CN216771963U - 雷达装置及无人设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型实施例提供了一种雷达装置及无人设备，涉及雷达技术领域。该雷达装置包括发射天线、接收天线以及天线罩。天线罩罩设于发射天线以及接收天线外，天线罩上设置有天线透镜，天线透镜的数量包括两个，两个天线透镜一一对应地设置于发射天线和接收天线的辐射路径上。该雷达装置及无人设备能够使发射天线和接收天线的波束宽度收窄，降低误测几率，提高雷达装置检测的精确性，并且波束收窄能够有效降低噪声，提高信噪比，降低检测难度。

Description

雷达装置及无人设备

技术领域

本实用新型涉及雷达技术领域，具体而言，涉及一种雷达装置及无人设备。

背景技术

相关技术中雷达装置的收发器芯片上所集成收发通道，模拟基带，锁相环，线性调频(FMCW)波形发生器，可以提高集成度的同时降低研发成本。但是，这种相关技术中，雷达装置的收发器芯片上的天线波束宽度过宽，由于宽波束天线的照射范围大，检测到的非目标物体都被认为是误测，从而增大了误测几率，并且宽波束引入大量噪声，导致信噪比降低，加大检测难度。

实用新型内容

本实用新型的目的之一在于提供一种雷达装置及无人设备，其能够使天线波束宽度收窄，降低误测几率，并且波束收窄能够有效降低噪声，提高信噪比，降低检测难度。

本实用新型的实施例是这样实现的：

第一方面，本实用新型实施例提供一种雷达装置，包括：发射天线、接收天线以及天线罩。所述天线罩罩设于所述发射天线以及所述接收天线外，所述天线罩上设置有天线透镜，所述天线透镜的数量包括两个，两个所述天线透镜一一对应地设置于所述发射天线和所述接收天线的辐射路径上。

进一步地，在可选的实施方式中，两个所述天线透镜的表面轮廓均为非球面的曲面。

进一步地，在可选的实施方式中，所述天线透镜的结构参数满足以下公式：

其中，h为所述天线透镜的透镜高度，r为所述天线透镜的底部半径，a为系数，x和y为x-y坐标系的点的坐标，所述x-y坐标系的原点为所述天线透镜的底部中心点，x轴在所述天线透镜的底部平面内，y轴与所述天线透镜的底部平面垂直，x为所述天线透镜上的点的横坐标，x的取值范围为[0，r]，y为所述天线透镜上的点的纵坐标。

进一步地，在可选的实施方式中，所述天线透镜的焦距f为1.95mm±50％，所述天线透镜的透镜高度h为7.8mm±50％，所述天线透镜的底部半径r为7.8mm±50％。

