CN115084846A - 调整天线场型的天线罩 - Google Patents

Abstract

一种调整天线场型的天线罩，包括一壳体及形成在壳体上的多个通孔。壳体具有第一表面及第二表面，这些通孔由第一表面贯穿壳体而延伸到第二表面，其中，通过设计通孔之间的距离或/及通孔的通孔尺寸以使天线辐射时产生的第一天线场型在经过天线罩后改变为第二天线场型。

Description

调整天线场型的天线罩

技术领域

本发明涉及天线场型调整的技术领域，特别是涉及一种调整天线场型的天线罩。

背景技术

为了行驶时的安全，在车侧安装雷达以侦测障碍物几乎是不可或缺的技术。这些安装在车侧的中小型雷达天线的主要架构之一是由传统的块状(patch)天线以特定方式排列而成的块状阵列天线。然而，由于块状天线的侦测范围难以随意调整，所以当块状阵列天线被安装在离地面较近的位置时，容易因为天线的辐射角(Field of View)较大而使得地面或车身反射的雷达信号造成信号接收端接收到的能量过大的结果。

为了解决辐射角过大所造成的问题，现有的技术多是利用组合许多额外的块状天线以使最后获得的天线的辐射场型能集中在一起。然而，这样的作法因为必须使用更多的天线所以会造成资源的浪费；进一步的，更多的天线必须占用更多的空间，所以也会使车侧雷达的体积变得十分庞大且设计变得更为困难。

发明内容

为了解决上述的问题，本发明提供了一种调整天线场型的天线罩，此天线罩的其中一个目的就是使得天线的辐射场型在经过此天线罩之后能够产生变化，并以此来减少为了改变天线辐射场型时所需使用的额外块状天线的数量，进而降低因为增加额外块状天线所造成的不良影响。

从一个角度来看，本发明的说明内容提供了一种调整天线场型的天线罩，其适于遮盖天线以使此天线辐射时产生的第一天线场型在经过天线罩后改变为第二天线场型。此天线罩的特征在于包括壳体及形成在壳体上的多个通孔，此壳体具有第一表面及第二表面，这些通孔由第一表面贯穿壳体而延伸到第二表面，其中，通过设计这些通孔之间的距离或这些通孔的通孔尺寸以使此天线辐射时产生的第一天线场型在经过天线罩后改变为第二天线场型。

在一个实施例中，上述的第一表面被虚拟分割成无孔区域及有孔区域，有孔区域被进一步虚拟分割成沿着第一方向延伸且沿着第二方向排列的多个通孔区块栏，同一通孔区块栏之中的通孔的通孔尺寸相同，且每一个通孔区块栏中的通孔的通孔尺寸与其他通孔区块栏中的通孔的通孔尺寸不同。

在一个实施例中，上述的有孔区域被无孔区域分隔成分别位于无孔区域两侧且不相接的第一有孔次区域及第二有孔次区域，在第一有孔次区域中的通孔区块栏所包括的通孔的通孔尺寸沿着上述的第二方向逐渐减小。

在一个实施例中，上述的第二有孔次区域中的通孔区块栏所包括的通孔的通孔尺寸沿着上述的第二方向逐渐增大。

在一个实施例中，上述的每一个通孔区块栏中的通孔的中心连成一条直线。

在一个实施例中，上述的天线的中心投影到第一表面上的天线中心投影位置，且每一个通孔区块栏与天线中心投影位置的垂直距离互不相同。

根据上述，本发明说明内容中提供的调整天线场型的天线罩在天线罩上形成特定大小且位于特定位置的多个通孔，而这些通孔的存在可以改变天线罩最终表现出来的介电常数。于是，根据天线原本的辐射场型及最终需要的辐射场型，就可以计算出改变辐射场型时在天线罩各处所需的介电常数，最终通过调整通孔的尺寸及位置而使天线罩各处的介电常数符合改变辐射场型时的需求。因此，使用本发明提供的调整天线场型的天线罩可以在不使用额外天线的状况下直接改变既有天线的辐射场型，进而克服现有技术的缺陷。

