CN214754153U - 天线罩组件以及雷达 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种天线罩组件以及雷达,所述天线罩组件包括天线和罩设在所述天线上的天线罩,所述天线罩包括罩顶和侧壁,罩顶包括自所述罩顶的中心向所述罩顶的周缘的第一方向上依次设置的主体部、延伸部和调整部,所述主体部对应所述天线设置且所述主体部的下表面为平面,所述延伸部的下表面与所述主体部的下表面呈夹角设置,所述调整部位于所述天线的主瓣区域在所述罩顶上的投影之外;侧壁自所述调整部远离所述延伸部的外周缘向下延伸,用以支撑所述罩顶。本实用新型旨在改善现有天线罩大角度入射时透射率低的问题。
Description
技术领域
本实用新型涉及毫米波雷达技术领域,尤其涉及一种天线罩组件以及雷达。
背景技术
毫米波雷达因其尺寸小、成本低、空间分辨率高等特性,在汽车ADAS系统(先进驾驶辅助系统)中已被较为广泛的使用。
目前民用车载市场上的毫米波雷达的天线罩多为平面结构。平面结构的天线罩在电性能方面存在以下缺点:1、电磁波在大角度入射时透射率急剧降低,导致大角度的天线方向图增益迅速下降;2、电磁波的大角度入射使电磁波在天线罩中反射次数增多,导致天线方向图可能出现剧烈的波纹起伏。这就使得毫米波雷达在处于BSD(盲点监测系统)和并肩超车等特殊场景时,容易产生目标点丢失、作用距离弱等问题。
实用新型内容
本实用新型的主要目的在于提出一种天线罩组件以及雷达,旨在改善现有天线罩大角度入射时透射率低的问题。
为实现上述目的,本实用新型提供一种天线罩组件,所述天线罩组件包括天线和罩设在所述天线上的天线罩,所述天线罩包括:
罩顶,包括自所述罩顶的中心向所述罩顶的周缘的第一方向上依次设置的主体部、延伸部和调整部,所述主体部对应所述天线设置且所述主体部的下表面为平面,所述延伸部的下表面与所述主体部的下表面呈夹角设置,所述调整部位于所述天线的主瓣区域在所述罩顶上的投影之外;以及,
侧壁,自所述调整部远离所述延伸部的外周缘向下延伸,用以支撑所述罩顶。
可选地,所述罩顶具有过所述中心位置的中心轴;
所述主体部的周缘上的一点与所述中心位置的连线和所述中心轴的最大夹角α0满足:10°≤α0≤50°。
可选地,所述主体部的厚度D为:
其中,λ0为所述天线发射的电磁波在自由空间内的波长;
εr为所述罩顶的材料的相对介电常数;
n为正整数。
可选地,所述中心位置到所述主体部的下表面的中心的距离d0为:
其中,λ0为所述天线发射的电磁波在自由空间内的波长;
ε0为自由空间的相对介电常数;
n为正整数。
可选地,所述延伸部包括k个延伸单元,k个所述延伸单元沿所述第一方向设置,其中,k为正整数。
可选地,各所述延伸单元的下表面为平面。
可选地,设定沿所述第一方向设置的k个所述延伸单元的编号依次为1、2……k;
设定所述主体部的周缘上的一点与所述中心位置的连线和所述中心轴的最大夹角为α0,编号为k的所述延伸单元的外周缘上的一点与所述中心位置的连线和所述中心轴的最大夹角为αk,所述编号为k的延伸单元具有位于所述延伸单元的内周缘和外周缘之间、且与所述外周缘和所述内周缘等距的中线,所述中心位置到所述中线的距离dk为:
其中,λ0为天线发射的电磁波在自由空间内的波长;
ε0为自由空间的相对介电常数;
n为正整数。
可选地,设定沿所述第一方向设置的k个所述延伸单元的编号依次为1、2……k;
设定所述主体部的周缘上的一点与所述中心位置的连线和所述中心轴的最大夹角为α0,编号为k的所述延伸单元的外周缘上的一点与所述中心位置的连线和所述中心轴的最大夹角为αk,所述主体部的下表面和编号为k的所述延伸单元的下表面的夹角θk为:θk=(αk+αk-1)/2。
可选地,所述调整部的下表面设有凸起;和/或,
所述调整部的下表面设有凹槽;和/或,
所述调整部的下表面至少局部呈平面设置。