进一步地，在可选的实施方式中，两个所述天线透镜分别为第一天线透镜和第二天线透镜；

所述第一天线透镜设置于所述发射天线的辐射路径上，所述第一天线透镜与所述发射天线的距离等于所述第一天线透镜的焦距；

所述第二天线透镜设置于所述接收天线的辐射路径上，所述第二天线透镜与所述接收天线的距离等于所述第二天线透镜的焦距。

进一步地，在可选的实施方式中，两个所述天线透镜分别为第一天线透镜和第二天线透镜；

所述第一天线透镜设置于所述发射天线的辐射路径上，所述第一天线透镜的中心线与所述发射天线的中心线重合；

所述第二天线透镜设置于所述接收天线的辐射路径上，所述第二天线透镜的中心线与所述接收天线的中心线重合。

进一步地，在可选的实施方式中，所述第一天线透镜的底部和所述第二天线透镜的底部部分重合。

进一步地，在可选的实施方式中，所述天线罩具有相对设置的第一表面和第二表面；

所述发射天线和所述接收天线均设置于所述天线罩设有所述第一表面的一侧；

两个所述天线透镜均凸设于所述第二表面，并向着远离所述发射天线和所述接收天线均的方向凸出。

进一步地，在可选的实施方式中，所述天线罩具有相对设置的第一表面和第二表面；

所述发射天线和所述接收天线均设置于所述天线罩设有所述第一表面的一侧；

两个所述天线透镜均凸设于所述第一表面，并朝向所述发射天线和所述接收天线凸出。

进一步地，在可选的实施方式中，所述第二表面为平面，用于与无人设备的料箱的外壁贴合。

进一步地，在可选的实施方式中，所述雷达装置还包括雷达电路板和雷达外壳；

所述天线罩与所述雷达外壳连接，并共同围成容置空腔；

所述雷达电路板容置于所述容置空腔内，并安装于所述雷达外壳，所述发射天线和所述接收天线均设置于所述雷达电路板上。

第二方面，本实用新型提供一种无人设备，包括如前述实施方式任一项所述的雷达装置。

进一步地，在可选的实施方式中，包括料箱，所述料箱的底部设置有金属件，所述雷达装置设置于所述料箱的顶部，所述雷达装置用于通过检测所述金属件从而判定所述料箱是否空箱。

本实用新型实施例提供的雷达装置及无人设备的有益效果包括：通过在天线罩上设置天线透镜，利用电磁波在天线透镜媒质相速度低于自由空间的原理，将入射电磁波按照相位梯度从天线透镜的中心点开始进行减速，天线透镜输出电磁波使波束收窄，以满足使用需求。并且，通过设置两个天线透镜能够分别对应地对发射天线和接收天线进行波束收窄。因此，本实用新型实施例提供的雷达装置及无人设备能够使发射天线和接收天线波束宽度收窄，降低误测几率，提高雷达装置检测的精确性，并且波束收窄能够有效降低噪声，提高信噪比，降低检测难度。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本实用新型的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1为本实用新型实施例提供的雷达装置所应用的无人设备的结构示意图；

图2为图1中的无人设备的剖切结构示意图；

图3为图2中的III处的局部放大结构示意图；

图4为图2中的IV处的局部放大结构示意图；

图5为本实用新型其中一种实施例提供雷达装置的第一视角的分解结构示意图；

图6为图5中的雷达装置的第二视角的分解结构示意图；

图7为图5中的雷达装置的天线罩的剖切结构示意图；

图8为图5中的雷达装置的天线方向图；

图9为本实用新型另一实施例提供的雷达装置的天线方向图；

图10为本实用新型又一实施例提供雷达装置的第三视角的分解结构示意图；

图11为图10中的雷达装置的第四视角的分解结构示意图；

图12为本实用新型再一实施例提供的雷达装置的天线罩的结构示意图；

图13为图12中的雷达装置的天线方向图。

图标：

1-无人设备；10-雷达装置；20-机体；30-料箱；40-金属件；

111-发射天线；112-接收天线；

120-天线罩；121-天线透镜；1211-第一天线透镜；1212-第二天线透镜；122-第三安装孔；123-第一表面；124-第二表面；125-第五安装孔；

130-雷达电路板；131-第四安装孔；

140-雷达外壳；141-第一安装孔；142-连接柱；143-第二安装孔。

具体实施方式

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本实用新型实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本实用新型的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本实用新型的范围，而是仅仅表示本实用新型的选定实施例。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。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该实用新型产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

此外，术语“水平”、“竖直”等术语并不表示要求部件绝对水平或悬垂，而是可以稍微倾斜。如“水平”仅仅是指其方向相对“竖直”而言更加水平，并不是表示该结构一定要完全水平，而是可以稍微倾斜。

在本实用新型的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

请参阅图1，本实用新型实施例提供了一种雷达装置10，该雷达装置10可选为毫米波雷达，当然也可以采用其他类型的雷达。本实施例中以该雷达装置10为毫米波雷达为例。该雷达装置10可以应用于需要对天线波束进行收窄的场景中，例如可以应用于无人设备1，该无人设备1用于喷洒农药、水分或者其他液体，或者也可以喷撒固态物料。该无人设备1可以是无人车、无人机或无人船等。

其中，该无人车可以在陆地上行走，可以应用于农耕产业中，用于对农作物进行农药喷洒或者水分喷灌等植保作业活动；也可以应用于森林火灾中，用于进行灭火液的喷洒等作业活动中；或者也可以向目标区域喷撒固态物料。

该无人机可以应用于农耕植保作业，对农作物进行喷洒作业，可以喷洒例如农药、水等液体；也可以应用于森林火灾中进行灭火液的喷洒等作业活动中等；或者也可以向目标区域喷撒固态物料。

