CN212008910U - 雷达传感器 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提供一种雷达传感器，包括：雷达后盖、信号处理电路板、天线载板、天线电路板、雷达前盖、对外连接器；信号处理电路板安装在雷达后盖上，与雷达后盖之间形成数个独立的电磁屏蔽腔体；信号处理电路板下层的各个需要相互间电磁屏蔽的电路分别位于雷达后盖与信号处理板之间各独立的电磁屏蔽腔体内；天线载板安装在信号处理电路板之上，与信号处理电路板之间形成电磁屏蔽腔体；天线载板上层的电路位于信号处理电路板与天线载板之间的电磁屏蔽腔体内；天线载板上开有波导过孔；所述天线电路板安装在天线载板之上，信号处理电路板通过天线载板波导过孔馈电给天线电路板；该雷达传感器可避免内部各电路之间的以及屏蔽外部的电磁干扰。
Description
技术领域
本实用新型涉及毫米波雷达系统技术领域，尤其是一种远距离毫米波雷达传感器。
背景技术
随着汽车安全标准、汽车电子化水平以及人们对驾驶安全需求的不断增长，近几年来，具备主动安全技术的先进驾驶辅助系统（ADAS）技术呈现快速发展的趋势。大多数道路交通事故都是由于人为的错误而发生的，ADAS通过提醒司机注意和帮助他们解决各种问题，可以有效预防并降低交通事故的发生。毫米波雷达作为先进驾驶辅助系统应用中的主要传感器，通过收发电磁波对障碍物的相对速度、距离和角度信息进行探测，可以起到巡航、防撞、辅助变道、盲点检测等作用。
随着汽车电动化和智能化的发展，雷达也越来越普及，与此同时，雷达与车内其他电子零部件之间、雷达与雷达之间、雷达与道路环境等汽车内部、城市道路上的电磁环境将越来越复杂，这些都有可能会降低雷达探测信噪比，导致目标检测的概率降低，同时也会导致受害车辆雷达失去追踪真实目标的能力。目前的毫米波雷达传感器主要是采用信号波形设计避干扰技术，而硬件上无法完全实现外部电磁环境干扰屏蔽，尤其是雷达天线板多为射频芯片和天线阵一体的PCB板，外部信号很容易透过天线罩辐射到天线板上从而干扰雷达系统，随着雷达传感器的激增，雷达将面临无意或有意电磁环境干扰，汽车雷达的探测能力、鲁棒性、抗干扰能力将会严重影响雷达传感器功能的应用。
发明内容
本实用新型的目的在于克服现有技术中存在的不足，提供一种雷达传感器，能够大大降低雷达传感器易受电磁环境干扰的风险。本实用新型采用的技术方案是：
一种雷达传感器，包括：雷达后盖、信号处理电路板、天线载板、天线电路板、雷达前盖、对外连接器；
所述信号处理电路板安装在雷达后盖上，与雷达后盖之间形成数个独立的电磁屏蔽腔体；信号处理电路板下层的各个需要相互间电磁屏蔽的电路分别位于雷达后盖与信号处理电路板之间各独立的电磁屏蔽腔体内；对外连接器固定在雷达后盖上，与信号处理电路板连接；
所述天线载板安装在信号处理电路板之上，与信号处理电路板之间形成电磁屏蔽腔体；天线载板上层的电路位于信号处理电路板与天线载板之间的电磁屏蔽腔体内；天线载板上开有波导过孔；
所述天线电路板安装在天线载板之上，信号处理电路板通过天线载板波导过孔馈电给天线电路板，实现波导耦合背部馈电；
所述雷达前盖与雷达后盖固定密封，使得信号处理电路板、天线载板和天线电路板处于密封腔体内。
进一步地，雷达后盖上安装有防水透气阀。
进一步地，信号处理电路板包括接口电路、信号处理电路、射频前端电路；其中接口电路、信号处理电路设置在信号处理电路板的下层，并分别位于雷达后盖与信号处理电路板之间各独立的电磁屏蔽腔体内；射频前端电路设置在信号处理电路板的上层，位于信号处理电路板与天线载板之间的电磁屏蔽腔体内；天线电路板上设有发射天线和接收天线；对外连接器通过接口电路连接信号处理电路，信号处理电路连接射频前端电路，射频前端电路通过天线载板波导过孔与天线电路板上的发射天线和接收天线分别耦合。
更进一步地，信号处理电路板上的接口电路包括电源及CAN驱动接口电路、以太网/FlexRay接口电路；电源及CAN驱动接口电路、以太网/FlexRay接口电路分别位于雷达后盖与信号处理电路板之间各独立的电磁屏蔽腔体内。
进一步地，射频前端电路包括发射机和接收机；
发射机包括功率放大器PA、频率合成控制器、信号时序控制电路、滤波器和移相器，通过天线载板波导过孔馈电给天线电路板；
接收机包括低噪声放大器LNA、混频器、可调增益放大器VGA、模数转换器，通过天线载板波导过孔与天线电路板耦合。
进一步地，天线电路板的发射天线和接收天线设置在天线电路板的上层，且天线电路板上开有信号过孔。
进一步地，雷达前盖采用透波性能材料。
进一步地，雷达前盖的透波性能材料采用聚对苯二甲酸丁二酯、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯、或聚硫化苯与玻璃纤维混合形成。
