CN117981171A - 具有泡沫材料的空心波导组件 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种具有多个空心波导(12)的空心波导组件(l)。所述空心波导(12)至少部分地以泡沫材料(20)填充，并且该空心波导组件(l)具有由泡沫材料形成的天线罩。
Description
技术领域
本发明涉及一种具有多个空心波导的空心波导组件。
背景技术
空心波导组件例如使用在传感器、特别是雷达传感器中，在那里用作用于电磁波、特别是雷达波的辐射元件。空心波导组件是具有例如由金属或金属化的塑料构成的基底的组件，在该组件中，多个空心波导以预先确定的布置构造在基底中，由此，空心波导有目的地传导和辐射电磁波。所述空心波导在此相对于污物和侵入的液体、特别是水是敏感的，因为它们可能导致对电磁波的干扰。在被填充以空气的开放的空心波导中，液化可能导致非期望的水的侵入。此外，由水引起的空心波导内壁金属层腐蚀可能影响功能性。这最终可能使空心波导组件不可用并且引起传感器功能故障。
已知传感器壳体中的压力均衡元件作为防结露保护。然而，在快速的温度变化的情况下，常常不能在短时间内实现湿度均衡。特别是因为空心波导组件具有不能忽略的质量，并且因此不能确保传感器中的所有构件均匀受热。
还已知的是，以塑料完全填充空心波导，以便避免液体和固体的一切侵入。然而，塑料可能由于对于电磁波的有限可透过性而导致电磁波损失。
在空心波导天线中设置有天线罩，以保护辐射面免受外部影响，例如碎石、灰尘、水、冰和类似物。天线罩构造为独立的构件，其与空心波导组件分开地布置。因此，必须将天线罩额外地安装在传感器中。
发明内容
在空心波导组件中构造有多个空心波导(也称为空心波导体)。这些空心波导具有预先确定的布置，并且每个空心波导构造为用于将电磁波从源传导到至少一个输出部和/或将电磁波从至少一个输出部传导至接收器。优选，所述电磁波是雷达波，并且该空心波导组件设计为用于雷达传感器。
空心波导至少部分地被填充以泡沫材料。该泡沫材料阻止液体侵入到空心波导中。由此避免空心波导中的结露。附加地因此还提供腐蚀保护。
同时，该空心波导组件具有由泡沫材料构成的天线罩。该天线罩保护空心波导组件的辐射面免受外界影响例如碎石、灰尘、水、冰、化学物质等，和/或免受例如由金属屑、塑料颗粒等引起的污染，并且将空心波导组件或者说空心波导对外密封。
泡沫材料由塑料制造，并且仅很少影响电磁波的透过性，主要是在涉及在雷达范围内的高频波时。在此，透过性与气体(大多情况下是空气)与塑料的比例相关，其中，较少的塑料份额导致较大的透过性。因此对于这些泡沫材料，在电磁波中的损失较小，特别是与完全以塑料填充的空心波导相比。
除上述优点外，这种由以泡沫材料填充的空心波导与由泡沫材料制成的天线罩形成的组合还具有另外的优点：空心波导组件可以以较低的成本制造并且以较少的开销来装配和校准。此外，可以避免天线罩与天线之间的非期望的反射。
此外，由于空心波导中的通过泡沫材料进行的腐蚀保护，所以能够弃用空心波导中的钝化保护层，例如铬化、镍覆层或金覆层。在基底由塑料制成的情况下铜覆层是足够的。由此节约制造成本，并且此外提高可靠性。
空心波导组件可以具有多个发射器元件，这些发射器元件在所述多个空心波导中构造为空心波导天线。优选，所述空心波导天线至少部分地被填充以泡沫材料。
优选，天线罩通过泡沫材料的表层来形成。该表层是在泡沫材料的外侧上的具有更大的密度、即更大的塑料份额的区域。由此得出稳定且坚固的泡沫材料，其适合于用作天线罩，并且因此能够耐受外部影响，主要是相对于碎石，并且将空心波导组件或者说空心波导对外密封。表层的厚度根据应用来选择。过厚的表层损害电磁波的透过性。对于雷达波，在表层厚度小于0.1mm的情况下，损失是可忽略的。过薄的表层无法提供针对外界影响的足够保护。