此外,本实用新型还提出一种雷达,所述雷达包括天线罩组件,所述天线罩组件包括天线和罩设在所述天线上的天线罩,所述天线罩包括:
罩顶,包括自所述罩顶的中心向所述罩顶的周缘的第一方向上依次设置的主体部、延伸部和调整部,所述主体部对应所述天线设置且所述主体部的下表面为平面,所述延伸部的下表面与所述主体部的下表面呈夹角设置,所述调整部位于所述天线的主瓣区域在所述罩顶上的投影之外;以及,
侧壁,自所述调整部远离所述延伸部的外周缘向下延伸,用以支撑所述罩顶。
本实用新型提出的天线罩,通过在主体部外围设置与之呈夹角的延伸部,减少了电磁波大角度入射时的反射,优化了电磁波大角度入射时的透射情况,改善了雷达方向图的波束宽度;通过在宽波束方向图所关心的最大角度外设置调整部,改善了电磁波在主体部、延伸部以及侧壁之间的反射,起到了优化方向图波纹的作用。
附图说明
图1是本实用新型提出的天线罩组件的第一实施例的示意图;
图2为图1中天线罩组件的局部结构放大图;
图3为使用图1天线罩和常规平面结构天线罩的雷达的方向图增益对比图;
图4本实用新型提出的天线罩组件的第二实施例的示意图;
图5为本实用新型提出的天线罩组件的第三实施例的示意图。
本实用新型目的的实现、功能特点及优点将结合实施例,参照附图做进一步说明。
附图标号说明:
标号 | 名称 | 标号 | 名称 |
100 | 天线罩组件 | 103 | 调整部 |
10 | 天线罩 | 1031 | 凹槽 |
101 | 主体部 | 2 | 侧壁 |
102 | 延伸部 | 20 | 天线 |
102a | 第一延伸单元 | 201 | 中心位置 |
102b | 第二延伸单元 | 202 | 中心轴 |
具体实施方式
下面将结合本实用新型实施例中的附图,对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅仅是本实用新型的一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例,本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本实用新型保护的范围。
需要说明,若本实用新型实施例中有涉及方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后……),则该方向性指示仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等,如果该特定姿态发生改变时,则该方向性指示也相应地随之改变。
另外,若本实用新型实施例中有涉及“第一”、“第二”等的描述,则该“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的,而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此,限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外,全文中出现的“和/或”的含义,包括三个并列的方案,以“A和/或B”为例,包括A方案、或B方案、或A和B同时满足的方案。另外,各个实施例之间的技术方案可以相互结合,但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础,当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在,也不在本实用新型要求的保护范围之内。
鉴于此,本实用新型提出一种雷达,所述雷达包括天线罩组件100,所述天线罩组件100包括天线20和天线罩10。图1至图5为本实用新型提出的天线罩组件100的一实施例。