进一步地，雷达后盖采用金属材料。
进一步地，天线载板采用金属材料。
本实用新型的优点在于：
1）雷达传感器射频前端电路和信号处理电路采用独立屏蔽设计，既能避免雷达内部射频前端电路和信号处理电路的相互电磁干扰，同时也能有效屏蔽外部的信号干扰，实现雷达硬件电路的完全屏蔽设计。
2）雷达天线采用单独天线电路板，无其他电路，天线设计自由度高，可实现模块化设计；根据不同功能需求雷达传感器只需要直接更换天线，其余电路无需变更，经济性更好。
3）雷达天线采用波导耦合背部馈电形式，可以有效抑制天线微带馈线造成的辐射干扰，天线辐射旁瓣少，效率高；外部的低频率干扰信号也无法通过天线电路板干扰雷达传感器内部其它电路（天线载板的电磁屏蔽作用）。
4）信号处理电路板上下层均与金属屏蔽壳体接触，热传导效率更高，雷达传感器内部热量可以快速导出，电路稳定性更好。
附图说明
图1为本实用新型的结构组成示意图。
图2为本实用新型的电气示意图。
具体实施方式
下面结合具体附图和实施例对本实用新型作进一步说明。
本实用新型的实施例提出一种雷达传感器，包括：雷达后盖100、信号处理电路板200、天线载板300、天线电路板400、雷达前盖500、对外连接器600；
所述信号处理电路板200安装在雷达后盖100上，雷达后盖100采用金属材料，通常可采用铝合金压铸形成；雷达后盖100内设有分隔筋条，信号处理电路板200下层的地线铜箔与雷达后盖100以及分隔筋条接触后，信号处理电路板200与雷达后盖100之间形成数个独立的电磁屏蔽腔体101；信号处理电路板200下层的各个需要相互间电磁屏蔽的电路分别位于雷达后盖100与信号处理电路板200之间各独立的电磁屏蔽腔体内；对外连接器600固定在雷达后盖100上，与信号处理电路板200连接；对外连接器600主要用于雷达传感器的电源供电以及与汽车总线的通信；
所述天线载板300安装在信号处理电路板200之上，通过螺丝302进行固定，天线载板300的下边缘与信号处理电路板200上层的地线铜箔接触，使得天线载板300与信号处理电路板200之间形成电磁屏蔽腔体；天线载板300也采用铝合金等金属材料；天线载板300上层的电路位于信号处理电路板200与天线载板300之间的电磁屏蔽腔体内；
天线载板300上开有波导过孔301；
在一些实施例中，所述天线电路板400粘合在天线载板300之上，信号处理电路板200通过天线载板300波导过孔301馈电给天线电路板400，实现波导耦合背部馈电；
所述雷达前盖500与雷达后盖100通过螺丝501固定密封，使得信号处理电路板200、天线载板300和天线电路板400处于密封腔体内；
在一些实施例中，雷达后盖100上还安装有防水透气阀102，实现雷达传感器内外气压平衡；
在一些实施例中，信号处理电路板200包括接口电路、信号处理电路201、射频前端电路202；其中接口电路、信号处理电路201设置在信号处理电路板200的下层，并分别位于雷达后盖100与信号处理电路板200之间各独立的电磁屏蔽腔体内；射频前端电路202设置在信号处理电路板200的上层，位于信号处理电路板200与天线载板300之间的电磁屏蔽腔体内；天线电路板400上设有发射天线和接收天线；对外连接器600通过接口电路连接信号处理电路201，信号处理电路201连接射频前端电路202，射频前端电路202通过天线载板波导过孔301与天线电路板400上的发射天线和接收天线分别耦合（本实用新型没有采用微带馈线，而是通过波导耦合背部馈电方式进行耦合）；
具体地，信号处理电路板200上的接口电路可包括电源及CAN驱动接口电路203、以太网/FlexRay接口电路204；这些接口电路实现与汽车总线通信控制和车载电源输入；电源及CAN驱动接口电路203、以太网/FlexRay接口电路204分别位于雷达后盖100与信号处理电路板200之间各独立的电磁屏蔽腔体内；
在一些实施例中，信号处理电路201包括雷达信号处理电路、CPU计算平台、接口控制、内存和功能安全电路等；主要用于雷达传感器检测信号及数据计算存储、应用功能实现和安全控制等，实现对目标检测计算和结果输出；
在一些实施例中，射频前端电路202包括发射机和接收机，主要用于雷达电磁波信号的发射和接收控制；发射机包括功率放大器PA、频率合成控制器、信号时序控制电路、滤波器和移相器，通过天线载板300波导过孔301馈电给天线电路板400，实现毫米波雷达发射信号的生成和控制；接收机包括低噪声放大器LNA、混频器、可调增益放大器VGA、模数转换器，通过波导过孔301与天线电路板400耦合，主要用于雷达目标回波信号的接收；发射机和接收机采用同一本振信号源；
在一些实施例中，天线电路板400的发射天线和接收天线设置在天线电路板400的上层，且天线电路板400上开有信号过孔，以实现与信号处理电路板200的耦合；
