CN114325716A - 一种雷达装置及无人机 - Google Patents

Abstract

本发明实施例涉及雷达技术领域，特别公开了一种雷达装置及无人机，包括：底座、电路板和柔性天线。所述底座设置有曲面柱天线板，所述电路板设置于所述底座，所述柔性天线与所述电路板连接，所述柔性天线包括多个辐射部，多个辐射部阵列且环绕设置于所述曲面柱天线板。通过上述方式，本发明实施例能够提高雷达的探测信号强度，且提高雷达的探测信号范围，雷达探测范围最大覆盖范围可达到360°，扩大了雷达的探测覆盖范围。

Description

一种雷达装置及无人机

技术领域

本发明实施例涉及雷达技术领域，特别是涉及一种雷达装置及无人机。

背景技术

雷达通过发射电磁波并对目标进行照射并接受其回波，以此获得目标至电磁波发射点的距离、距离变化率(径向速度)、方位信息等。雷达的优点是白天黑夜均能探测远距离的目标，且不受雾、云和雨的阻挡，具有全天候、全天时的特点，因此，被广泛应用在汽车安全驾驶、无人机、安防等领域。

本发明的发明人在实现本发明的过程中，发现:现有的雷达探测最大覆盖范围仅有70°左右，探测覆盖范围较窄，较为不便。

发明内容

鉴于上述问题，本发明实施例提供了一种雷达装置及无人机，改善了上述雷达探测最大覆盖范围仅有70°，探测覆盖范围较窄等问题。

根据本发明实施例的一个方面，提供了一种雷达装置，包括：底座，所述底座设置有曲面柱天线板；电路板，所述电路板设置于所述底座；柔性天线，所述柔性天线与所述电路板连接，所述柔性天线包括多个辐射部，多个辐射部阵列且环绕设置于所述曲面柱天线板。相较于现有雷达装置的探测最大覆盖为仅有70°左右，利用阵列且环绕曲面柱天线板设置的多个辐射部进行范围探测，可使得雷达装置的探测最大覆盖范围达到360°，雷达装置的探测范围变广，便于无人机等设备进行更广范围的探测。

在一种可选的方式中，所述柔性天线包括柔性基板和接地板，所述柔性基板设置有第一表面以及位于所述第一表面反面的第二表面，所述辐射部设置于所述第一表面，所述接地板设置于所述第二表面，所述辐射部与所述接地板耦接，所述接地板远离所述柔性基板的一侧环绕贴附于所述曲面柱天线板。

在一种可选的方式中，所述辐射部具有可塑性。具有可塑性的辐射部可随着柔性基板的弯折而进行变形。

在一种可选的方式中，所述电路板包括电路板本体和射频模块，所述射频模块与所述电路板本体连接，且所述射频模块位于所述电路板本体远离所述底座的一表面；所述雷达装置包括连接线，所述连接线的一端连接于所述柔性天线，所述连接线的另一端连接于所述射频模块。

在一种可选的方式中，所述电路板包括电源模块，所述电源模块与所述电路板本体连接。所述电源模块用于为所述电路板本体提供电量。

在一种可选的方式中，所述电路板还包括通信模块，所述通信模块与所述射频模块连接。所述通信模块可用于雷达装置中各个部件之间的通信连接。

在一种可选的方式中，所述雷达装置还包括散热片，所述散热片设置于所述底座远离所述柔性天线的一侧，所述散热片与所述电路板本体连接。所述散热片用于对所述电路板本体进行散热。

在一种可选的方式中，所述雷达装置还包括外接口，所述外接口设置于所述底座远离所述柔性天线的一侧，所述外接口与所述电路板本体连接。所述外接口可便于雷达设备连接外部设备进行信号输出。

在一种可选的方式中，所述散热片的数量为多个，多个所述散热片呈同心圆设置。多个所述散热片更多的与外界空气接触，提高对所述电路板本体散热效率。

在一种可选的方式中，所述雷达装置还包括外壳，所述外壳盖设于所述底座，所述外壳与所述底座形成封闭的腔体，所述电路板与所述柔性天线收容于所述腔体内。所述外壳可用于保护收容于所述腔体内的内部部件，防止外界环境对内部部件造成影响和干扰，从而保证雷达装置全天候工作。