附图说明

图1为根据本发明一实施例的调整天线场型的天线罩与天线的位置示意图。

图2A为根据本发明一实施例的调整天线场型的天线罩的上视图。

图2B为图2A所示实施例的左半部的部分区域放大图。

图2C为图2A所示实施例的右半部的部分区域放大图

图3A为未放置天线罩时的天线的最终辐射场型的示意图。

图3B为产生图3A的辐射场型的天线搭配本发明一实施例的天线罩而形成的雷达的最终辐射场型的示意图。

其中，附图标记说明如下：

10、20：天线罩

15：天线

100、200：壳体

102、104：表面

130、2600、2602、2604、2606、2620、2622、2624、2626：通孔

210：无孔区域

220：有孔区域

222、224：有孔次区域

250：中心区域

2220、2222、2224、2226、2240、2242、2244、2246：通孔区块栏

2502：天线中心投影位置

R1～R5：距离

X、Y：方向

具体实施方式

请参照图1，其为根据本发明一实施例的调整天线场型的天线罩与天线的位置示意图。如图所示，在本实施例中的天线罩10遮盖了天线15的正面，亦即，天线罩10被设置在可以使天线15辐射出来的电磁波大部分会通过天线罩10的位置。其中，可以使用类似于PBT(Polybutylene Terephthalate，聚对苯二甲酸二丁酯)塑胶之类、介电常数大于1的材质来制作天线罩10的壳体100，而且进一步在天线罩10中形成贯穿壳体100的数个通孔130。在本实施例中，前述的通孔130是从壳体100的一个表面(后称第一表面)102贯穿壳体100内部并延伸到与第一表面102相对且面对天线15的表面(后称第二表面)104上。

基于电磁波的原理，不同的介电常数会影响最后电场的辐射方向。因此，当要使天线15所辐射的电磁波形成的天线场型聚焦于某处的时候，可以使天线罩10上与聚焦处距离较近的一部份区域(后称聚焦区域)具有最高的介电常数，并使天线罩10的其他区域的介电常数随着与聚焦区域的距离变大而变小。基于此种状况，在本发明中是通过设计这些通孔之间的距离或这些通孔的通孔尺寸以使天线15原本辐射出来的天线场型(后称第一天线场型)在经过天线罩10之后能改变为符合需求的天线场型(后称第二天线场型)。

请参照图2A，其为根据本发明一实施例的调整天线场型的天线罩的上视图。在本实施例中希望使调整后的天线场型比原本天线场型更聚焦在壳体200的中心区域250的上方(中心区域250中的天线中心投影位置2502是被壳体200遮蔽的天线的中心的投影点)，因此在本实施例中的设计原则是使壳体200的中心区域250具有整个天线罩20的所有位置中的最大介电常数，并且通过对于贯穿壳体200的通孔的通孔尺寸及通孔位置的设计而使壳体200的介电常数呈现越接近壳体200两侧则数值越低的状况。

如图所示，壳体200的表面被虚拟区分为多个区域，包括：无孔区域210以及有孔区域220。其中，为了使天线场型经过天线罩20之后能呈现聚焦在天线中心线附近的效果，本实施例在包围了中心区域250的无孔区域210中不形成通孔，借此使无孔区域210的介电常数成为整个天线罩20中介电常数最高的区域(等同于制造壳体200时使用的材料的介电常数)。

接着，本实施例中的有孔区域220被无孔区域210从中区隔成位在无孔区域210两侧且互不相连的第一有孔次区域222与第二有孔次区域224，其中的第一有孔次区域222包括了通孔区块栏2220、2222、2224与2226，而第二有孔次区域224则包括了通孔区块栏2240、2242、2244与2246。这些通孔区块栏2220～2226与2240～2246分别沿着方向Y(后亦称为第一方向)延伸，而且通孔区块栏2220～2226在第一有孔次区域222中沿着方向X(后亦称为第二方向)排列，通孔区块栏2240～2246则在第二有孔次区域224中同样沿着方向X排列。