空心波导组件可以至少部分地或完全地被泡沫材料包围，从而该泡沫材料在空心波导组件的外部形成泡沫材料层。在这种情况下，形成天线罩的表层在该泡沫材料层的外侧上形成。该泡沫材料层用作一种壳体，该壳体包围空心波导组件。如果空心波导组件仅部分地被泡沫材料层包围，即该泡沫材料层仅形成部分壳体，则泡沫材料层优选至少在辐射方向上布置，从而在辐射方向上形成天线罩。在这种情况下可行的是，将印刷电路板事后集成到空心波导组件上并且集成到壳体中。为此例如可以在与辐射方向相对置的侧上设置有具有集成的插头的盖子。
替代地也可以设置，仅在空心波导中布置有泡沫材料。形成天线罩的表层则在泡沫材料上在空心波导的至少一个输出部处形成。在此，将空心波导在其中向周围环境敞开的那个区域称为“空心波导的输出部”。表层优选构造在空心波导的空心波导天线中，该表层形成该空心波导的输出部。因此，天线罩在空心波导的输出部处形成，并且空心波导本身被对外密封。
原则上，所述泡沫材料可以是任意类型的泡沫材料。所述泡沫材料优选是闭孔的泡沫材料。因此，孔隙壁是封闭的。闭孔的泡沫材料通过其构造即已阻止液体侵入。主要对于天线罩并且对于上述由泡沫材料层形成的壳体来说，闭孔的泡沫材料是有利的，因为在此还在泡沫材料的表面受损或被刺穿(例如由于碎石或者在装配中)时避免液体侵入。
同样可以使用开孔的泡沫材料，其孔隙壁是开放的。在此，附加地针对所有空心波导开口设置更严密的封闭。
有利地，填充空心波导的泡沫材料和形成天线罩的泡沫材料由具有相同参数的相同物料构成。因此可以将这两种泡沫材料看作共同的泡沫材料。因此，可以在一个工作步骤中将该泡沫材料引入空心波导组件中，并且必要时还在同一工作步骤中形成泡沫材料层。其结果是，提供简单的制造工艺。在此优选，如上所述，天线罩形成为泡沫材料的表层。在此，在表层与其余的泡沫材料之间产生连续的过渡。
填充空心波导的泡沫材料和/或形成天线罩的泡沫材料特别是由热塑性塑料制造。如今，由热塑性塑料形成的泡沫材料可以具有直至95％的气体份额。由此，在电磁波中仅出现少量损失。使用热塑性塑料作为泡沫材料被良好地已知，并且使得能够实现简单的制造。例如可以将聚丙烯(PP)、聚乙烯(PE)和聚氨酯(PU，PUR)及其衍生物用作物料。替代地，填充空心波导的泡沫材料和/或形成天线罩的泡沫材料可以由热固性塑料来制造。由热固性塑料形成的泡沫材料可以制造有直至50％的气体份额。由此，与完全以塑料填充的空心波导相比，在电磁波中的损失约被减半。此外，热固性塑料提供高的耐受性。例如可以将环氧树脂和酚醛树脂用作物料。
所述空心波导组件特别是具有天线层和分布网络层。该天线层具有空心波导的输出部，并且必要时具有空心波导天线，在分布网络层中构造有空心波导的连接。此外，可以设置有另外的层、例如馈送层，该馈送层提供与一个/多个源和/或一个/多个接收器的连接。所述空心波导至少在该天线层中和在该分布网络层中被填充以泡沫材料。在那里，结露和腐蚀导致最大的问题。附加地，空心波导还可以在所述另外的层中、特别是在馈送层中被填充以泡沫材料。
可以设置，空心波导组件的表面在辐射方向上具有结构化。该结构化用于改善泡沫材料的附着并且特别是对于泡沫材料在空心波导组件周围形成泡沫材料层的情况有利。此外，通过该结构化，在制造期间在发泡时确保泡沫材料面式地在表面上分布。附加地可以通过该结构化实现入射到传感器上的电磁波的期望的分散。
即使在此仅针对空心波导组件描述了该泡沫材料用于对空心波导填充泡沫和用于构造天线罩，但也可以将这种技术转用到各个空心波导天线上。
附图说明
在附图中示出并且在以下描述中更详细地阐述本发明的实施例。
图1示出根据本发明的一种实施方式的空心波导组件的剖面图。
图2示出根据本发明的另一实施方式的空心波导组件的剖面图。
具体实施方式
图1和图2分别示出根据本发明的各一种实施方式的空心波导组件1。该空心波导组件具有由金属或金属化塑料形成的基底10。基底10又具有金属化。在基底10中形成用于传导雷达波RW的空心波导12。为更好地传导雷达波RW，空心波导12的内壁同样具有金属化。空心波导组件1分成多个层：在馈送层SE中，空心波导12与未示出的源连接。在分布网络层VE中，空心波导12在源与所设置的辐射位置之间延伸。在天线层AE中，在空心波导12中构造有空心波导天线13，通过该空心波导天线将雷达波RW向周围环境辐射。此外，来自周围环境的雷达波可以通过空心波导天线13被接收并且通过空心波导12被传导给接收器(未示出)。