在一些实施例中，雷达前盖500可采用聚对苯二甲酸丁二酯、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯、或聚硫化苯与玻璃纤维混合形成的透波性能材料；以透过雷达发射信号和雷达目标回波信号。
最后所应说明的是，以上具体实施方式仅用以说明本实用新型的技术方案而非限制，尽管参照实例对本实用新型进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本实用新型的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本实用新型技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本实用新型的权利要求范围当中。
Claims (10)
1.一种雷达传感器，其特征在于，包括：雷达后盖(100)、信号处理电路板(200)、天线载板(300)、天线电路板(400)、雷达前盖(500)、对外连接器(600)；
所述信号处理电路板(200)安装在雷达后盖(100)上，与雷达后盖(100)之间形成数个独立的电磁屏蔽腔体；信号处理电路板(200)下层的各个需要相互间电磁屏蔽的电路分别位于雷达后盖(100)与信号处理电路板(200)之间各独立的电磁屏蔽腔体内；对外连接器(600)固定在雷达后盖(100)上，与信号处理电路板(200)连接；
所述天线载板(300)安装在信号处理电路板(200)之上，与信号处理电路板(200)之间形成电磁屏蔽腔体；天线载板(300)上层的电路位于信号处理电路板(200)与天线载板(300)之间的电磁屏蔽腔体内；天线载板(300)上开有波导过孔(301)；
所述天线电路板(400)安装在天线载板(300)之上，信号处理电路板(200)通过天线载板(300)波导过孔(301)馈电给天线电路板(400)，实现波导耦合背部馈电；
所述雷达前盖(500)与雷达后盖(100)固定密封，使得信号处理电路板(200)、天线载板(300)和天线电路板(400)处于密封腔体内。
2.如权利要求1所述的雷达传感器，其特征在于，
雷达后盖(100)上安装有防水透气阀(102)。
3.如权利要求1所述的雷达传感器，其特征在于，
信号处理电路板(200)包括接口电路、信号处理电路(201)、射频前端电路(202)；其中接口电路、信号处理电路(201)设置在信号处理电路板(200)的下层，并分别位于雷达后盖(100)与信号处理电路板(200)之间各独立的电磁屏蔽腔体内；射频前端电路(202)设置在信号处理电路板(200)的上层，位于信号处理电路板(200)与天线载板(300)之间的电磁屏蔽腔体内；天线电路板(400)上设有发射天线和接收天线；对外连接器(600)通过接口电路连接信号处理电路(201)，信号处理电路(201)连接射频前端电路(202)，射频前端电路(202)通过天线载板波导过孔(301)与天线电路板(400)上的发射天线和接收天线分别耦合。
4.如权利要求3所述的雷达传感器，其特征在于，
信号处理电路板(200)上的接口电路包括电源及CAN驱动接口电路(203)、以太网/FlexRay接口电路(204)；电源及CAN驱动接口电路(203)、以太网/FlexRay接口电路(204)分别位于雷达后盖(100)与信号处理电路板(200)之间各独立的电磁屏蔽腔体内。
5.如权利要求3所述的雷达传感器，其特征在于，
射频前端电路(202)包括发射机和接收机；
发射机包括功率放大器PA、频率合成控制器、信号时序控制电路、滤波器和移相器，通过天线载板波导过孔(301)馈电给天线电路板(400)；
接收机包括低噪声放大器LNA、混频器、可调增益放大器VGA、模数转换器，通过天线载板波导过孔(301)与天线电路板(400)耦合。
6.如权利要求3所述的雷达传感器，其特征在于，
天线电路板(400)的发射天线和接收天线设置在天线电路板(400)的上层，且天线电路板(400)上开有信号过孔。
7.如权利要求1、2或3所述的雷达传感器，其特征在于，
雷达前盖(500)采用透波性能材料。
8.如权利要求7所述的雷达传感器，其特征在于，
雷达前盖的透波性能材料采用聚对苯二甲酸丁二酯、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯、或聚硫化苯与玻璃纤维混合形成。
9.如权利要求1、2或3所述的雷达传感器，其特征在于，
雷达后盖(100)采用金属材料。
10.如权利要求1、2或3所述的雷达传感器，其特征在于，
天线载板(300)采用金属材料。
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