CN114740430A - 一种雷达及车辆 - Google Patents
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Abstract
本申请提出了一种雷达及车辆。雷达包括:射频板,射频板设有射频电路和第一波导端口,射频电路与第一波导端口连接;天线板,天线板包括第一板体、柱体和第二板体,柱体的第一端设于第一板体,柱体的第二端与第二板体之间设有间隙,第一板体与射频板相贴合,第一板体设有第二波导端口,第二波导端口与第一波导端口相对齐,第二板体设有缝隙天线阵。本申请中,雷达设有缝隙天线阵,天线阵列设在天线板,射频电路设在射频板,天线板和射频板是各自独立的模块,可以分别制作天线板和射频板后对两者进行组装,不需要在射频板上为天线阵列预留位置,可以减小射频板的尺寸、体积,从而减小雷达整机尺寸,易于装车。
Description
技术领域
本发明涉及天线技术领域,具体涉及一种雷达及车辆。
背景技术
车载高分辨率成像雷达的使用愈加广泛,但是,现有的车载高分辨率成像雷达电路板的加工难度大,制造厂家的交货周期长;成本居高不下;带宽、雷达距离分辨率难以提高;成像雷达整体尺寸较大,不利于装车。
发明内容
本申请提出了一种雷达及车辆,至少可以解决现有的雷达整体尺寸较大的技术问题。
根据本申请的一方面,提供了一种雷达,包括:
射频板,所述射频板设有射频电路和第一波导端口,所述射频电路与所述第一波导端口连接;
天线板,所述天线板包括第一板体、柱体和第二板体,所述柱体的第一端设于所述第一板体,所述柱体的第二端与所述第二板体之间设有间隙,所述第一板体与所述射频板相贴合,所述第一板体设有第二波导端口,所述第二波导端口与所述第一波导端口相对齐,所述第二板体设有缝隙天线阵。
在一种可能的实现方式中,所述射频板包括射频层和波导层,所述波导层的第一侧与所述射频层相贴合,所述波导层的第二侧与所述第一板体相贴合;
所述射频电路设于所述射频层,所述第一波导端口设于所述波导层。
在一种可能的实现方式中,所述射频电路包括射频芯片、微带线和波导转换结构,所述微带线设于所述射频芯片和所述波导转换结构之间;
所述第一波导端口与所述波导转换结构相对齐。
在一种可能的实现方式中,所述第一波导端口贯穿所述波导层。
在一种可能的实现方式中,所述天线板是根据三维立体打印工艺制成的。
在一种可能的实现方式中,所述第一板体、所述柱体和所述第二板体的表面均设有金属层。
在一种可能的实现方式中,所述第一板体粘接于所述射频板。
在一种可能的实现方式中,还包括连接器和基带板,所述连接器的两端分别与所述射频板和所述基带板连接。
在一种可能的实现方式中,所述缝隙天线阵包括接收缝隙和发射缝隙。
此外,根据本申请的另一方面,还提供一种车辆,包括如上所述的雷达。
雷达的天线结构为基于间隙波导的缝隙天线阵,易于加工,工作带宽较大,可以显著提升雷达的高距离分辨率。本申请中,雷达设有缝隙天线阵,天线阵列设在天线板,射频电路设在射频板,天线板和射频板是各自独立的模块,可以分别制作天线板和射频板后对两者进行组装,不需要在射频板上为天线阵列预留位置,可以减小射频板的尺寸、体积,从而减小雷达整机尺寸,易于装车;本申请的雷达加工难度低,加工成本较低;雷达的工作带宽较大,雷达的高距离分辨率得到显著提升。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案,下面将对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,显而易见地,下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为根据一示例性实施例示出的一种雷达的结构侧视示意图;
图2为根据一示例性实施例示出的一种雷达中射频芯片、波导层与天线板之间的连接关系示意图;
图3为根据一示例性实施例示出的一种雷达中天线板的结构示意图;
图4为根据一示例性实施例示出的一种雷达中天线板的侧视示意图;
图5为根据一示例性实施例示出的一种雷达中天线板的俯视示意图;
图6为根据一示例性实施例示出的一种雷达的俯视示意图;
图7为根据一示例性实施例示出的一种雷达中射频芯片、微带线与第一波导端口之间的位置关系示意图;
图8为根据一示例性实施例示出的四芯片级联时的时分复用和码分复用相结合的波形示意图。
具体实施方式
以下将参考附图详细说明本申请的各种示例性实施例、特征和方面。附图中相同的附图标记表示功能相同或相似的元件。尽管在附图中示出了实施例的各种方面,但是除非特别指出,不必按比例绘制附图。
在这里专用的词“示例性”意为“用作例子、实施例或说明性”。这里作为“示例性”所说明的任何实施例不必解释为优于或好于其它实施例。