根据本发明实施例的另一个方面，提供了一种无人机，该无人机包括机身、动力组件和如上所述的雷达装置，所述动力组件安装于所述机身上，用于为所述无人机提供飞行动力，所述雷达装置安装于所述机身。

在一种可选的方式中，所述雷达装置安装于所述机身的上侧。位于所述机身上侧的雷达装置探测视野更广，且减少因机身自身体积对雷达装置探测造成影响。

本发明实施例的有益效果是：区别于现有技术的情况，本发明实施例通过设置有底座、电路板和柔性天线。其中，所述底座设置有曲面柱天线板，所述电路板设置于所述底座，所述柔性天线与所述电路板连接，所述柔性天线包括多个辐射部，多个辐射部阵列且环绕设置于所述曲面柱天线板，这样设置，多个辐射部阵列设置可提高柔性天线的探测信号强度，多个辐射部环绕设置可提高柔性天线的探测信号范围，相较于现有雷达装置的探测最大覆盖为仅有70°左右，本申请实施例雷达装置的探测最大覆盖范围可达到360°，且雷达装置的探测信号强度较强，雷达装置的探测范围变广，便于无人机等设备进行更广范围的探测。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施例或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。在所有附图中，类似的元件或部分一般由类似的附图标记标识。附图中，各元件或部分并不一定按照实际的比例绘制。

图1是本发明实施例雷达装置的组装结构示意图；

图2是本发明实施例雷达装置的整体结构爆炸示意图；

图3是本发明实施例雷达装置的整体结构爆炸另一角度示意图；

图4是本发明实施例雷达装置的电路板内部连接结构示意图；

图5是本发明实施例雷达装置的电路板的内部电路原理示意图；

图6是本发明实施例雷达装置的柔性天线的一状态示意图；

图7是本发明实施例雷达装置的柔性天线的另一状态示意图；

图8是图6中A处结构放大示意图；

图9是本发明实施例雷达装置的柔性天线上的部分结构爆炸示意图；

图10是本发明实施例雷达装置的仿真结果示意图；

图11是本发明另一实施例无人机的整体机构示意图。

具体实施方式

为了便于理解本发明，下面结合附图和具体实施例，对本发明进行更详细的说明。需要说明的是，当元件被表述“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上、或者其间可以存在一个或多个居中的元件。当一个元件被表述“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件、或者其间可以存在一个或多个居中的元件。本说明书所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的。

除非另有定义，本说明书所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本说明书中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是用于限制本发明。本说明书所使用的术语“和/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

请参阅图1-图3，雷达装置01包括底座10、电路板20和柔性天线30。其中，所述电路板20和所述柔性天线30均设置于所述底座10，所述电路板20位于所述柔性天线30和所述底座10之间。

雷达装置01还包括连接线40、散热片50、外接口60和外壳70。所述连接线40的一端连接于所述柔性天线30，所述连接线40的另一端连接于所述电路板20，所述散热片50设置于所述底座10，且所述散热片50与所述电路板20连接，所述外接口60设置于所述底座10，所述外接口60与所述电路板20连接，所述外壳70盖设于所述底座10，所述外壳70与所述底座10形成封闭的腔体70a，所述电路板20与所述柔性天线30收容于所述腔体70a内。

具体的，对于上述底座10，如图2所示，所述底座10设置有曲面柱天线板101，所述曲面柱天线板101用于安装所述柔性天线30。可选的，所述曲面柱天线板101为圆柱形。所述曲面柱天线板101还可以为椭圆柱形、扇形、环形等。

对于上述电路板20，如图2和图3所示，所述电路板20设置于所述底座10，所述电路板20与所述柔性天线30连接，所述电路板20可用于对所述柔性天线30接收或发射的特定频段的无线信号进行处理。

如图4和图5所示，所述电路板20包括电路板本体201、射频模块202、电源模块203和通信模块204。所述射频模块202与所述电路板本体201连接，所述射频模块202位于所述电路板本体201远离所述底座10的一表面，所述电源模块203与所述电路板本体201连接，所述通信模块204与所述射频模块202连接。其中，所述射频模块202可用于将所述柔性天线30接收到的无线电信号转换成有线电信号，或者，将有线电信号转换成无线电信号，之后通过所述柔性天线30发送出去。所述电源模块203用于为所述电路板本体201提供电量。所述通信模块204可用于雷达装置中各个部件之间的通信连接，所述通信模块204可包括SPI、UATR等模块用于通信连接。可选的，所述电路板本体201可为PCB(Printed Circuit Board)板，PCB板可作为雷达装置中的电子元器件之间相互连接的载体。其中，电路板的内部电路原理如图5所示。