参阅图1和图2,所述天线罩组件100包括天线20和罩设在所述天线20上的天线罩10,所述天线罩10包括罩顶和侧壁2:所述罩顶包括自所述罩顶的中心向所述罩顶的周缘的第一方向上依次设置的主体部101、延伸部102和调整部103,所述主体部101对应所述天线20设置且所述主体部101的下表面为平面,所述延伸部102的下表面与所述主体部101的下表面呈夹角设置,所述调整部103位于所述天线20的主瓣区域在所述罩顶上的投影之外;所述侧壁2自所述调整部103远离所述延伸部102的外周缘向下延伸,用以支撑所述罩顶。
本实用新型提出的天线罩10,通过在主体部101外围设置与之呈夹角的延伸部102,减少了电磁波大角度入射时的反射,优化了电磁波大角度入射时的透射情况,改善了雷达方向图的波束宽度;通过在宽波束方向图所关心的最大角度外设置调整部103,改善了电磁波在主体部101、延伸部102以及侧壁2之间的反射,起到了优化方向图波纹的作用。
本实施例中,天线罩10罩设在天线20上,以保护天线20,使其免受各种外部影响和冲击等,天线罩10的材质包括PPO塑料、PTFE塑料、PC塑料、PA塑料、ABS塑料、PBT塑料及其改性塑料中的一种或多种。天线罩10包括罩顶和侧壁2,罩顶和侧壁2共同限定出一个向下开口的收容空间,天线20安装在该收容空间内。其中,罩顶位于天线20的上方,从天线20的上侧覆盖天线20,天线20发出的电磁波的接收或发射范围基本上集中在罩顶区域内,具体地,罩顶的形状可以是方形、多边形、圆形、类圆形等,对此,本实用新型不做限制;侧壁2与罩顶的周缘连接,从天线20的侧向覆盖天线20,具体地,侧壁2可以与雷达底壳连接,也可以直接与天线基板连接。罩顶和侧壁2一体成型设置。
罩顶由位于中心的主体部101、围绕主体部101设置的延伸部102以及围绕延伸部102的调整部103构成。罩顶具有中心轴202,该中心轴202过中心位置201且垂直于主体部101的下表面。
主体部101位于天线20的正上方,且其在天线基板上的投影基本覆盖天线20,由于主体部101的位置位于天线20的正上方,其下表面为平面时,电磁波入射透射率高、反射少,且易于加工。主体部101的范围过大时,其边缘区域偏离天线20正上方的位置,电磁波在该区域下表面的入射角变大,导致反射增多,鉴于此,所述主体部101的周缘上的一点与所述中心位置201的连线和所述中心轴202的最大夹角α0满足:10°≤α0≤50°,当10°≤α0≤50°时,主体部101的设计不仅易于加工实现,且能够获得较好的透射效果。需要说明的是,对于主体部101整体形状为非绝对对称的情况,其周缘上的不同的点与中心位置201的连线和中心轴202形成的夹角可能不等,α0是指这些夹角中角度值最大的一个夹角值。
所述主体部101的厚度D满足下述公式:
其中,λ0为所述天线20发射的电磁波在自由空间内的波长,mm;εr为所述罩顶的材料的相对介电常数;n为正整数。也就是说,D为的整数倍,其中,n为1、2、3等正整数,实际加工时,可以根据实际需要进行调整,当D满足该公式时,天线罩10对方向图在波束为±α0角度范围内的整体影响最小。
所述中心位置201到所述主体部101的下表面的中心的距离d0满足下述公式:
其中,λ0为所述天线20发射的电磁波在自由空间内的波长;ε0为自由空间的相对介电常数;n为正整数。当d0满足该公式时,空气层对方向图在波束为±α0角度范围内的影响最小,而且不影响天线20的独立设计。其中,自由空间介质为空气时,ε0为1;n为1、2、3等正整数,实际加工时,可以根据实际需要进行调整。
所述延伸部102包括k个延伸单元,k个所述延伸单元沿所述第一方向设置,其中,k为正整数。设置多个延伸单元能够使得主体部101和延伸部102的整体形状更接近于球面罩,不仅能够使方向图波纹减少,还能大幅度改善大角度增益。参阅图4,本实施例中,延伸单元设有两个,各所述延伸单元具有靠近所述主体部101的内周缘和远离所述主体部101的外周缘,其中,第一延伸单元102a自主体部101的周缘沿第一方向延伸出,且围绕主体部101设置,第二延伸单元102b自第一延伸单元102a的外周缘沿第一方向延延伸出,且围绕第一延伸单元102a设置。