另外,为了更好的说明本申请,在下文的具体实施方式中给出了众多的具体细节。本领域技术人员应当理解,没有某些具体细节,本申请同样可以实施。在一些实例中,对于本领域技术人员熟知的方法、手段、元件和电路未作详细描述,以便于凸显本申请的主旨。
本申请提出了一种雷达及车辆,至少可以解决现有的雷达整体尺寸较大的技术问题,本申请具体是以如下技术方案实现的。
结合图1至图7所示,本说明书实施例提供的一种雷达包括:
射频板10,射频板10设有射频电路和第一波导端口61,射频电路与第一波导端口61连接;
天线板20,天线板20包括第一板体21、柱体23和第二板体22,柱体23的第一端设于第一板体21,柱体23的第二端与第二板体22之间设有间隙24,第一板体21与射频板10相贴合,第一板体21设有第二波导端口,第二波导端口与第一波导端口61相对齐,第二板体22设有缝隙天线阵221。
本说明书实施例中,射频板10的射频电路被配置为可以生成电磁波;射频电路与第一波导端口61连接,由此电磁波可以传输至第一波导端口61,第一波导端口61可以进一步传导电磁波;第一波导端口61与第二波导端口相对齐,电磁波可以由第一波导端口61传输至第二波导端口。
天线板20中的第一板体21、板体和第二板体22可以形成波导结构,波导结构是用来定向引导电磁波的结构。本说明书实施例中的波导结构设有间隙24,形成间隙波导结构;间隙波导结构作为一种新型的导波结构,与传统矩形波导相比,上下层之间不需要严格的电连接,间隙波导的带宽更宽,在同样性能要求下的加工成本更低,对加工精度敏感度低、容差大,具有低损耗、高辐射效率、高天线带宽的优势。在一个示例中,间隙波导结构可以是槽间隙波导结构。
电磁波传输至第二波导端口后,可以被天线板20中的波导结构继续传输,进而被传输至天线板20的缝隙天线阵221,电磁波可以经由缝隙天线阵221辐射至外界环境中。
在一个示例中,第二板体22的端部可以向第一板体21延伸并抵靠至第一板体21,由此,第二板体22得到支撑力,使第二板体22和柱体23之间可以设置间隙24。
本说明书实施例中,雷达的第二板体22设有缝隙天线阵221,雷达的天线结构为基于间隙波导的缝隙天线阵221,易于加工,工作带宽较大,可以显著提升雷达的高距离分辨率。
现有技术中,雷达的天线阵列与射频板往往做成一个整体结构,并且天线阵列做在射频板的设有芯片、电路的一面上,导致雷达整机尺寸大;雷达的加工难度大、带宽小、距离分辨率低。
本说明书实施例中,天线阵列设在天线板20,射频电路设在射频板10,天线板20和射频板10是各自独立的模块,可以分别制作天线板20和射频板10后对两者进行组装,不需要在射频板10上为天线阵列预留位置,可以减小射频板10的尺寸、体积,从而减小雷达整机尺寸,易于装车;本说明书实施例的加工难度低,加工成本较低;雷达的工作带宽较大,雷达的高距离分辨率得到显著提升。
本说明书实施例提供的雷达可以为成像雷达,天线带宽可达15%,足以覆盖法规规定的76-81GHz车载与交通雷达频段,并且留有足够的余量可以抵御加工误差带来的频偏。
在一种可能的实现方式中,射频板10包括射频层和波导层60,波导层60的第一侧与射频层相贴合,波导层60的第二侧与第一板体21相贴合;
射频电路设于射频层,第一波导端口61设于波导层60。
本说明书实施例中,射频板10可以为混压板,可以包括射频层和波导层60,射频层的数量可以为一个,波导层60的数量可以为多个。射频层可以设置射频电路,射频层可以全部铺上金属化地。射频电路可以包括射频电子器件和26GHz本振信号线,射频电路被配置为可以生成电磁波。波导层60可以设置差分线、电源和第一波导端口61;其中,波导层60中靠近天线板20的一层可以与天线板20的第一板体21贴合,因此波导层60中靠近天线板20的一层可以不设置电路结构。波导层60被配置为可以传输基带信号和电压等。第一波导端口61、第二波导端口的尺寸均可以选用77GHz频段常见的WR10规格。射频层的射频电路产生的电磁波,可以经由波导层60的第一波导端口61传输至天线板20的第二波导端口,实现电磁波信号的传输。混压板可以是罗杰斯板材与耐燃板材FR-4的混合板。本说明书实施例中的射频板10的层数少,总层数为6层或8层即可满足需求,成本低,面积小。
在一种可能的实现方式中,射频电路包括射频芯片51、微带线52和波导转换结构,微带线52设于射频芯片51和波导转换结构之间;
第一波导端口61与波导转换结构相对齐。