对于上述柔性天线30，如图2、图6和图7所示，所述柔性天线30与所述电路板20连接，所述柔性天线30包括柔性基板301、多个辐射部302和接地板303，所述柔性基板301设置有第一表面301a以及位于所述第一表面301a反面的第二表面301b，所述辐射部302设置于所述第一表面301a，所述接地板303设置于所述第二表面301b，所述辐射部302与所述接地板303耦接，所述接地板303远离所述柔性基板301的一侧环绕贴附于所述曲面柱天线板101，多个所述辐射部302阵列且环绕设置于所述曲面柱天线板101，其中所述辐射部302阵列设置可提高所述柔性天线30的探测信号强度，所述辐射部302环绕设置可提高所述柔性天线30的探测信号范围。可选的，所述柔性基板301具有特定形状的非导电结构，且所述柔性基板301具有相对扁平的形状，形成平坦的第一表面301a和第二表面301b。

需要说明的是：其中阵列设置包括至少两行两列，且每一行每一列上的辐射贴片数量不作具体限定，例如：每一行的辐射贴片数量可为10个，每一列的辐射贴片的数量可为7个。

如图8所示，所述柔性天线30还包括馈线304和传输线305。所述馈线304通过所述传输线305与所述辐射部302连接，所述传输线305的一端连接于所述辐射部302，所述传输线305的另一端连接于所述馈线304。

如图9所示，在一些实施例中，所述柔性基板301设置有连接通孔3011，所述连接通孔3011便于经过所述辐射部302的电磁波信号传递至所述接地板303。可以理解的是，为便于电磁波信号的传导，所述连接通孔3011的内壁设置有金属层，因此，在一些实施例中，所述连接通孔3011为金属化过孔。

在一些实施例中，所述柔性基板301的制作材料为聚酰亚胺、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚二甲基硅氧烷以及聚四氟乙烯中的至少一种。

对于上述辐射部302，如图8所示，所述辐射部302设置于所述柔性基板301，且所述辐射部302位于所述第一表面301a。可以理解的是，所述辐射部302是具有特性形状和长度的导体(铜箔)，其可以通过任何合适的形式固定在所述柔性基板301，并且暴露在外，通过电磁感应原理实现对特定频段的无线信号的接收或者发射。

需要说明的是：所述辐射部302是指用于接收或者发射特定频段的无线信号的谐振单元，是整个无线系统的核心。其通常可以由一个或者多个相同或者不同的，具有特性形状或者结构的振子组成。这些振子可以采用任何形式固定在柔性基板301的表面，具有特定尺寸和形状的导体。

在一些实施例中，所述辐射部302具有可塑性，具有可塑性的辐射部302可随着柔性基板301的弯折而进行变形，且在所述柔性基板301弯折的过程中，减少对所述辐射部302造成损坏。

在一些实施例中，所述辐射部302的形状优选为矩形。可以理解的是，所述辐射部302的形状不限于矩形，也可以其他形状，例如:圆形、椭圆形等。

对于上述馈线304，如图8所示，所述馈线304至少部分设置于所述第一表面301a，所述馈线304与所述辐射部302电连接，所述馈线304是连接所述辐射部302与其他信号处理系统，形成信号传输通路的线路。其具体可以采用任何合适类型的，具有足够的屏蔽和信号传输性能的线材。

对于上述传输线305，如图8所示，所述传输线305的一端连接于所述辐射部302，所述传输线305的另一端连接于所述馈线304，所述传输线305至少部分设置于所述第一表面301a，所述传输线305可用于连接所述辐射部302和所述馈线304，从而形成信号传输通路的线路。

对于上述接地板303，如图6和图8所示，所述接地板303设置于所述第二表面301b，所述接地板303通过所述连接通孔3011与所述辐射部302耦接，即经过所述辐射部302的电磁波信号可通过所述连接通孔3011传递给所述接地板303。