该无人船可以应用于水上喷洒作业，可以喷洒例如农药、水等液体；或者也可以向目标区域喷撒固态物料。

本实施例中以该无人设备1为无人机且无人机喷撒固态物料为例作具体说明。

请参阅图2-图4，该无人设备1包括机体20和设置于机体20上的料箱30，料箱30用于容置固态物料。料箱30的底部设置有金属件40，雷达装置10设置于料箱30的顶部，雷达装置10可以用于对料箱30内的固态物料的剩余量进行检测，本实施例中，雷达装置10还可以用于通过检测金属件40从而判定所述料箱是否空箱，即确定料箱30中的物料是否已经用完。

需要说明的是，该无人设备1为无人机，则机体20为无人机机身。在其他实施例中，若无人设备1为无人车，则机体20为无人车车身；若无人设备1为无人船，则机体20为无人船船身。

金属件40为设置于料箱30内底部的对毫米波具有较强反射能力的反射物，这样能够增强雷达装置10对药箱底面的检测，从而能够准确得知料箱30是否空箱。在使用完固态物料时，由于金属件40具有较强的波束反射能力，因此雷达装置10接收到的信号相对较强，有利于准确地确定料箱30中的物料是否已经用完。

请参阅图5和图6，本实施例中，雷达装置10包括发射天线111、接收天线112、天线罩120、雷达电路板130和雷达外壳140。其中，天线罩120罩设于发射天线111以及接收天线112外，天线罩120上设置有天线透镜121，天线透镜121的数量包括两个，两个天线透镜121一一对应地设置于发射天线111和接收天线112的辐射路径上。天线罩120与雷达外壳140连接，并共同围成容置空腔。雷达电路板130容置于容置空腔内，并安装于雷达外壳140，发射天线111和接收天线112均设置于雷达电路板130上。

天线透镜121大致呈凸包形状，可选地为实心结构，天线透镜121的表面轮廓可以采用非球面的曲面，当然也可以依需选取特定参数的球面。

请参阅图7，其中，两个天线透镜121的结构参数可以均满足以下公式：

其中，h为天线透镜121的透镜高度，r为天线透镜121的底部半径，a为系数，x和y为x-y坐标系的点的坐标，x-y坐标系的原点o为天线透镜121的底部中心点，x轴在天线透镜121的底部平面内，y轴与天线透镜121的底部平面垂直，x为天线透镜121上的点的横坐标，x的取值范围为[0，r]，y为天线透镜121上的点的纵坐标。

需要说明的是，两个天线透镜121的结构参数满足上述公式，两个天线透镜121可以设置为相同的，也可以根据实际天线性能需要设置为具体参数不同的不同天线透镜121。本实施例中，两个天线透镜121的结构参数相同。

本实施例中，通过设置天线透镜121的材料，使得电磁波在天线透镜121媒质中的速度低于在自由空间的速度，即低于在空气中的速度，从而使天线波束收窄。因此，本实施例中的雷达装置10，通过在天线罩120上设置天线透镜121，利用电磁波在天线透镜121媒质相速度低于自由空间的原理，将入射电磁波按照相位梯度从天线透镜121的底部中心点开始进行减速，天线透镜121输出电磁波使波束收窄，以满足使用需求。并且，通过设置两个天线透镜121能够分别对应地使发射天线111和接收天线112的波束收窄。另外，需要说明的是，设置天线透镜121能够校正天线相位，如果馈源的定向性越强，意味着输出更接近平面波，所以相对来说天线透镜121尺寸可以设置更小，降低对电磁波相位的校正量。

另外，设计了天线透镜121的形状，使得天线透镜121的结构参数满足预设公式，这样，有利于结合天线馈源特性对天线透镜121进行调整，以满足波束收窄、增益提升的需求。由于采用上述公式，相较于半球透镜，除了底面半径r和焦距f外，还引入了透镜高度h和系数a两个结构参数，在进行结构设计时，能够做到更加灵活，可以根据实际需要灵活地控制波束的宽度以及优化副瓣等性能。

因此，本实施例提供的雷达装置10能够使发射天线111和接收天线112波束宽度收窄，降低误测几率，提高雷达装置10检测的精确性，并且波束收窄能够有效降低噪声，提高信噪比，降低检测难度。