由于在壳体200中挖了通孔，于是通孔区块栏2220的平均介电常数会由在通孔区块栏2220中的壳体200的实体与各通孔2600中的空气综合之后产生，通孔区块栏2222的平均介电常数会由在通孔区块栏2222中的壳体200的实体与各通孔2602中的空气综合之后产生，通孔区块栏2224的平均介电常数会由在通孔区块栏2224中的壳体200的实体与各通孔2604中的空气综合之后产生，通孔区块栏2226的平均介电常数会由在通孔区块栏2226中的壳体200的实体与各通孔2606中的空气综合之后产生。根据先前提到的设计原则，为了达到较好的电磁波聚焦效果，越靠近聚焦点的天线罩应该具备越高的介电常数，所以本实施例会使无孔区域210的平均介电常数为最高、使通孔区块栏2226的平均介电常数较无孔区域210的介电常数为低、使通孔区块栏2224的平均介电常数较通孔区块栏2226的平均介电常数为低、使通孔区块栏2222的平均介电常数较通孔区块栏2224的平均介电常数为低，并且使通孔区块栏2220的平均介电常数较通孔区块栏2222的平均介电常数为低。

详细来说，由于空气是除了真空之外拥有最小介电常数的介质，所以在本发明的设计中，相对靠近天线罩外围的部分应该拥有相对较多的空气部分，如此才能有效降低该处的平均介电常数。

为了达到上述的效果，本实施例会先设计每一个通孔区块栏2220～2226所必须具备的平均介电常数，接着再依据电磁波的波长以及聚焦时的焦距来决定每一个通孔区块栏2220～2226所占的区域范围，最终再根据每一个通孔区块栏2220～2226所占的区域范围与其必须具备的平均介电常数来获得通孔在各通孔区块栏2220～2226中所占的比例。

如图2B所示，在通孔区块栏2226的右边边界与天线中心投影位置2502的垂直距离是R1、通孔区块栏2224的右边边界与天线中心投影位置2502的垂直距离是R2、通孔区块栏2222的右边边界与天线中心投影位置2502的垂直距离是R3、通孔区块栏2220的右边边界与天线中心投影位置2502的垂直距离是R4且天线中心投影位置2502到壳体200的左侧边界的垂直距离是R5的时候，每一个通孔区块栏2220～2226可以根据所需达到的平均介电常数来规划壳体200的实体部分与通孔的尺寸所占的体积比，或者，在壳体200厚度均匀的前提下，可以利用规划壳体200在图2A所示的表面上的实体部分与通孔的尺寸所占的面积比而达到规划体积比的目标。

在本实施例中，为了达到左右均衡变化的效果，如图2C所示，通孔区块栏2246的左边边界与天线中心投影位置2502的垂直距离被设计为R1、通孔区块栏2244的左边边界与天线中心投影位置2502的垂直距离被设计为R2、通孔区块栏2242的左边边界与天线中心投影位置2502的垂直距离被设计为R3、通孔区块栏2240的左边边界与天线中心投影位置2502的垂直距离被设计为R4且天线中心投影位置2502到壳体200的右侧边界的垂直距离是R5，而各通孔的尺寸与彼此之间的距离也被设计成与图2B所示者相同。亦即，壳体200的左右半部被设计为相互对称的状态。

由于越靠近天线罩外围的部分应该拥有相对较多的空气部分，所以可以通过在保持所有通孔尺寸不变的情况下通过缩短靠近外侧的通孔之间的间距的方式来达成提供较多容纳空气之处的需求，或者也可以利用加大靠近外侧的通孔的尺寸的方式来提供较多容纳空气之处的需求。因为在介电常数下降越快的时候可以使得电磁波的聚焦效果越为明显，所以也可以同时采用前述的两种方式以快速变化可以容纳的空气总量进而增加介电常数的下降速度及电磁波的聚焦效果。