具体地,各所述延伸单元的下表面为平面,相较其他面形态,平面加工难度更低,且足以满足减少方向图波纹,改善大角度增益的需求。
此外,设定沿所述第一方向设置的k个所述延伸单元的编号依次为1、2……k;设定所述主体部101的周缘上的一点与所述中心位置201的连线和所述中心轴202的最大夹角为α0,编号为k的所述延伸单元的外周缘上的一点与所述中心位置201的连线和所述中心轴202的最大夹角为αk,所述编号为k的延伸单元具有位于所述延伸单元的内周缘和外周缘之间、且与所述外周缘和所述内周缘等距的中线(中线是指在该延伸单元在自中心到边缘的方向上的中点的集合),所述中心位置到所述中线的距离dk为:
其中,λ0为天线20发射的电磁波在自由空间内的波长;ε0为自由空间的相对介电常数;n为正整数。当dk满足该公式时,空气层对方向图在波束为±αk-αk-1角度范围内的影响最小,而且不影响天线20的独立设计。
此外,所述主体部101的下表面和编号为k的所述延伸单元的下表面的夹角θk为:θk=(αk+αk-1)/2,当θk满足该公式时,所述延伸单元下表面的垂直方向是该区域电磁波传播角度范围的中值,一定程度上可最大化透射率,保证天线20的宽波束方向图在此角度范围不畸变。具体地,以图4所示的第二实施例为例,主体部101的下表面和第一延伸单元102a的下表面的夹角θ1为:θ1=(α1+α0)/2;主体部101的下表面和第一延伸单元102a的下表面的夹角θ1为:θ1=(α1+α2)/2。
此外,编号为k的所述延伸单元的厚度Dk满足下述公式:
其中,λ0为所述天线20发射的电磁波在自由空间内的波长,mm;εr为所述罩顶的材料的相对介电常数;n为正整数。当Dk满足该公式时,天线罩对方向图在波束为±αk-αk-1角度范围内的整体影响最小。
此外,主体部101和延伸部102的上表面可以为平面,也可以为斜面,本实用新型对此不做限制。
此外,调整部103的设置改善了电磁波在主体部101、延伸部102以及侧壁2之间的反射,起到了优化方向图波纹的作用。调整部103的下表面的形状有多种设置方式,其下表面可以设置为至少局部为平面,也可以设置凸起,还可以设置凹槽1031,且凸起和凹槽1031的数量不做限制,通过对其下表面的凹凸设计,不仅能够减少电磁波在主体部101、延伸部102以及侧壁2之间的反射,而且通过规划凸起和凹槽1031的设置位置和数量,能够保证天线20的宽波束性能。具体地,参阅图5,本实施例中,调整部103的下表面呈凹陷设置,形成了一个凹槽1031,且凹槽1031的槽底高于主体部101的下表面,使得调整部103与延伸部102的连接处形成了呈夹角设置的平直面和朝向背离天线20方向的斜面,这使得天线20在大角度发射的电磁波以小入射角进入天线罩10后,经全反射表面能够以相同的大角度进入空气中,从而保证了天线20的宽波束性能;此外,凹槽1031的设计也使得收容空间更大,使得该天线罩10能够容纳较高的器件,在雷达集成电路中的适用性更广。
具体地,为帮助理解上述设计方案,以图1所示的天线罩10为例进行详述。参阅图1,本实施例中,天线罩组件100包括天线20和罩设在天线20上的天线罩10,所述天线罩10包括罩顶和侧壁2。天线罩10通过以PC塑料和ABS塑料为材料开模注塑制得。所述罩顶的相对介电常数εr为2.8,损耗角正切0.006,自由空间的相对介电常数ε0为1.0。设计工作中心频率为78.5GHz的微带贴片天线20,天线20尺寸为1.15mm*1.4mm,天线基板为PTFE板材,且基板尺寸为4mm*4mm。所述天线20发射的电磁波在自由空间的波长λ0为3.82mm。
