CN212694019U

CN212694019U - 一种基于毫米波的雷达传感器

Info

Publication number: CN212694019U
Application number: CN202120282736.8U
Authority: CN
Inventors: 鄢家厚
Original assignee: Sichuan Shuzheng Intelligent Technology Co ltd
Current assignee: Sichuan Shuzheng Intelligent Technology Co ltd
Priority date: 2021-02-02
Filing date: 2021-02-02
Publication date: 2021-03-12
Anticipated expiration: 2031-02-02

Abstract

本实用新型提供了一种基于毫米波的雷达传感器；该雷达传感器包括：壳体，壳体内还设置有：AIP毫米雷达波芯片，封装固定在壳体的一端；电源PCB板，固定在壳体的另一端，电源PCB板与AIP毫米雷达波芯片电连接；温控装置，固定在电源PCB板一侧，温控装置与电源PCB板电连接；本实用新型可以使雷达传感器体积更小，检测距离更远，检测更精准。

Description

一种基于毫米波的雷达传感器

技术领域

本实用新型涉及传感器领域，特别涉及一种基于毫米波的雷达传感器。

背景技术

目前，雷达传感器应用于许多行业，如车辆行业，监控行业等等，通常雷达传感器用于检测自身周围的环境情况，但传统雷达传感器体积太大，且在极端环境下容易导致检测不精准，本实用新型提出一种基于毫米波的雷达传感器，用于解决雷达传感器体积太大，且在极端环境下容易导致检测不精准的问题。

实用新型内容

本实用新型提供一种基于毫米波的雷达传感器，用于解决雷达传感器体积太大，且在极端环境下容易导致检测不精准的问题。

本实用新型提供了一种基于毫米波的雷达传感器，包括壳体，壳体内还设置有：

AIP毫米雷达波芯片，封装固定在壳体的一端；

电源PCB板，固定在壳体的另一端，电源PCB板与AIP毫米雷达波芯片电连接；

温控装置，固定在电源PCB板一侧，温控装置与电源PCB板电连接。

进一步的，AIP毫米雷达波芯片，包括：

CPU；

雷达信号处理基带，雷达信号处理基带与CPU电连接；

集成片内天线，集成片内天线与雷达信号处理基带电连接；

存储芯片，存储存储芯片与CPU电连接；

外设接口，外设接口与片内存储空间电连接。

进一步的，集成片内天线，包括：

TX天线，至少两组，TX天线与雷达信号处理基带电连接；

RX天线，至少两组，RX天线与雷达信号处理基带电连接。

进一步的，AIP毫米雷达波芯片还包括：

集成移相器，集成移相器与集成片内天线电连接。

进一步的，AIP毫米雷达波芯片还包括：

FMCW波形生成器，FMCW波形生成器与片内天线电连接。

进一步的，AIP毫米雷达波芯片还包括：

集成功率饱和检测器，集成功率饱和检测器与雷达信号处理基带电连接。

进一步的，AIP毫米雷达波芯片还包括：

高速ADC，高速ADC与雷达信号处理基带电连接。

进一步的，温控装置还包括：

处理器，处理器安装在电源PCB板一侧；

温度传感器，温度传感器与处理器连接，温度传感器设置在电源PCB板一侧；

加热片，加热片与温度传感器连接，加热片固定在电源PCB板一侧。

进一步的，壳体包括上盖与下盖，上盖设置有固定AIP毫米雷达波芯片的第一凹槽，上盖外部设置有供外设接口通过的方孔，下盖内侧设置有固定电源PCB板和温控装置的第二凹槽；上盖四周设置有卡子，下盖四周设置有与卡子结合的卡扣。

本实用新型具有如下有益效果：

1、通过将雷达天线与毫米雷达波芯片封装在一起形成AIP毫米雷达波芯片，使得信号传输距离变短，从而提高雷达检测效率；

2、通过设计多组TX天线和RX天线，并事先预设好天线角度，使得毫米波雷达传感器的检测距离更远，检测角度更广，检测精度更准；

3、通过设置温控装置，使得本实用新型在温度极低的情况下仍能正常运行，提高毫米波雷达传感器的精度。

本实用新型的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本实用新型而了解。本实用新型的目的和其他优点可通过在所写的说明书、以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。