本说明书实施例中,在雷达进行信号发射时,射频芯片51可以生成电信号,将电信号转换为导行电磁波,将导行电磁波传输至微带线52,导行电磁波是全部或绝大部分电磁能量被约束在有限横截面内沿确定方向传输的电磁波;微带线52可以将导行电磁波传输至波导转换结构;波导转换结构可以将导行电磁波传输至第一波导端口61;第一波导端口61可以将导行电磁波传输至第二波导端口;第二波导端口可以将导行电磁波传输至间隙波导;间隙波导可以将导行电磁波传输至缝隙天线阵221;缝隙天线阵221可以将导行电磁波转换为空间传播的电磁波,并向外辐射。
在雷达进行信号接收时,缝隙天线阵221可以将空间传播的电磁波转换为导行电磁波,导行电磁波经过间隙波导、第二波导端口、第一波导端口61、波导转换结构和微带线52后,被传输至射频芯片51,射频芯片51可以将导行电磁波转换为电信号。
本说明书实施例中,波导转换结构的位置可以设置在射频芯片51附近,波导转换结构与射频芯片51之间的微带线52较短,通过波导转换结构传输导行电磁波可以减小传输损耗。
本说明书实施例中,射频电路设于射频板10,缝隙天线阵221设于天线板20,射频板10可以独立于天线板20,射频板10的层数少,成本低,面积小,不需要在射频板10上为天线阵列预留位置,可以减小射频板10的尺寸,从而减小雷达整机尺寸,易于装车。
在一种可能的实现方式中,第一波导端口61贯穿波导层60。
本说明书实施例中,第一波导端口61的第一端可以对接于波导转换结构;第二端可以对接于第二波导端口,通过第二波导端口连接于天线板20,实现天线板20和射频板10之间的电磁波传输。
在一种可能的实现方式中,天线板20是根据三维立体打印工艺制成的;第一板体21、柱体23和第二板体22的表面均设有金属层。
本说明书实施例中,天线板20整体可以用3D打印的光固化技术制作,使用聚合物材料制作第一板体21、第二板体22和主体,并且在第二板体22上制作缝隙以形成缝隙天线阵221;本说明书实施例中,柱体23的数量可以为多个。在使用3D打印技术制作天线板20的形状后,可以对天线板20进行表面金属化处理,使第一板体21、柱体23和第二板体22的表面形成金属层。本说明书实施例的制作工艺简单,可以有效地降低成本,得到的天线重量轻。
在一种可能的实现方式中,第一板体21粘接于射频板10。本说明书实施例中,第一板体21可以粘接于射频板10中波导层60的第二侧。粘接可以使用导电胶,导电胶是一种固化或干燥后具有一定导电性的胶粘剂,它可以将多种导电材料连接在一起,使被粘接的材料之间形成电的通路。
在一种可能的实现方式中,还包括连接器30和基带板40,连接器30的两端分别与射频板10和基带板40连接。
本说明书实施例中,基带板40可以设置电源、信号处理器与微控制单元芯片电路,基带板40和射频板10之间可以通过连接器30连接,连接器30被配置为把基带板40上的电源电压传输到射频板10,把射频板10上的原始数据信号传到基带板40。基带板40被配置为向射频板10供电,处理射频板10传输过来的原始数据信号。
在一种可能的实现方式中,第一波导端口61包括两种类型,分别为接收端口和发射端口,接收端口和发射端口的数量均为至少一个,接收端口和发射端口的数量可以不同。结合图6至图7所示,图中设有3个发射端口和4个接收端口。天线板20上的第二波导端口的数量、类型均与第一波导端口61相对应。
在一种可能的实现方式中,本说明书实施例中的雷达可以基于时分复用TDM和码分复用CDM的混合编码体制,相对于传统的纯时分复用TDM方式,本说明书实施例可以有效提升测速能力,同时可以避免码分复用CDM的通道间隔离度不足问题。在相同的单脉冲波形前提下,本说明书实施例中单发射通道脉冲间隔比纯时分复用方案减小一倍,测速范围提升1倍。相对纯码分复用方案,本说明书实施例可以有效提升通道间隔离度。
结合图8所示,在一个示例中,使用4片TEF82XX芯片级联为例进行说明;采用同时双通道发射,脉冲间采取顺序编码,4个芯片(chip1~chip4)的发射通道经过6次分时发射可以有效减小通道间干扰,且解码后干扰与目标信号间存在固定关系,方便后续的目标匹配以及去干扰处理。在所有发射通道的一个发射周期中,分时发射6次,Chirp1时间内第1、2芯片的第一发射通道TX1同时发射,Chirp2时间内第3、4芯片的第一发射通道TX1同时发射,Chirp3时间内第1、2芯片的第二发射通道TX2同时发射,Chirp4时间内第3、4芯片的第二发射通道TX2同时发射,Chirp5时间内第1、2芯片的第三发射通道TX3同时发射,Chirp6时间内第3、4芯片的第三发射通道TX3同时发射,每次同时发射的2个通道都经过不同的序列编码。