根据上述，在第一有孔次区域222中，通孔区块栏2220中的通孔2600的尺寸大于通孔区块栏2222中的通孔2602的尺寸，而且通孔区块栏2220中的两个通孔2600的间距也小于通孔区块栏2222中的两个通孔2602的间距，于是通孔区块栏2220与通孔区块栏2222的平均介电常数就可以产生较为明显的差距，进而增加聚焦的效果。同样的，通孔区块栏2222中的通孔2602的尺寸大于通孔区块栏2224中的通孔2604的尺寸，而且通孔区块栏2222中的两个通孔2602的间距也小于通孔区块栏2224中的两个通孔2604的间距；通孔区块栏2224中的通孔2604的尺寸大于通孔区块栏2226中的通孔2606的尺寸，而且通孔区块栏2224中的两个通孔2604的间距也小于通孔区块栏2226中的两个通孔2606的间距。

相对的，在第二有孔次区域224中，通孔区块栏2240中的通孔2620的尺寸大于通孔区块栏2242中的通孔2622的尺寸，而且通孔区块栏2240中的两个通孔2620的间距也小于通孔区块栏2242中的两个通孔2622的间距；通孔区块栏2242中的通孔2622的尺寸大于通孔区块栏2244中的通孔2624的尺寸，而且通孔区块栏2242中的两个通孔2622的间距也小于通孔区块栏2244中的两个通孔2624的间距；通孔区块栏2244中的通孔2624的尺寸大于通孔区块栏2246中的通孔2626的尺寸，而且通孔区块栏2244中的两个通孔2624的间距也小于通孔区块栏2246中的两个通孔2626的间距。

为了使同一个通孔区块栏对于辐射场型的影响尽量保持一致，在本实施例中会将同一个通孔区块栏中的所有通孔的尺寸设计为一样大且均匀分布在这一个通孔区块栏中。以通孔区块栏2220为例，同样大小的十一个通孔2600被均匀的形成在通孔区块栏2220之中，而且这十一个通孔2600的中心点连成了一条直线。以均匀方式形成通孔或使通孔的中心可以连成一直线的设计方式在本实施例中也被运用在其他的通孔区块栏中。然而，值得一提的是，在不需要十分精密的辐射场型的场合(例如一般的车侧雷达)中，通孔也可以以非均匀的方式形成在一个通孔区块栏中，而且同一个通孔区块栏中的各通孔的中心点也不需要一定可以连成一条直线。类似的，通孔区块栏2222～2226以及通孔区块栏2240～2246中的同一栏内的通孔也可以分别采用或不采用将通孔尺寸设计为一样大、均匀分布在通孔区块栏中以及中心连成一条直线的设计方式来进行制作。

接下来请参照图3A与图3B，其中，图3A为未放置天线罩时的天线的最终辐射场型的示意图，而图3B则是产生图3A的辐射场型的天线在搭配使用本发明一实施例的天线罩之后形成的雷达的最终辐射场型的示意图。其中，图3B所使用的天线罩外观如图2A、图2B及图2C所示者一般，在天线罩(或壳体)的左右两侧各有四层不同大小的通孔区块栏，且其设计数值如下表1所示。应注意的是，表1中的第一层指的是天线罩上如图2A的天线中心投影位置2502到通孔区块栏2226右边边界之间的区域，第二层指的是天线罩上如图2A的通孔区块栏2226的区域，第三层指的是天线罩上如图2A的通孔区块栏2224的区域，第四层指的是天线罩上如图2A的通孔区块栏2222的区域，而第五层指的是天线罩上如图2A的通孔区块栏2220的区域。另外，Ri指的是前述的R1～R5，Si指的是各层中通孔圆心之间的距离，di则是各层中通孔的半径。

