CN207967308U - 一种适用于车载毫米波雷达的宽角度天线罩及天线装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种适用于车载毫米波雷达的宽角度天线罩及天线装置，其中，宽角度天线罩包括罩住天线单元的外壳体以及设置在所述外壳体内的吸波材料层，其中，所述外壳体具有面向所述天线单元的内壁面，且该内壁面上设有与所述天线单元的位置一一对应的凸起，所述吸波材料层开设有用于一一对应地容纳所述凸起的镂空区域。天线装置包括PCB板、设置在该PCB板表面上的天线单元以及上述的适用于车载毫米波雷达的宽角度天线罩。本实用新型可以展宽车载毫米波雷达天线极化垂直方向的波束宽度，提升车载毫米波雷达后向功能的性能，并便于安装在车辆保险杠与防撞梁之间的空隙等狭小空间内。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种适用于车载毫米波雷达的宽角度天线罩及天线装置。
背景技术
在自动驾驶业内，毫米波雷达传感器因为其成本适中、环境适应性强以及远距离探测能力较好而成为主流探测传感器之一。车载毫米波雷达产品的工作频段目前包括24GHz和77GHz。
用于后向功能的车载毫米波雷达主要功能包括盲点检测(BSD)、并线辅助(LCA)、后方横向交通警告(RCTA)等。这几项功能要求覆盖的天线波束宽度有所区别，因此为了能够在一部雷达内覆盖这几项功能，天线单元的方位向波束需要相当的宽度。
天线罩作为雷达的主要附件，其作用之一是保护天线，在保证天线罩透波效果的前提下，防止环境对雷达天线工作状态的影响和干扰。
传统天线罩一般取壁厚为0.5倍波长或其整数倍附近，且内、外壁均为平面。例如，专利《车用雷达装置及其天线罩》(CN102956969A)中公开天线罩即采用了上述设计，因为其分析的理论前提是电磁波垂直入射时采用0.5倍波长可以使得电磁波能量反射最小，透波效果最好。然而，应用于后向功能的车载毫米波雷达天线的波束普遍较宽，因此斜入射能量较大，从而导致反射较强，因此传统的半波长厚度天线罩会导致天线波束被收窄，如图6(图6中横坐标为天线方向图角度，纵坐标为天线方向图增益)中虚线所示，传统天线罩会导致天线装置在±60°的增益下降十分明显，增益下降一般在11dB左右，因此对毫米波雷达的后向应用性能产生较大影响。
为此，现有技术中对这种传统的天线罩进行了结构上的改进，以克服上述问题。例如，专利《天线罩、天线装置及雷达装置》(CN102237571B)中公开了一种拱形的天线罩，以展宽波束，具体可以将波束展宽到24°～26°。然而，这种天线罩的剖面较高，而由于后向功能的汽车毫米波雷达的安装位置在后保险杠与防撞梁之间，空间狭小，因此对于此种设计的天线罩，安装困难。
实用新型内容
为了解决上述现有技术存在的问题，本实用新型旨在提供一种适用于车载毫米波雷达的宽角度天线罩及天线装置，以展宽车载毫米波雷达天线极化垂直方向的波束宽度，提升车载毫米波雷达后向功能的性能，并便于安装在车辆保险杠与防撞梁之间的空隙等狭小空间内。
本实用新型之一所述的一种适用于车载毫米波雷达的宽角度天线罩，其包括罩住天线单元的外壳体，所述天线罩还包括：设置在所述外壳体内的吸波材料层，其中，所述外壳体具有面向所述天线单元的内壁面，且该内壁面上设有与所述天线单元的位置一一对应的凸起，所述吸波材料层开设有用于一一对应地容纳所述凸起的镂空区域。
在上述的适用于车载毫米波雷达的宽角度天线罩中，所述外壳体包括：壁以及围绕所述壁的边缘朝所述天线单元突起的支撑结构，其中，所述壁具有平坦的外壁面以及与该外壁面相对设置的所述内壁面。
在上述的适用于车载毫米波雷达的宽角度天线罩中，所述吸波材料层设置在由所述支撑结构围成的空间内。
在上述的适用于车载毫米波雷达的宽角度天线罩中，所述凸起的厚度d1的取值范围为：0＜d1＜0.5λ，其中，λ为空气波长。
在上述的适用于车载毫米波雷达的宽角度天线罩中，所述凸起的厚度d1为0.4λ。
在上述的适用于车载毫米波雷达的宽角度天线罩中，所述吸波材料层的厚度的取值范围d2为：0＜d2≤0.5λ，其中，λ为空气波长。
本实用新型之二所述的一种适用于车载毫米波雷达的天线装置，其包括：PCB板以及设置在该PCB板表面上的天线单元，所述天线装置还包括：如上所述的适用于车载毫米波雷达的宽角度天线罩，其中：所述外壳体罩设在所述PCB板上方，所述凸起一一对应地正对所述天线单元，且所述吸波材料层与所述PCB板贴合。
