CN218039803U - 一种天线罩及雷达 - Google Patents

Abstract

本申请的实施例公开了一种天线罩及雷达，属于雷达技术领域。天线罩包括罩壳，罩壳包括平坦部和弯折部，平坦部和弯折部连接，以围合成容纳辐射组件的区域；其中，平坦部在第一方向X上具有第一厚度D₁，弯折部具有第二厚度D₂，满足：D₂≥D₁，且第二厚度D₂沿远离所平坦部延伸的方向增大。本申请在天线罩边缘采用不等厚的设计，可以避免辐射零点的产生，并保持方向图相位的线性，从而防止天线罩邻近天线的方向图畸变带来的雷达性能恶化。

Description

一种天线罩及雷达

技术领域

本申请涉及雷达技术领域，特别涉及一种天线罩及雷达。

背景技术

天线罩作为雷达的重要结构部件之一，其可以用于保护雷达的内部电子元件/组件免受外部环境的影响，还可以降低对天线的风载荷等。在常规毫米波雷达天线罩设计中，天线罩边缘往往采用直角或等厚圆弧的方式，分别如图8和图9所示。这种情况下，往往会在邻近天线的方位角50～90°范围内形成一个辐射零点，同时方向图的相位在零点位置发生180°跳变，当零点位于雷达FOV(视场field of view)内时，会造成天线方向图畸变、发射和接收增益降低，噪声增大等，这将严重恶化雷达性能。

实用新型内容

本申请的实施例提供一种天线罩，以解决现有技术中直角或等厚圆弧的天线罩对雷达性能恶化的问题；本申请的另一目的在于提供一种包括上述天线站的雷达。

为了解决上述技术问题，本申请的实施例公开了如下技术方案：

一种天线罩，包括：

罩壳，所述罩壳包括平坦部和弯折部，所述平坦部和所述弯折部连接，以围合成容纳辐射组件的区域；

其中，所述平坦部在第一方向X上具有第一厚度D₁，所述弯折部具有第二厚度D₂，满足：D₂≥D₁，且所述第二厚度D₂沿远离所平坦部延伸的方向增大。

在一些实施例中，所述第二厚度D₂的最小值为D_2min，所述第二厚度D₂的最大值为D_2max，满足：

D_2min＝D₁，且3D₁≤D_2max≤6D₁。

在一些实施例中，所述增大包括线性增大、指数增大或对数增大中的任一种或多种。

在一些实施例中，所述平坦部包括第一电介质层和第二电介质层，所述第一电介质层和所述第二电介质层在所述第一方向X上相对设置，以间隔出第一空腔；所述第一空腔与所述平坦部的对应部分形状匹配。

在一些实施例中，所述弯折部相对于所述平坦部对称设置。

在一些实施例中，还包括：

电阻片，所述电阻片设于所述弯折部内。

在一些实施例中，还包括：

底座，所述底座与所述弯折部连接，所述底座设于所述弯折部远离所述平坦部的一侧。

在一些实施例中，所述平坦部、所述弯折部和所述底座为一体式结构。

在一些实施例中，本申请还提供了一种雷达，包括：辐射组件和天线罩；所述天线罩为上述的天线罩；其中，所述天线罩盖合所述辐射组件。

在一些实施例中，所述辐射组件包括基板和设置在所述基板上的天线阵列，所述基板与所述平坦部平行，所述弯折部包围所述基板，所述天线阵列位于所述平坦部的下方。

上述技术方案中的一个技术方案具有如下优点或有益效果：

与现有技术相比，本申请提供的天线罩，包括：罩壳，罩壳包括平坦部和弯折部，平坦部和弯折部连接，以围合成容纳辐射组件的区域；其中，平坦部在第一方向X上具有第一厚度D₁，弯折部具有第二厚度D₂，满足：D₂≥D₁，且所述第二厚度D₂沿远离所平坦部延伸的方向增大。本申请的天线罩通过控制弯折部的厚度不断增大，可以避免辐射零点的产生，并保持方向图相位的线性，从而防止天线罩邻近天线的方向图畸变带来的雷达性能恶化。本申请在天线罩中还设置电阻片，通过电阻片对腔体中空气加热而产生热量，即可除去恶劣天气下形成在天线罩表面的冰、雪等，提高了雷达在恶劣天气下的使用性能，由于中空的腔体中空气的相对介电常数为1，因此中空的腔体不会对雷达天线阵列的方向图造成显著影响。