为了提高波束收窄的效果，天线透镜121可选地采用ABS材质。为了减少结构冗余，天线透镜121可以与天线罩120一体成型，均可选为ABS材质。

请继续参阅图5和图6，本实施例中，两个天线透镜121分别为第一天线透镜1211和第二天线透镜1212。其中，第一天线透镜1211设置于发射天线111的辐射路径上，第一天线透镜1211与发射天线111间隔设置，第一天线透镜1211与发射天线111之间的距离等于第一天线透镜1211的焦距。第二天线透镜1212设置于接收天线112的辐射路径上，第二天线透镜1212与接收天线112间隔设置，第二天线透镜1212与接收天线112之间的距离等于第二天线透镜1212的焦距。

另外，如需改变任一天线透镜121的焦距，则可以调整相应天线透镜121的位置，例如，可以通过调整第一天线透镜1211的位置与发射天线111之间的距离，实现调整第一天线透镜1211的焦距。又如，可以通过调整第二天线透镜1212与接收天线112之间的距离，实现调整第二天线透镜1212的焦距。

为了能够更加准确地控制天线透镜121的焦距，本实施例中，天线罩120与雷达外壳140可以通过螺丝连接，雷达电路板130与雷达外壳140可以通过螺丝连接，以确保第一天线透镜1211与发射天线111之间的距离以及第二天线透镜1212与接收天线112之间的距离准确。当然，在其他实施例中，天线透镜121和雷达电路板130也可以通过其他连接方式固定于雷达外壳140上，例如可以采用铆钉等。

可选地，雷达外壳140的外周缘设置有第一安装孔141且内壁上凸设有连接柱142，连接柱142上设置有第二安装孔143。天线罩120的外周缘上设置有第三安装孔122，用于通过螺丝等连接件与第一安装孔141连接。雷达电路板130上设置有第四安装孔131，用于通过螺丝等连接件与第二安装孔143连接。雷达外壳140通过天线罩120与料箱30的外壁连接，从而将雷达装置10固定于料箱30。本实施例中，上述的第一安装孔141、第三安装孔122均为多个，第二安装孔143和第四安装孔131均为多个。

本实施例中，发射天线111和接收天线112均设置于雷达电路板130的同一侧面上，且二者相互间隔设置。第一天线透镜1211和第二天线透镜1212均设置天线罩120上，且朝着天线罩120的同一侧向外凸出。第一天线透镜1211的中心线与发射天线111的中心线重合，第二天线透镜1212的中心线与接收天线112的中心线重合。也就是说，第一天线透镜1211的底部中心点与发射天线111的中心点对应，第二天线透镜1212的底部中心点与接收天线112的中心点对应。这样，提高第一天线透镜1211和第二天线透镜1212分别对发射天线111和接收天线112的波束收窄效果。

为了适应发射天线111和接收天线112之间的间距，本实施例中，在发射天线111和接收天线112之间的间距较窄的情况下，第一天线透镜1211的底部和第二天线透镜1212的底部部分重合。需要说明的是，第一天线透镜1211和第二天线透镜1212均向天线罩120的同一侧凸出，且第一天线透镜1211的底部中心点与第二天线透镜1212的底部中心点之间的距离小于第一天线透镜1211的底部半径与第二天线透镜1212的底部半径之和。

天线罩120具有相对设置的第一表面123和第二表面124。其中，发射天线111以及接收天线112设置于天线罩120设有第一表面123的一侧。第一表面123与发射天线111以及接收天线112间隔设置。两个天线透镜121凸设于第二表面124，并向着远离发射天线111以及接收天线112的方向凸出。本实施例中，第一天线透镜1211和第二天线透镜1212均凸设于第二表面124。这样，电磁波可以按照相位梯度从天线透镜121的底部中心点开始进行减速，天线透镜121输出电磁波使波束收窄，以满足使用需求。本实施例中，由于该雷达装置10安装于料箱30的顶部，因此，天线透镜121可以朝向料箱30的底部凸出，以对料箱30底面的金属件40进行检测，增强检测空箱的准确性。