在上述的适用于车载毫米波雷达的天线装置中，所述天线单元为覆铜结构形成的天线。
由于采用了上述的技术解决方案，本实用新型的有益效果在于：
1、通过宽角度天线罩的内壁面的赋形达到了展宽车载毫米波雷达天线单元极化垂直方向的波束宽度的效果；相比较于传统天线罩(串馈天线单元极化垂直方向±60°波束宽度的增益下降一般在11dB左右)，应用宽角度天线罩的天线装置的天线单元极化垂直方向±60°波束宽度的增益下降一般在5dB以内。
2、由于宽角度天线罩的赋形结构在内壁面上，其外壁面为平板形状，天线罩外壳体的厚度为0.5～1.5倍波长(对应于77GHz频段天线罩及天线装置的整体厚度为3.9mm～5.8mm)，因此，在天线波束展宽的同时，保证了天线罩的低剖面特性和易共形性，从而便于安装在车辆保险杠与防撞梁之间的空隙等狭小空间。
附图说明
图1是本实用新型一种适用于车载毫米波雷达的宽角度天线罩中外壳体的结构立体图；
图2是本实用新型一种适用于车载毫米波雷达的宽角度天线罩中吸波材料层的结构立体图；
图3是本实用新型中一种适用于车载毫米波雷达的天线装置的结构剖视图；
图4是本实用新型中一种适用于车载毫米波雷达的天线装置的结构透视图；
图5是本实用新型一种适用于车载毫米波雷达的天线装置中PCB板和天线单元的结构示意图；
图6示出了无天线罩、传统的半波长厚度天线罩与本实用新型一种适用于车载毫米波雷达的宽角度天线罩所对应的三种天线方向图的比较情况，其中，横坐标为天线方向图角度，纵坐标为天线方向图增益，点划线表示无天线罩的情况，虚线表示传统天线罩的情况，实线表示本实用新型天线罩的情况。
具体实施方式
下面结合附图，给出本实用新型的较佳实施例，并予以详细描述。
请参阅图1-5，本实用新型之一，即一种适用于车载毫米波雷达的宽角度天线罩，包括：用于罩住天线单元3(在本实施例中，天线单元的数量为3个)的外壳体1以及设置在外壳体1内的吸波材料层2，其中：
外壳体1包括：壁11以及围绕壁11的边缘朝天线单元3突起的支撑结构12，其中，壁11具有平坦的外壁面111以及与该外壁面111相对设置并面向天线单元的内壁面112，且该内壁面112上设有与天线单元3的位置一一对应的凸起113(本实施例中为矩形凸起，且其数量为3个)；
吸波材料层2设置在由支撑结构12围成的空间内，并开设有用于一一对应地容纳凸起113的镂空区域21(在本实施例中，镂空区域21的数量为3个)。
本实用新型之二，即一种适用于车载毫米波雷达的天线装置，包括：上述宽角度天线罩、PCB板4以及设置在PCB板4表面上的天线单元3(在本实施例中，天线单元3为覆铜结构形成的天线)，其中：
宽角度天线罩的外壳体1罩设在PCB板4上方，其凸起113一一对应地正对着天线单元3，且吸波材料层2与PCB板4贴合。
在本实用新型中，宽角度天线罩的外壳体1的外壁面111与外界环境接触，主要起到保护天线装置的作用，其内壁面112对应每个天线单元增设凸起113，从而通过结构的赋形对天线的辐射方向图进行调整，展宽天线的方向图；宽角度天线罩的吸波材料层2围绕凸起113设置并位于外壳体1与天线装置的PCB板4之间，可用于吸收凸起113和内壁面112所带来的反射能量，减少反射能量叠加导致的天线方向图起伏，使得天线远场方向图更为平滑。在本实用新型中，天线装置中的天线单元3配合宽角度天线罩的结构设计成辐射面朝向宽角度天线罩中凸起112的天线，从而使其辐射出的电磁波能量通过凸起113发散，从而使得天线方向图得到了明显展宽。
在本实施例中，外壳体1上表面为平面结构，根据电磁波的在介质分界面的垂直入射时的反射原理，外壳体1的壁11的厚度为0.5倍介质波长或其整数倍；外壳体1的支撑结构12保证了内壁面112距天线装置的PCB板4的距离为0.5倍空气波长。内壁面上的矩形凸起113利用电磁波在介质中的折射原理，将电磁波能量发散，起到展宽波束的效果，其长度和宽度与雷达天线单元的尺寸基本一致，可调参数为凸起113的厚度，其厚度范围根据所需要的波束宽度可以设置为：0＜d1＜0.5λ，其中，d1为凸起113的厚度，λ为空气波长。优选的，当凸起113的厚度从0增厚到0.4λ时，对应天线装置的天线单元3垂直极化方向波束±60°增益下降从11dB提升到5dB。
该吸波材料层2将PCB板4与外壳体1之间除凸起113外的其他空间完全覆盖，其厚度范围为：0＜d2≤0.5λ，其中，d2为吸波材料层2的厚度，λ为空气波长。当吸波材料层3完全填充时(即其厚度为0.5λ时)，天线远场方向图较为平滑(如图6中实线所示)，但是±60°增益下降略大；当吸波材料层2填充较少时，天线远场方向图±60°增益下降较小，但是辐射角度内方向图起伏较大，因此可根据实际应用时对天线方向图的要求进行调整。