表1

	第一层	第二层	第三层	第四层	第五层
						Ri	2.86mm	4.23mm	5.54mm	6.68mm	7.85mm
Si	0	1.59mm	1.46mm	1.35mm	1.25mm
						di	0	0.5mm	0.64mm	0.75mm	0.86mm

由表1可知，在本实施例中，当越靠近天线罩的左右两侧(Ri越大)时，通孔之间的距离(Si)被设计得越小，而通孔的尺寸(di)则被设计得越大。如此一来，通孔所占的空间比会随着靠近天线罩的左右两侧而急速上升，而其对辐射场型的影响则可通过比较图3A与图3B而获知。

从图3A与图3B的辐射场型中可以明显看出来，在未放置天线罩的时候，最终辐射场型中的最大实际量测辐射点为位在100度的-37.3db，其半功率束宽(Half-PowerBeamwidth，HPBW)约为66度宽(约在72度～138度之间)；而在放置了依照上述方式制成的天线罩之后，最终辐射场型中的最大实际量测辐射点同样位在100度，但强度增强到了-35.6db，而且对应的半功率束宽聚焦到约15度宽(约在92.5度到107.5度之间)。由此可见，使用上述方式制成的天线罩的确可以有效地改变原本天线的聚焦效果。

综合而言，以上说明所提供的调整天线场型的天线罩通过在天线罩上形成特定大小且位于特定位置的多个通孔而改变天线罩最终表现出来的平均介电常数。于是，根据天线原本的辐射场型及最终需要的辐射场型，使用者可以计算出改变辐射场型时在天线罩各处所需的平均介电常数，进而据此调整通孔的尺寸及位置以使天线罩各处的平均介电常数符合改变辐射场型时的需求。因此，使用本发明提供的调整天线场型的天线罩可以在不使用额外天线的状况下直接改变既有天线的辐射场型，进而克服现有技术的缺陷。

Claims (6)

1.一种调整天线场型的天线罩，适于遮盖一天线以使该天线辐射时产生的一第一天线场型在经过该天线罩后改变为一第二天线场型，其特征在于，该天线罩包括：

一壳体及形成在该壳体上的多个通孔，该壳体具有一第一表面及一第二表面，所述通孔由该第一表面贯穿该壳体而延伸到该第二表面，其中，通过设计所述通孔之间的距离与所述通孔的通孔尺寸二者中的至少其一以使该天线辐射时产生的该第一天线场型在经过该天线罩后改变为该第二天线场型。

2.如权利要求1所述的天线罩，其中，该第一表面被虚拟分割成一无孔区域及一有孔区域，该有孔区域被进一步虚拟分割成沿着一第一方向延伸且沿着一第二方向排列的多个通孔区块栏，同一所述通孔区块栏中的所述通孔的通孔尺寸相同，且每一所述通孔区块栏中的所述通孔的通孔尺寸与其他所述通孔区块栏中的所述通孔的通孔尺寸不同。

3.如权利要求2所述的天线罩，其中，该有孔区域被该无孔区域分隔成分别位于该无孔区域两侧且不相接的一第一有孔次区域及一第二有孔次区域，在该第一有孔次区域中的所述通孔区块栏所包括的所述通孔的通孔尺寸沿着该第二方向逐渐减小。

4.如权利要求3所述的天线罩，其中，在该第二有孔次区域中的所述通孔区块栏所包括的所述通孔的通孔尺寸沿着该第二方向逐渐增大。

5.如权利要求2所述的天线罩，其中，每一所述通孔区块栏中的所述通孔的中心连成一条直线。

6.如权利要求2所述的天线罩，其中，该天线的中心投影到该第一表面上的一天线中心投影位置，且每一所述通孔区块栏与该天线中心投影位置的垂直距离互不相同。

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