根据本发明，空心波导12部分地被填充以泡沫材料20。在此，空心波导12主要在天线层AE中被完全填充以泡沫材料20，并且特别是空心波导天线13被完全填充以泡沫材料，以确保没有来自周围环境的湿气能够侵入。在分布网络层VE中，空心波导12也可以具有无泡沫材料的区段。视来自源的雷达波RW的耦入方式而定，空心波导12在馈送层SE中同样被完全填充以泡沫材料20。
在图1中，此外构造有围绕空心波导组件1周围的泡沫材料层21。泡沫材料层21由与空心波导12中的泡沫材料20相同的物料形成并且具有相同的参数。泡沫材料层21可以在制造过程中随泡沫材料20的引入一起构造。基底10的表面具有未示出的结构化，借助该结构化，泡沫材料层21具有更好的保持性。在泡沫材料层21的外侧上、即与空心波导组件1相对置的侧，在泡沫材料中构成表层22。在表层22中泡沫材料是密实的，从而表层22用作空心波导组件1的天线罩。因此，表层22保护空心波导天线13和空心波导组件1的表面免受外部影响，例如碎石、灰尘、水、冰、化学物质或类似物，和/或免受污染，例如由金属屑、塑料颗粒和类似物引起的污染，并且将空心波导12对外密封。泡沫材料层21通过表层22形成围绕空心波导组件1的壳体。在本实施例中，泡沫材料层21不是包围整个空心波导组件1构造。空心波导组件1的背侧、即在馈送层SE上的那侧，是露出的，从而能够在那里将空心波导与印刷电路板连接。
在图2中，直接在空心波导天线13的输出部处在泡沫材料20中构成表层23。表层23是泡沫材料20的密封装置，从而表层23用作空心波导天线13的天线罩。因此，表层23保护空心波导天线13免受外部影响，例如碎石、灰尘、水、冰、化学物质等，和/或免受污染，例如由金属屑、塑料颗粒等引起的污染，并且将空心波导12对外密封。
所描述的泡沫材料20、21是闭孔的泡沫材料，从而表层22、23的损伤不导致湿气能够侵入。将热塑性塑料如聚丙烯(PP)、聚乙烯(PE)和聚氨酯(PU，PUR)及其衍生物用作用于泡沫材料的物料。替代地，将热固性塑料例如环氧树脂或酚醛树脂用作物料。
Claims (9)
1.一种具有多个空心波导(12)的空心波导组件(1)，其特征在于，所述空心波导(12)至少部分地被填充以泡沫材料(20)，并且所述空心波导组件(1)具有由泡沫材料形成的天线罩。
2.根据权利要求1所述的空心波导组件(1)，其特征在于，所述空心波导组件具有多个发射器元件，所述发射器元件在所述多个空心波导(12)中构造为空心波导天线(13)，并且所述空心波导天线(13)至少部分地被填充以泡沫材料。
3.根据权利要求1或2所述的空心波导组件(1)，其特征在于，所述天线罩通过所述泡沫材料的表层(22，23)形成。
4.根据权利要求3所述的空心波导组件(1)，其特征在于，所述空心波导组件(1)至少部分地、在辐射方向上被泡沫材料层(21)包围，并且，形成天线罩的所述表层(22)在所述泡沫材料层(21)的外侧上形成。
5.根据权利要求3所述的空心波导组件(1)，其特征在于，形成天线罩的所述表层(23)在所述空心波导(12)的至少一个输出部处在所述泡沫材料(20)上形成。
6.根据前述权利要求中任一项所述的空心波导组件(1)，其特征在于，填充所述空心波导(12)的泡沫材料(20)和形成天线天线罩的泡沫材料由具有相同参数的相同物料构成。
7.根据前述权利要求中任一项所述的空心波导组件(1)，其特征在于，所述泡沫材料(20，21)由热塑性塑料或热固性塑料制造。
8.根据前述权利要求中任一项所述的空心波导组件(1)，其特征在于，所述空心波导组件(1)至少具有天线层(AE)和分布网络层(VE)，并且所述空心波导(12)至少在所述天线层(AE)中和在所述分布网络层(VE)中被填充以泡沫材料(20)。
9.根据前述权利要求中任一项所述的空心波导组件，其特征在于，所述空心波导组件(1)的表面具有结构化。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication |