伸至所述第二金属柱体阵列(Z2)的底部，使得所述第二金属柱体阵列(Z2)的一端与所述凹槽(111)内的所述接地金属层连接。
14.根据权利要求1-13中任一项所述的雷达装置，其特征在于，所述槽体(121)包括靠近所述第一部分基板(11)设置的第二槽体段(1212)和与所述第二槽体段(1212)的远离所述第一部分基板(11)的一端连通的至少一个第一槽体段(1211)，其中：
所述辐射缝隙阵列(21)对应所述第一槽体段(1211)设置；或，
所述辐射缝隙阵列(21)对应所述第一槽体段(1211)设置，且所述第一槽体段(1211)的底壁上设置有脊(J)，以形成脊波导。
15.根据权利要求1-14中任一项所述的雷达装置，其特征在于：
所述基板(1)采用塑胶材料一体成型；和/或，
所述盖板(2)采用塑胶材料一体成型。
16.根据权利要求1-15中任一项所述的雷达装置，其特征在于：
所述第二部分基板(12)上设置有多个所述槽体(121)；或，
所述基板(1)包括多个所述第二部分基板(12)，多个所述第二部分基板(12)设置在所述第一部分基板(11)的外周。
17.一种工作设备，其特征在于，所述工作设备包括如权利要求1-16中任一项所述的雷达装置。
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| CN202010745969.7A CN114063014A (zh) | 2020-07-29 | 2020-07-29 | 一种雷达装置和工作设备 |
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