本实施例中，天线透镜121的焦距f为1.95mm±50％，天线透镜121的透镜高度h为7.8mm±50％，天线透镜121的底部半径r为7.8mm±50％。

需要说明的是，在天线透镜121设计过程中，天线透镜121与对应的发射天线111或接收天线112的距离即焦距f以空气中半波长，也即f＝1.95mm，系数可选为0.5、天线透镜121的透镜高度h和底部半径r均以两倍波长作为初始参数，即h和r为7.8mm，并且以初始参数的±50％进行参数优化，优化过程中，在初始数值的基础上对各个结构参数进行±50％区间扫描仿真。在获得的天线方向图中分别观察增益、3dB波束宽度、副瓣电平以及后瓣来评判天线透镜121的性能，直至得出波束宽度满足需求情况下得到尽可能低的副瓣以及后瓣和满足以上条件下更高的增益，即得到满足需求的结构参数。也就是说，两个天线透镜121的结构参数可以为焦距f＝1.95mm±50％，焦距f为0.975mm～2.925mm。透镜高度h和底部半径r均等于7.8mm±50％，即为3.9mm～11.7mm。在此范围内，两个天线透镜121能够在一定程度上实现波束收窄的效果。在此基础上，可根据实际需求，进一步得到各结构参数的具体值，以满足波束收窄效果、副瓣、后瓣、增益等天线性能。

请参阅图8，为本实施例中的雷达装置10的天线方向图，其中纵坐标为归一化方向图后的增益，横坐标为角度。图中曲线B为没有加入天线透镜121的辐射效果，曲线A为本实施例的雷达装置10的辐射效果，其中发射天线111以及接收天线112均为77GHz(空气中半波长约1.95mm)天线，本实施例中两个天线透镜121形状相同，两个天线透镜121的结构参数如下：焦距f为3mm、系数a为0.5、透镜高度h为11mm和底部半径r为10mm。根据附图可知，本实施例中将原本3dB波束宽度约为80°(参见曲线B)收窄至约14°(参见曲线A)，并且达到约10dBi的增益提升，以满足使用需求。

由此可见，本实施例提供的雷达装置10能够使天线波束宽度收窄，降低误测几率，提高雷达装置10检测的精确性，并且波束收窄能够有效降低噪声，提高信噪比，降低检测难度。

请参阅图9，图9为另一实施例提供的雷达装置10的天线方向图，与上述实施例提供的雷达装置10的区别在于天线透镜121的结构参数的具体不同，如有未提及之处可参阅上述实施例。

由于可以按照不同需求设计出不同收窄效果的天线透镜121，对于使用雷达装置10测量固态物料的情况下，由于颗粒状固体非恒定水平状态，让入射波照射区域非平整导致回波没有法向反射，出现回波信号弱的情况，所以可以通过设置合适宽度的波束宽度来避免上述情况。所以设计出让3dB波束宽度收窄至约25°波束宽度的天线透镜121。该实施例中，两个天线透镜121形状相同，仍然可以满足天线透镜121的焦距f为1.95mm±50％，天线透镜121的透镜高度h为7.8mm±50％，天线透镜121的底部半径r为7.8mm±50％。进一步地，天线透镜121的结构参数具体取值如下：焦距f为2mm、系数a为0.25、透镜高度h为6.2mm和底部半径r为7mm。图中纵坐标为归一化方向图后的增益，横坐标为角度。图中曲线D为没有加入天线透镜121的辐射效果，曲线C为本实施例的雷达装置10的辐射效果，其中发射天线111以及接收天线112为77GHz(空气中半波长约1.95mm)天线，根据附图可知，本实施例中将原本3dB波束宽度约为80°(参见曲线D)收窄至约25°(参见曲线C)，并且达到约10dBi的增益提升，以满足使用需求。

请参阅图10和图11，为又一实施例提供的雷达装置10，与上述各实施例提供的雷达装置10相比，区别在于该雷达装置10可以将天线透镜121倒装，如有未提及之处可参阅上述实施例。