可以理解的是，与现有技术相比，本申请实施例提供的雷达可以具有上述天线罩的所有技术特征以及有益效果，在此不再赘述。

附图说明

下面结合附图，通过对本申请的具体实施方式详细描述，将使本申请的技术方案及其它有益效果显而易见。

图1为本申请实施例提供的天线罩的结构示意图；

图2为本申请实施例提供的平坦部的结构示意图；

图3为本申请实施例提供的弯折部结构示意图；

图4为本申请实施例提供的弯折部厚度线性增大的天线罩结构示意图；

图5为本申请实施例提供的辐射组件的结构示意图；

图6为本申请实施例与对比例提供的辐射组件的方位面的仿真图；

图7为本申请实施例与对比例提供的辐射组件的相位面的仿真图；

图8为对比例提供的等厚圆弧天线罩结构示意图；

图9为对比例提供的等厚直角天线罩结构示意图；

附图部件标识如下：

1-罩壳，2-辐射组件，11-平坦部，12-弯折部，13-电阻片，14-底座，21-基板，22-天线阵列，111-第一电介质层，112-第二电介质层，113-第一空腔。

具体实施方式

下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。在本申请的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”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，仅是为了便于描述本申请和简化描述，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申请的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示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一个或者更多个所述特征。在本申请的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

雷达的天线罩应具有足够的机械强度，并且形成天线罩的电介质材料通常对电磁波具有频率选择性。天线罩的构建需要依据雷达的工作频带，需要满足在天线阵列的各个扫描角度上都具有较好的电性能。通常，电磁波的频率越高，电介质材料对之的影响越大，例如，透射率越差、反射率越大。透射率变差可能导致电磁波信号的强度降低，反射率越大导致被天线罩反射回来的电磁波越多，这些反射波与天线阵列辐射的电磁波叠加，会对方向图造成抖动和波纹，这些将严重恶化雷达性能。

图1示意性地示出了根据本实用新型一个实施例的雷达，包括天线罩和辐射组件2；天线罩盖合在辐射组件2上。其中，辐射组件2包括基板21和设置在基板21上的天线阵列22；天线罩包括罩壳1，罩壳1包括平坦部11和弯折部12，平坦部11和弯折部12连接，平坦部11和弯折部12通过连接围合成了容纳辐射组件2的区域，辐射组件2在该区域内，平坦部11位于基板21上方并与基板平行；弯折部12设置有两组，弯折部12沿平坦部11的两侧的端面对称设置，弯折部12包围基板21，使得天线阵列22位于平坦部11的下方。

在一些实施例中，进一步参见图2，平坦部11由内侧向外侧的方向包括第一电介质层111和第二电介质层112，平坦部11的内侧指较为靠近天线阵列22的一侧，外侧指较为远离天线阵列22的一侧；其中，第一电介质层111和第二电介质层112在第一方向X上相对设置，第一方向X为图2中竖直设置的箭头的方向，在第一电介质层111和第二电介质层112之间间隔出第一空腔113，使得平坦部11为具有空腔的中空结构，平坦部11在第一方向X上具有第一厚度D₁；进一步参见图3，弯折部12为实心结构，弯折部12具有第二厚度D₂，第二厚度D₂实际是指弯折部12两条边之间的距离，第一厚度D₁和第二厚度D₂满足：D₂≥D₁，且第二厚度D₂沿远离平坦部11延伸的方向增大。

在一些实施例中，将平坦部11设置为中空结构，中空结构中设置有空气，由于空气的相对介电常数为1，因此中空结构不会对天线方向图造成显著影响，中空结构的设置还可以降低天线罩的整体重量，并提高天线罩的机械性能。

在一些实施例中，当第二厚度D₂沿远离平坦部11延伸的方向增大时，使得弯折部12的厚度不断变化，这种不等厚的结构设计集中在天线罩的边缘处，能够改变电磁波的传播方向，尤其是在罩体内部反射回来的电磁波。因此电磁波之间不会发生干扰，从而不会导致雷达方向性失真，可以避免辐射零点的产生，并保持方向图相位的线性，从而防止天线罩邻近天线的方向图畸变带来的雷达性能恶化。