下面通过附图和实施例，对本实用新型的技术方案做进一步的详细描述。

附图说明

附图用来提供对本实用新型的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本实用新型的实施例一起用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的限制。在附图中：

图1为本实用新型实施例提供的一种基于毫米波的雷达传感器的整体结构示意图；

图2为本实用新型实施例提供的一种基于毫米波的雷达传感器的上盖结构示意图；

图3为本实用新型实施例提供的一种基于毫米波的雷达传感器的AIP毫米雷达波芯片示意图；

图4为本实用新型实施例提供的一种基于毫米波的雷达传感器的集成片内天线示意图；

图5为本实用新型实施例提供的一种基于毫米波的雷达传感器的加热器件结构示意图；

图6为本实用新型实施例提供的一种基于毫米波的雷达传感器的壳体示意图。

图标：1、AIP毫米雷达波芯片；2、电源PCB板；3、温控装置；12、CPU；13、雷达信号处理基带；14、集成片内天线；15、存储芯片；16、外设接口；141、TX天线；142、RX天线；17、集成移相器；18、FMCW波形生成器；19、集成功率饱和检测器；20、高速ADC；31、处理器；32、温度传感器；33、加热片；24、壳体；241、上盖；242、下盖；243、方孔；244、卡子；245、卡扣。

具体实施方式

以下结合附图对本实用新型的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

本实用新型实施例提供了一种基于毫米波的雷达传感器，包括壳体24，壳体24内还设置有：

AIP毫米雷达波芯片1，封装固定在壳体24的一端；

电源PCB板2，固定在壳体24的另一端，电源PCB板2与AIP毫米雷达波芯片1电连接；

温控装置3，固定在电源PCB板2一侧，温控装置3与电源PCB板2电连接；

上述技术方案的工作原理为：设计一套壳体，壳体的外形如图6所示，壳体中设置有AIP毫米雷达波芯片、电源PCB板和温控装置，其中AIP毫米雷达波芯片、电源PCB板在壳体中的位置如图1所示，AIP毫米雷达波芯片为天线芯片封装一体化芯片，AIP毫米雷达波芯片通过内置的雷达天线发射毫米波和接收返回的毫米波，并将接收到的返回毫米信号传输到AIP毫米雷达波芯片内置的雷达信号处理基带上，雷达信号处理基带通过对接收到的返回毫米波信号进行处理，得到周围环境的真实信息，这些信息包括但不限于运动物体的速度，方向，距离和角度，温控装置在极冷环境下为电源PCB板加热；

上述技术方案的有益效果：使用的是毫米波对外检测，可以不受大雾，雨水，光暗等环境因素的影响，并不受极端寒冷的环境影响，提高了毫米波雷达传感器的检测距离与检测精准度。

在一个实施例中，AIP毫米雷达波芯片1，包括：

CPU12；

雷达信号处理基带13，雷达信号处理基带13与CPU12电连接；

集成片内天线14，集成片内天线14与雷达信号处理基带13电连接；

存储芯片15，存储芯片15与CPU12电连接；

外设接口16，外设接口16与存储芯片15电连接；

上述技术方案的工作原理为：如图3所示，AIP毫米雷达波芯片包括CPU、雷达信号处理基带、集成片内天线、存储芯片和外设接口，利用AIP技术，将毫米雷达波芯片与雷达天线进行封装，其中CPU用于对整个芯片进行全局控制，CPU优选型号为MCIMX6D5EYM10AD，集成片内天线发射毫米波与接收毫米波，雷达信号处理基带用于对接收到的毫米波进行雷达信号处理，并将处理后信号的存储到存储芯片中并发送给CPU，CPU根据预设好的逻辑对当前信号进行对应处理，当使用者需要提取雷达传感器获取的内容时通过与存储芯片连接的外设接口获取，存储芯片优选为内存卡；

上述技术方案的有益效果为：将和毫米雷达波芯片与雷达天线进行封装，减少天线与芯片的信号传输距离，使得AIP毫米雷达波芯片中的片内集成天线在对周围环境进行检测时，能够更迅速。