该雷达装置10包括发射天线111、接收天线112、天线罩120、雷达电路板130和雷达外壳140。其中，天线罩120罩设于发射天线111以及接收天线112外，天线罩120上设置有天线透镜121，天线透镜121的数量包括两个，两个天线透镜121一一对应地设置于发射天线111以及接收天线112的辐射路径上。天线罩120与雷达外壳140连接，并共同围成容置空腔。雷达电路板130容置于容置空腔内，并安装于雷达外壳140，发射天线111和接收天线112设置于雷达电路板130上。该实施例中，天线罩120与料箱30的外壁连接。

可选地，天线罩120具有相对设置的第一表面123和第二表面124。发射天线111和接收天线112设置于天线罩120设有第一表面123的一侧。天线透镜121凸设于第一表面123，并朝向发射天线111以及接收天线112凸出。其中，第二表面124为平面，用于与无人设备1的料箱30的外壁贴合，以便雷达外壳140与料箱30的外壁连接。

应当理解，天线透镜121朝向发射天线111以及接收天线112凸出，形成倒装结构，能够应对不同的应用场景，拓展雷达装置10的应用范围。另外，第二表面124与料箱30的外壁贴合，连接更为紧密。

该实施例中，可选地，雷达外壳140的外周缘设置有第一安装孔141且内壁上凸设有连接柱142，连接柱142上设置有第二安装孔143。天线罩120的外周缘上设置有第三安装孔122，用于通过螺丝等连接件与第一安装孔141连接。天线罩120的外周缘上还设置有第五安装孔125，第五安装孔125用于通过螺丝等连接件与料箱30的外壁连接。雷达电路板130上设置有第四安装孔131，用于通过螺丝等连接件与第二安装孔143连接。

该实施例中，仍然可以满足天线透镜121的焦距f为1.95mm±50％，天线透镜121的透镜高度h为7.8mm±50％，天线透镜121的底部半径r为7.8mm±50％。可选地，该实施例中，两个天线透镜121的结构参数如下：焦距f为3mm、系数a为0.24、透镜高度h为5mm和底部半径r为6.5mm。能够有效实现天线波束收窄，提高雷达装置10检测的精确性，波束收窄能够有效降低噪声。

请参阅图12，图12为本实用新型再一实施例提供的雷达装置10的天线罩120的结构示意图，该实施例的雷达装置10与上述任一实施例提供的雷达装置10的区别在于，该实施例中两个天线透镜121大小不同。如有未提及之处可参阅上述实施例。

该实施例中，两个天线透镜121的结构参数在满足上述实施例中的公式的情况下，具体取值可以不同，并且仍然可以满足天线透镜121的焦距f为1.95mm±50％，天线透镜121的透镜高度h为7.8mm±50％，天线透镜121的底部半径r为7.8mm±50％。

进一步地，该实施例中，第一天线透镜1211与发射天线111对应，其结构参数可以为：焦距f为3mm、系数a为0.3、透镜高度h为11mm和底部半径r为10mm。第二天线透镜1212与接收天线112对应，其结构参数可以为：焦距f为3mm、系数a为0.3、透镜高度h为5.7mm和底部半径r为7mm。

需要说明的是，在该实施例中，第一天线透镜1211的透镜高度h和底部半径r均大于第二天线透镜1212。当然，在其他实施例中，也可以是第一天线透镜1211的透镜高度h和底部半径r小于第二天线透镜1212，可根据实际需要相应设置。

请参阅图13，图13为图12中的雷达装置10的天线方向图，图中纵坐标为归一化方向图后的增益，横坐标为角度。图中曲线E为第一天线透镜1211的辐射效果，曲线F为本实施例的第二天线透镜1212的辐射效果，根据附图可知，该实施例中第一天线透镜1211将波束宽度收窄至约14°(参见曲线E)，第二天线透镜1212将波束宽度收窄至约25°(参见曲线F)，以满足使用需求。因此，该实施例中能够有效实现天线波束收窄，提高雷达装置10检测的精确性，波束收窄能够有效降低噪声。