在本实施例中，PCB板4可根据雷达的尺寸进行确定，其表面上的天线覆铜结构(即天线单元)可根据所需求的方向图形式进行设计。本实施例中采用微带串馈天线(其他类型的微带天线，例如偶极子天线等也可适用)，该天线结构为微带天线串行形式，其极化方向与串行方向平行。该天线单元所形成的方向图在垂直极化方向形成雷达方位向波束(如图6中点划线所示)。根据雷达的使用要求，希望在垂直极化方向，即在该方向将波束展宽，在本实用新型的天线装置中(无天线罩情况)，宽波束方向±60°的增益下降为8.4dB。另外，本实施例中，PCB板4上设置了3个天线单元3，根据雷达性能需求，可以调整天线单元3的数量。
综上所述，本实用新型通过天线罩的内壁赋形和吸波材料的使用，使得天线罩对天线方向图进行调整，由此展宽车载毫米波雷达串馈天线极化垂直方向波束宽度，从而满足后向功能(BSD、LCA、RCTA)的车载毫米波雷达的宽角度覆盖需求，进而提升了后向功能的车载毫米波雷达主要功能的性能。
以上所述的，仅为本实用新型的较佳实施例，并非用以限定本实用新型的范围，本实用新型的上述实施例还可以做出各种变化。即凡是依据本实用新型申请的权利要求书及说明书内容所作的简单、等效变化与修饰，皆落入本实用新型专利的权利要求保护范围。本实用新型未详尽描述的均为常规技术内容。
Claims (8)
1.一种适用于车载毫米波雷达的宽角度天线罩，其包括罩住天线单元的外壳体，其特征在于，所述天线罩还包括：设置在所述外壳体内的吸波材料层，其中，所述外壳体具有面向所述天线单元的内壁面，且该内壁面上设有与所述天线单元的位置一一对应的凸起，所述吸波材料层开设有用于一一对应地容纳所述凸起的镂空区域。
2.根据权利要求1所述的适用于车载毫米波雷达的宽角度天线罩，其特征在于，所述外壳体包括：壁以及围绕所述壁的边缘朝所述天线单元突起的支撑结构，其中，所述壁具有平坦的外壁面以及与该外壁面相对设置的所述内壁面。
3.根据权利要求2所述的适用于车载毫米波雷达的宽角度天线罩，其特征在于，所述吸波材料层设置在由所述支撑结构围成的空间内。
4.根据权利要求1所述的适用于车载毫米波雷达的宽角度天线罩，其特征在于，所述凸起的厚度d1的取值范围为：0＜d1＜0.5λ，其中，λ为空气波长。
5.根据权利要求4所述的适用于车载毫米波雷达的宽角度天线罩，其特征在于，所述凸起的厚度d1为0.4λ。
6.根据权利要求1所述的适用于车载毫米波雷达的宽角度天线罩，其特征在于，所述吸波材料层的厚度的取值范围d2为：0＜d2≤0.5λ，其中，λ为空气波长。
7.一种适用于车载毫米波雷达的天线装置，其包括：PCB板以及设置在该PCB板表面上的天线单元，其特征在于，所述天线装置还包括：如权利要求1-6中任意一项所述的适用于车载毫米波雷达的宽角度天线罩，其中：所述外壳体罩设在所述PCB板上方，所述凸起一一对应地正对所述天线单元，且所述吸波材料层与所述PCB板贴合。
8.根据权利要求7所述的适用于车载毫米波雷达的天线装置，其特征在于，所述天线单元为覆铜结构形成的天线。
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| CN201820077049.0U CN207967308U (zh) | 2018-01-17 | 2018-01-17 | 一种适用于车载毫米波雷达的宽角度天线罩及天线装置 |
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Cited By (2)
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|---|---|---|---|---|
| CN108400440A (zh) * | 2018-01-17 | 2018-08-14 | 华域汽车系统股份有限公司 | 一种适用于车载毫米波雷达的宽角度天线罩及天线装置 |
| CN112398497A (zh) * | 2019-08-16 | 2021-02-23 | 华为技术有限公司 | 射频装置及射频装置的组装方法 |
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