对于上述连接线40，如图2和图3所示，所述连接线40的一端连接于所述柔性天线30，所述连接线40的另一端连接于所述射频模块202，从而实现所述柔性天线30与所述射频模块202之间的连接。所述连接线40是连接所述柔性天线30和所述射频模块202，形成信号传输通路的线路。其具体可以采用任何合适类型的，具有足够的屏蔽和信号传输性能的线材。

在一些实施例中，所述连接线40呈弯曲状，

对于上述散热片50，如图3所示，所述散热片50设置于所述底座10远离所述柔性天线的一侧，所述散热片50与所述电路板本体201连接，所述散热片50用于对所述电路板本体201进行散热。

在一些实施例中，所述散热片50的数量为多个，多个所述散热片50呈同心圆设置，这样设置，多个所述散热片50更多的与外界空气接触，提高对所述电路板本体201散热效率。

对于上述外接口60，如图2所示，所述外接口60设置于所述底座10远离所述柔性天线30的一侧，所述外接口60与所述电路板本体201连接，所述外接口60可便于雷达设备连接外部设备进行信号输出，其中，所述外接口60可包括TCP/UDP、RS485、RS232、CAN-FD等信号接口。

对于上述外壳70，如图2和图3所示，所述外壳70盖设于所述底座10，所述外壳70与所述底座10形成封闭的腔体70a，所述电路板20与所述柔性天线30收容于所述腔体70a内，所述外壳70可用于保护收容于所述腔体70a内的内部部件，防止外界环境对内部部件造成影响和干扰，从而保证雷达装置全天候工作，其中，内部部件包括电路板20、柔性天线30、连接线40等部件。

在一些实施例中，所述外壳70为球面，所述腔体70a的腔壁为曲面，这样设置，利于电磁波的发射或接收。可以理解的是，所述外壳70是由可透波材料制成，其中可透波材料包括环氧树脂、氰酸酯树脂、聚酰亚胺树脂、双马来酰亚胺树脂、酚醛树脂、有机硅树脂、氯丁橡胶、玻璃纤维增强塑料、陶瓷、玻璃-陶瓷等中的至少一种。

此外，为方便读者理解本申请实施例所能达到的技术效果，本申请实施例还进行仿真试验，试验过程如下：

在仿真软件中将单根天线组成环视阵列，辐射场里的矩形板定义为上述柔性基板301，柔性基板301上的矩形定义为辐射部302，且将柔性基板301分成6块子柔性基板，形成6个子天线，在水平方向上定位6个子空间，每块子柔性基板位于一子空间内，且相邻的子柔性基板之间呈60°设置，6个子天线完成360°的环视覆盖。

试验仿真结果如图10所示，由图10可知，单个的子天线在水平方向上具有一定的定向性，6个子天线形成的总天线的覆盖范围可达到360°，具有全向性。

本发明实施例通过设置有底座10、电路板20和柔性天线30。其中，所述底座10设置有曲面柱天线板101，所述电路板20设置于所述底座10，所述柔性天线30与所述电路板20连接，所述柔性天线30包括多个辐射部302，多个辐射部302阵列且环绕设置于所述曲面柱天线板101，这样设置，多个辐射部302阵列设置可提高柔性天线30的探测信号强度，多个辐射部302环绕设置可提高柔性天线30的探测信号范围，相较于现有雷达装置的探测最大覆盖为仅有70°左右，本申请实施例雷达装置的探测最大覆盖范围可达到360°，且雷达装置的探测信号强度较强，雷达装置的探测范围变广，便于无人机等设备进行更广范围探测。

本发明还进一步提供了以上实施例提供的雷达装置的应用场景。图11为本发明实施例提供的天线应用于无人机的结构示意图。

随着无人机技术的发展，总是期望能够尽可能地减小无人机的机身体积，以使得无人机可以适用于执行更多场景下的飞行任务。但在无人机机身体积缩小的情况下，对于雷达装置及雷达装置中的天线的尺寸和结构提出了更高的要求，期望能够在优先的体积和尽可能简单的结构中实现。