综上所述，本实用新型实施例提供的雷达装置10及无人设备1，通过在天线罩120上设置天线透镜121，利用电磁波在天线透镜121媒质相速度低于自由空间的原理，将入射电磁波按照相位梯度从天线透镜121的中心点开始进行减速，天线透镜121输出电磁波使波束收窄，以满足使用需求。并且，通过设置两个天线透镜121能够分别对应地对发射天线111和接收天线112进行波束收窄。另外，设计了天线透镜121的形状，使得天线透镜121的结构参数满足预设公式，这样，有利于结合天线馈源特性对天线透镜121进行调整，以满足波束收窄、增益提升的需求。因此，本实用新型实施例提供的雷达装置10及无人设备1能够使天线波束宽度收窄，降低误测几率，提高雷达装置10检测的精确性，并且波束收窄能够有效降低噪声，提高信噪比，降低检测难度。

以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (13)

1.一种雷达装置，其特征在于，包括：

发射天线；

接收天线；以及，

天线罩，所述天线罩罩设于所述发射天线以及所述接收天线外，所述天线罩上设置有天线透镜，所述天线透镜的数量包括两个，两个所述天线透镜一一对应地设置于所述发射天线和所述接收天线的辐射路径上。

2.根据权利要求1所述的雷达装置，其特征在于，所述天线透镜的表面轮廓为非球面的曲面。

3.根据权利要求1所述的雷达装置，其特征在于，所述天线透镜的结构参数满足以下公式：

其中，h为所述天线透镜的透镜高度，r为所述天线透镜的底部半径，a为系数，x和y为x-y坐标系的点的坐标，所述x-y坐标系的原点为所述天线透镜的底部中心点，x轴在所述天线透镜的底部平面内，y轴与所述天线透镜的底部平面垂直，x为所述天线透镜上的点的横坐标，x的取值范围为[0，r]，y为所述天线透镜上的点的纵坐标。

4.根据权利要求1～3任一项所述的雷达装置，其特征在于，所述天线透镜的焦距f为1.95mm±50％，所述天线透镜的透镜高度h为7.8mm±50％，所述天线透镜的底部半径r为7.8mm±50％。

5.根据权利要求1所述的雷达装置，其特征在于，两个所述天线透镜分别为第一天线透镜和第二天线透镜；

所述第一天线透镜设置于所述发射天线的辐射路径上，所述第一天线透镜与所述发射天线的距离等于所述第一天线透镜的焦距；

所述第二天线透镜设置于所述接收天线的辐射路径上，所述第二天线透镜与所述接收天线的距离等于所述第二天线透镜的焦距。

6.根据权利要求1所述的雷达装置，其特征在于，两个所述天线透镜分别为第一天线透镜和第二天线透镜；

所述第一天线透镜设置于所述发射天线的辐射路径上，所述第一天线透镜的中心线与所述发射天线的中心线重合；

所述第二天线透镜设置于所述接收天线的辐射路径上，所述第二天线透镜的中心线与所述接收天线的中心线重合。

7.根据权利要求5或6所述的雷达装置，其特征在于，所述第一天线透镜的底部和所述第二天线透镜的底部部分重合。

8.根据权利要求1所述的雷达装置，其特征在于，所述天线罩具有相对设置的第一表面和第二表面；

所述发射天线和所述接收天线均设置于所述天线罩设有所述第一表面的一侧；

两个所述天线透镜均凸设于所述第二表面，并向着远离所述发射天线以及所述接收天线的方向凸出。

9.根据权利要求1所述的雷达装置，其特征在于，所述天线罩具有相对设置的第一表面和第二表面；

所述发射天线和所述接收天线均设置于所述天线罩设有所述第一表面的一侧；

两个所述天线透镜均凸设于所述第一表面，并朝向所述发射天线以及所述接收天线凸出。

10.根据权利要求9所述的雷达装置，其特征在于，所述第二表面为平面，用于与无人设备的料箱的外壁贴合。

11.根据权利要求1所述的雷达装置，其特征在于，所述雷达装置还包括雷达电路板和雷达外壳；

所述天线罩与所述雷达外壳连接，并共同围成容置空腔；

所述雷达电路板容置于所述容置空腔内，并安装于所述雷达外壳，所述发射天线和所述接收天线均设置于所述雷达电路板上。

12.一种无人设备，其特征在于，包括如权利要求1-11任一项所述的雷达装置。

13.根据权利要求12所述的无人设备，其特征在于，包括料箱，所述料箱的底部设置有金属件，所述雷达装置设置于所述料箱的顶部，所述雷达装置用于通过检测所述金属件从而判定所述料箱是否空箱。

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