所述罩顶包括自所述罩顶的中心向所述罩顶的周缘的第一方向上依次设置的主体部101、延伸部102和调整部103,所述延伸部102包括一个延伸单元(即k=1)。设计主体部101的周缘上的一点与中心位置201的连线和中心轴202的最大夹角α0为35°,延伸单元的外周缘上的一点与中心位置201的连线和所述中心轴202的最大夹角α1为90°。所述主体部101对应所述天线20设置且所述主体部101的上、下表面均为平面,所述主体部101与所述天线基板保持平行,所述主体部101的厚度D为2.33mm,所述中心位置201到所述主体部101的下表面的中心的距离d0为2.03mm,主体部101下表面的尺寸为2.84mm*2.84mm,外表面尺寸4.54mm*4.54mm。延伸单元的上、下表面均为平面,该延伸单元的下表面和主体部101的下表面夹角θ1为62.5°,中心位置201到该延伸单元的下表面的中心的距离d1为2.15mm,延伸单元的厚度D1为2.36mm;调整部103的下表面为与天线基板平行的平面,调整部103的厚度为2.36mm。
以传统的平面结构(即罩顶为平行于天线基板的平板结构)的天线罩10为对比,经检测,传统平板天线罩10的12dB波束宽度约为120°,经过对天线罩10分区域处理后的天线罩10的12dB波束宽度约为150°。同时,考察二者在相同宽波束天线20下的方向图并进行对比,结果如图2所示,从图2可以看出,相较传统天线罩10结构,本实施例天线罩10结构能够使宽波束天线20在±75°空间范围内,方向图增益下降不超过12dB。
以上仅为本实用新型的优选实施例,并非因此限制本实用新型的专利范围,凡是利用本实用新型说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换,或直接或间接运用在其他相关的技术领域,均同理包括在本实用新型的专利保护范围内。
Claims (10)
1.一种天线罩组件,其特征在于,包括天线和罩设在所述天线上的天线罩,所述天线罩包括:
罩顶,包括自所述罩顶的中心向所述罩顶的周缘的第一方向上依次设置的主体部、延伸部和调整部,所述主体部对应所述天线设置且所述主体部的下表面为平面,所述延伸部的下表面与所述主体部的下表面呈夹角设置,所述调整部位于所述天线的主瓣区域在所述罩顶上的投影之外;以及,
侧壁,自所述调整部远离所述延伸部的外周缘向下延伸,用以支撑所述罩顶。
2.如权利要求1所述的天线罩组件,其特征在于,所述罩顶具有过所述中心位置的中心轴;
所述主体部的周缘上的一点与所述中心位置的连线和所述中心轴的最大夹角α0满足:10°≤α0≤50°。
5.如权利要求2所述的天线罩组件,其特征在于,所述延伸部包括k个延伸单元,k个所述延伸单元沿所述第一方向设置,其中,k为正整数。
6.如权利要求5所述的天线罩组件,其特征在于,各所述延伸单元的下表面为平面。
8.如权利要求5所述的天线罩组件,其特征在于,设定沿所述第一方向设置的k个所述延伸单元的编号依次为1、2……k;
设定所述主体部的周缘上的一点与所述中心位置的连线和所述中心轴的最大夹角为α0,编号为k的所述延伸单元的外周缘上的一点与所述中心位置的连线和所述中心轴的最大夹角为αk,所述主体部的下表面和编号为k的所述延伸单元的下表面的夹角θk为:θk=(αk+αk-1)/2。
9.如权利要求1所述的天线罩组件,其特征在于,所述调整部的下表面设有凸起;和/或,
所述调整部的下表面设有凹槽;和/或,
所述调整部的下表面至少局部呈平面设置。
10.一种雷达,其特征在于,包括如权利要求1至9任一项所述的天线罩组件。
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CN202121018927.XU Active CN214754153U (zh) | 2021-05-12 | 2021-05-12 | 天线罩组件以及雷达 |
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