在一个实施例中，集成片内天线14，包括：

TX天线141，至少两组，TX天线141与雷达信号处理基带13电连接；

RX天线142，至少两组，RX天线142与雷达信号处理基带13电连接；

上述技术方案的工作原理为：集成片内天线如图4所示，毫米波信号是以波形扩散，TX天线至少2组，其中TX天线一组用于近点检测，即调整芯片中TX天线发送毫米波的角度，使得发射的毫米波的方向更偏向于靠地一侧，另一组TX天线用于远点检测，即调整芯片中TX天线发射毫米波的角度使其发射的毫米波方向更偏向于天空一侧，RX天线至少两组，分别分为对应TX天线的近点检测与远点检测，用于接收对应TX天线发射却返回的毫米波，通过不同的TX与RX天线对目标物体进行毫米波的发射与接收，确定所测目标当前的距离，形状等，通过越来越多的毫米波返回，通过CPU对毫米波信号的处理确定出目标物体的动作，速度，位置；

上述技术方案的有益效果为：多组TX天线与RX天线使得检测的信息更为精准。

在一个实施例中，AIP毫米雷达波芯片1还包括：

集成移相器17，集成移相器17与集成片内天线14电连接；

上述技术方案的工作原理为：集成移相器，与集成片内天线的TX天线连接，并对TX天线发出的毫米波信号的相位进行调整，使得发射的毫米波信号更强，移相器优选型号为ST-09-E；

上述技术方案的有益效果为：使得AIP毫米波雷达传感器的测量距离更远。

在一个实施例中，AIP毫米雷达波芯片1还包括：

FMCW波形生成器18，FMCW波形生成器18与集成片内天线14电连接；

上述技术方案的工作原理为：FMCW波形生成器与集成片内天线连接，用于对回波信号和发射信号的一部分信号进行相干混频；

上述技术方案的有益效果为：通过对发射信号与回波信号的混频，提高AIP毫米波雷达传感器的测量精度。

在一个实施例中，AIP毫米雷达波芯片1还包括：

集成功率饱和检测器19，集成功率饱和检测器19与集成片内天线14电连接；

上述技术方案的工作原理为：集成功率饱和检测器与RX天线连接，用于对RX天线接收到的返回信号进行检测，集成功率饱和检测器用于检测返回信号的功率是否达到增益饱和或失真；

上述技术方案的有益效果为：提高AIP雷达波芯片的精度。

在一个实施例中，AIP毫米雷达波芯片1还包括：

高速ADC20，高速ADC20与雷达信号处理基带13电连接；

上述技术方案的工作原理为：将雷达信号处理基带中的雷达信号通过高速ADC的数模转换，将转换后的信号发送至CPU进行处理并存入存储芯片以供使用者提取；

上述技术方案的有益效果为：在AIP毫米雷达波芯片中设置高速ADC，有益于快速转变信号，提高雷达测量效率。

在一个实施例中，温控装置3还包括：

处理器31，处理器31安装在电源PCB板2一侧；

温度传感器32，温度传感器32与处理器31连接，温度传感器32设置在电源PCB板2一侧；

加热片33，加热片33与温度传感器32连接，加热片33固定在电源PCB板2一侧；

上述技术方案的工作原理为：如图5所示，温控装置包括处理器、温度传感器和加热片，其中，温度传感器获取电源PCB板的温度信息，温度传感器优选型号为ds18b20，并将温度信息发送至处理器，处理器优选STM32系列的MCU，处理器将温度信息与第一预设温度进行对比，若所述温度信息低于第一预设温度，则处理器发送加热信息至加热片，加热片对电源PCB板进行加热，当处理器获取的温度传感器的温度信息高于第二预设温度时，处理器发送取消加热信息至加热片，加热片停止加热；

上述技术方案的有益效果为：使得AIP毫米雷达波芯片在极端寒冷环境下仍能正常工作，提高AIP毫米雷达波芯片的工作效率。

在一个实施例中，壳体24包括上盖241与下盖242，上盖241设置有固定AIP毫米雷达波芯片1的第一凹槽，上盖241外部设置有供外设接口16通过的方孔243，下盖242内侧设置有固定电源PCB板2和温控装置3的第二凹槽；上盖242四周设置有卡子244，下盖242四周设置有与卡子244结合的卡扣245；