此外,本说明书实施例还提供一种车辆,包括如上的雷达。本说明书实施例中,雷达可以为车载成像雷达。雷达的天线结构为基于间隙波导的缝隙天线阵221,易于加工,工作带宽较大,可以显著提升雷达的高距离分辨率。本说明书实施例中,雷达设有缝隙天线阵221,天线阵列设在天线板20,射频电路设在射频板10,天线板20和射频板10是各自独立的模块,可以分别制作天线板20和射频板10后对两者进行组装,不需要在射频板10上为天线阵列预留位置,可以减小射频板10的尺寸、体积,从而减小雷达整机尺寸,易于装车;本说明书实施例的加工难度低,加工成本较低;雷达的工作带宽较大,雷达的高距离分辨率得到显著提升。
以上已经描述了本申请的各实施例,上述说明是示例性的,并非穷尽性的,并且也不限于所披露的各实施例。在不偏离所说明的各实施例的范围和精神的情况下,对于本技术领域的普通技术人员来说许多修改和变更都是显而易见的。本文中所用术语的选择,旨在最好地解释各实施例的原理、实际应用或对市场中的技术改进,或者使本技术领域的其它普通技术人员能理解本文披露的各实施例。
Claims (10)
1.一种雷达,其特征在于,包括:
射频板(10),所述射频板(10)设有射频电路和第一波导端口(61),所述射频电路与所述第一波导端口(61)连接;
天线板(20),所述天线板(20)包括第一板体(21)、柱体(23)和第二板体(22),所述柱体(23)的第一端设于所述第一板体(21),所述柱体(23)的第二端与所述第二板体(22)之间设有间隙(24),所述第一板体(21)与所述射频板(10)相贴合,所述第一板体(21)设有第二波导端口,所述第二波导端口与所述第一波导端口(61)相对齐,所述第二板体(22)设有缝隙天线阵(221)。
2.根据权利要求1所述的雷达,其特征在于,所述射频板(10)包括射频层和波导层(60),所述波导层(60)的第一侧与所述射频层相贴合,所述波导层(60)的第二侧与所述第一板体(21)相贴合;
所述射频电路设于所述射频层,所述第一波导端口(61)设于所述波导层(60)。
3.根据权利要求2所述的雷达,其特征在于,所述射频电路包括射频芯片(51)、微带线(52)和波导转换结构,所述微带线(52)设于所述射频芯片(51)和所述波导转换结构之间;
所述第一波导端口(61)与所述波导转换结构相对齐。
4.根据权利要求2所述的雷达,其特征在于,所述第一波导端口(61)贯穿所述波导层(60)。
5.根据权利要求1所述的雷达,其特征在于,所述天线板(20)是根据三维立体打印工艺制成的。
6.根据权利要求4所述的雷达,其特征在于,所述第一板体(21)、所述柱体(23)和所述第二板体(22)的表面均设有金属层。
7.根据权利要求1所述的雷达,其特征在于,所述第一板体(21)粘接于所述射频板(10)。
8.根据权利要求1所述的雷达,其特征在于,还包括连接器(30)和基带板(40),所述连接器(30)的两端分别与所述射频板(10)和所述基带板(40)连接。
9.根据权利要求1所述的雷达,其特征在于,所述缝隙天线阵(221)包括接收缝隙和发射缝隙。
10.一种车辆,其特征在于,包括如权利要求1至9中任一项所述的雷达。
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CN202210234447.XA Pending CN114740430A (zh) | 2022-03-10 | 2022-03-10 | 一种雷达及车辆 |
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CN (1) | CN114740430A (zh) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN117199839A (zh) * | 2023-09-25 | 2023-12-08 | 国擎(山东)信息科技有限公司 | 一种圆极化频分天线装置 |
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2022
- 2022-03-10 CN CN202210234447.XA patent/CN114740430A/zh active Pending
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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CN117199839A (zh) * | 2023-09-25 | 2023-12-08 | 国擎(山东)信息科技有限公司 | 一种圆极化频分天线装置 |
CN117199839B (zh) * | 2023-09-25 | 2024-03-15 | 国擎(山东)信息科技有限公司 | 一种圆极化频分天线装置 |
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