由此，应用本发明实施例提供的雷达装置，可以很好的满足具有较小机身的无人机关于天线体积和结构的需求。如图11所示，该无人机包括:机身、动力组件和如上所述的雷达装置，所述动力组件安装于所述机身上，用于为所述无人机提供飞行动力，所述雷达装置安装于所述机身。可选的，所述动力组件包括电机，该电机可以设置有一个或者多个，布置于机身相应的位置(如机身电机；翼尖电机)分别用于执行不同的功能(例如驱动螺旋桨旋转、控制机身姿态等)

雷达装置可以安装于机身上，柔性天线30作为雷达装置中的一部分，用以接收来自遥控器的遥控操作指令或者向遥控器或者其他的智能终端反馈相关的数据信息(如拍摄的图像、无人机自身的运行状态参数)

可以理解的是，所述雷达装置在所述无人机上的具体不作限定，所述雷达装置可位于所述无人机的机头，也可以位于所述无人机的机身，所述雷达装置的具体位置可根据实际情况进行设定。

在一些实施例中，所述雷达装置安装于所述机身的上侧，且所述雷达装置的状态不作具体限定，例如：所述雷达装置设置于所述机身的上侧，位置固定，或者，所述雷达装置可移动设置于所述机身的上侧，位置可以调整，用户可根据实际情况进行选择，此处不作具体限定。

当然，基于以上实施例提供的无人机应用场景，本领域技术人员还可以将以上实施例提供的雷达装置用于其他类似的无人驾驶的移动载具二不限于图11所示的无人机。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；在本发明的思路下，以上实施例或者不同实施例中的技术特征之间也可以进行组合，步骤可以以任意顺序实现，并存在如上所述的本发明的不同方面的许多其它变化，为了简明，它们没有在细节中提供；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，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；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (12)

1.一种雷达装置，其特征在于，包括：

底座，所述底座设置有曲面柱天线板；

电路板，所述电路板设置于所述底座；

柔性天线，所述柔性天线与所述电路板连接，所述柔性天线包括多个辐射部，多个辐射部阵列且环绕设置于所述曲面柱天线板。

2.根据权利要求1所述的雷达装置，其特征在于，

所述柔性天线包括柔性基板和接地板，所述柔性基板设置有第一表面以及位于所述第一表面反面的第二表面，所述辐射部设置于所述第一表面，所述接地板设置于所述第二表面，所述辐射部与所述接地板耦接，所述接地板远离所述柔性基板的一侧环绕贴附于所述曲面柱天线板。

3.根据权利要求2所述的雷达装置，其特征在于，

所述辐射部具有可塑性。

4.根据权利要求1所述的雷达装置，其特征在于，

所述电路板包括电路板本体和射频模块，所述射频模块与所述电路板本体连接，且所述射频模块位于所述电路板本体远离所述底座的一表面；

所述雷达装置包括连接线，所述连接线的一端连接于所述柔性天线，所述连接线的另一端连接于所述射频模块。

5.根据权利要求4所述的雷达装置，其特征在于，

所述电路板包括电源模块，所述电源模块与所述电路板本体连接。

6.根据权利要求4所述的雷达装置，其特征在于，

所述电路板还包括通信模块，所述通信模块与所述射频模块连接。

7.根据权利要求4所述的雷达装置，其特征在于，

还包括散热片，所述散热片设置于所述底座远离所述柔性天线的一侧，所述散热片与所述电路板本体连接。

8.根据权利要求7所述的雷达装置，其特征在于，

所述散热片的数量为多个，多个所述散热片呈同心圆设置。

9.根据权利要求4所述的雷达装置，其特征在于，

还包括外接口，所述外接口设置于所述底座远离所述柔性天线的一侧，所述外接口与所述电路板本体连接。

10.根据权利要求1-9任一项所述的雷达装置，其特征在于，

还包括外壳，所述外壳盖设于所述底座，所述外壳与所述底座形成封闭的腔体，所述电路板与所述柔性天线收容于所述腔体内。

11.一种无人机，其特征在于，包括：

机身；

动力组件，所述动力组件安装于所述机身上，用于为所述无人机提供飞行动力；

如权利要求1-10任一项所述的雷达装置，所述雷达装置安装于所述机身。

12.根据权利要求11所述的无人机，其特征在于，所述雷达装置安装于所述机身的上侧。

Images