上述技术方案的工作原理为：设计一套壳体，用于放置AIP毫米雷达波芯片、电源PCB板和温控装置3，如图1和图2所示，壳体包括上盖和下盖，上下盖可以通过卡扣和卡子连接，上盖设置有固定AIP毫米雷达波芯片的第一凹槽，下盖设置有固定电源PCB板的第二凹槽，且上盖外侧还设置有供外部接口通过的方孔；

上述技术方案的有益效果为：使得毫米波雷达传感器方便拆卸且不容易自动脱落。

显然，本领域的技术人员可以对本实用新型进行各种改动和变型而不脱离本实用新型的精神和范围。这样，倘若本实用新型的这些修改和变型属于本实用新型权利要求及其等同技术的范围之内，则本实用新型也意图包含这些改动和变型在内。

Claims

1.一种基于毫米波的雷达传感器，其特征在于，包括壳体（24），所述壳体（24）内还设置有：

AIP毫米雷达波芯片（1），封装固定在所述壳体（24）的一端；

电源PCB板（2），固定在所述壳体（24）的另一端，所述电源PCB板（2）与所述AIP毫米雷达波芯片（1）电连接；

温控装置（3），固定在所述电源PCB板（2）一侧，所述温控装置（3）与所述电源PCB板（2）电连接。

2.根据权利要求1所述的一种基于毫米波的雷达传感器，其特征在于，所述AIP毫米雷达波芯片（1），包括：

CPU（12）；

雷达信号处理基带（13），所述雷达信号处理基带（13）与所述CPU（12）电连接；

集成片内天线（14），所述集成片内天线（14）与所述雷达信号处理基带（13）电连接；

存储芯片（15），所述存储芯片（15）与所述CPU（12）电连接；

外设接口（16），所述外设接口（16）与所述存储芯片（15）电连接。

3.根据权利要求2所述的一种基于毫米波的雷达传感器，其特征在于，所述集成片内天线（14），包括：

TX天线（141），至少两组，所述TX天线（141）与所述雷达信号处理基带（13）电连接；

RX天线（142），至少两组，所述RX天线（142）与所述雷达信号处理基带（13）电连接。

4.根据权利要求2所述的一种基于毫米波的雷达传感器，其特征在于，所述AIP毫米雷达波芯片（1）还包括：

集成移相器（17），所述集成移相器（17）与所述集成片内天线（14）电连接。

5.根据权利要求2所述的一种基于毫米波的雷达传感器，其特征在于，所述AIP毫米雷达波芯片（1）还包括：

FMCW波形生成器（18），所述FMCW波形生成器（18）与所述集成片内天线（14）电连接。

6.根据权利要求2所述的一种基于毫米波的雷达传感器，其特征在于，所述AIP毫米雷达波芯片（1）还包括：

集成功率饱和检测器（19），所述集成功率饱和检测器（19）与所述雷达信号处理基带（13）电连接。

7.根据权利要求2所述的一种基于毫米波的雷达传感器，其特征在于，所述AIP毫米雷达波芯片（1）还包括：

高速ADC（20），所述高速ADC（20）与所述雷达信号处理基带（13）电连接。

8.根据权利要求1所述的一种基于毫米波的雷达传感器，其特征在于，所述温控装置（3），包括：

处理器（31），所述处理器（31）安装在所述电源PCB板（2）一侧；

温度传感器（32），所述温度传感器（32）与所述处理器（31）连接，所述温度传感器（32）设置在所述电源PCB板（2）一侧；

加热片（33），所述加热片（33）与所述温度传感器（32）连接，所述加热片（33）固定在所述电源PCB板（2）一侧。

9.根据权利要求1所述的一种基于毫米波的雷达传感器，其特征在于，

所述壳体（24）包括上盖（241）与下盖（242），所述上盖（241）设置有固定所述AIP毫米雷达波芯片（1）的第一凹槽，所述上盖（241）外部设置有供所述外设接口（16）通过的方孔（243），所述下盖（242）内侧设置有固定所述电源PCB板（2）和温控装置（3）的第二凹槽；所述上盖（241）四周设置有卡子（244），所述下盖（242）四周设置有与所述卡子（244）结合的卡扣（245）。