在一些实施例中，参见图3，第二厚度D₂的最小值为D_2min，第二厚度D₂的最大值为D_2max，满足：D_2min＝D₁，且3D₁≤D_2max≤6D₁；一般而言，天线罩的物理厚度被设置为0.5λg的整数倍，其中λg是从天线辐射的电磁波在罩内的介质波长；平坦部11的所有介质厚度相等，即第一厚度D₁为固定值并设置为0.5λg，则弯折部12的最小厚度等于0.5λg，弯折部12的最大厚度为1.5λg～3λg。

在一些实施例中，第二厚度D₂沿远离第一空腔113延伸的方向增大，增大的方式可以包括线性增大、指数增大或对数增大；其中，线性增大是指满足一次函数趋势的变化，该增大的趋势比较均匀平稳；指数增大是指满足指数函数趋势的变化，该增大的趋势越来越快；对数增大是指满足对数函数趋势的变化，该增大的趋势越来越慢。参见图4，为弯折部12的第二厚度D₂满足线性增大的结构，其中，弯折部12的两条边之间的夹角为θ，θ的范围为5～45°，当θ满足在该范围内时，弯折部12的最小厚度D_2min至弯折部12的最大厚度D_2max满足线性增大的变化趋势。

在一些实施例中，为了满足对天线阵列22电磁波的大范围入射，第一空腔113与所述平坦部11的对应部分形状匹配；且弯折部12相对于平坦部11对称设置。

在一些实施例中，参见图1，天线罩内还设置有电阻片13，电阻片13可以采用PTC(Positive Temperature Coefficient)。电阻片13位于弯折部12内，通过注塑工艺直接将电阻片13嵌入在弯折部12即可，电阻片13起加热作用，电阻片13与电源(未图示)连接时，电阻片13将第一空腔113内的空气加热而产生热量，即可除去恶劣天气下形成在天线罩表面的冰、雪。其中，电阻片13的电源走线可以从天线罩边缘设置，并且电阻片13设置在较宽的天线罩区域，远离天线的孔径区域。如此，电路部分基本嵌入在天线罩内部，减少暴露在外导致的短路等问题。

在一些实施例中，第一电介质层111、第二电介质层112以选择具有较高的密度和强度的电介质材料来形成，例如增强玻璃纤维材质、工程塑料(ASA)、聚氯乙烯(PVC)、聚碳酸酯(PC)、ABS塑料等，以保证天线罩的机械强度。

在一些实施例中，参见图2，第一电介质层111具有第三厚度D₃，第二电介质层112具有第四厚度D₄，第三厚度D₃和第四厚度D₄相等，且第一空腔的厚度大于第三厚度D₃和第四厚度D₄。第一空腔113的厚度同时大于第一电介质层111和第二电介质层112的厚度，通过这样的结构设计使得天线阵列辐射的电磁波在穿过天线罩的过程中，在高介电常数的电介质中行进的路程较短，从而降低电磁波的损耗，可以提高电磁波的透射率并增加带宽。

在一些实施例中，进一步参见图1，天线罩还包括底座14，底座14与弯折部12连接，底座14设于弯折部12远离平坦部11的一侧，底座14与基板21平行，且底座14与天线阵列22中贴片延伸的方向平行，可以在底座14上设置安装孔，从而将天线罩固定在辐射组件2上；在一些实施例中，平坦部11、弯折部12和底座14为一体式结构，可以通过注塑工艺来一体形成天线罩。

在一些实施例中，参见图5，辐射组件2包括基板21和设置在基板21上的天线阵列22，天线阵列22包括自左向右平行排布的发射天线、第一接收天线和第二接收天线。天线阵列22可以采用贴片或其他结构的辐射元件，具体结构以实际设计为准。

对比例

提供一种天线罩，天线罩的结构为如图8所示的等厚圆弧天线罩或如图9所示的等厚直角的天线罩。天线罩与辐射组件的位置关系与本申请实施例相同。

参见图6，采用本申请实施例图4提供的天线罩与对比例图8提供的天线罩分别组装成雷达，并对辐射组件中的方位面进行仿真。其中，图1提供的天线罩材质为工程塑料，介电常数为3.3，第二厚度D₂呈线性增大；图8提供的天线罩材质为工程塑料，介电常数为3.3。由图6可知，相比于对比例，本申请实施例的天线罩与辐射组件之间不会发生干扰，从而不会导致雷达方向性失真，减少如图6中所示的方向图零点。

参见图7，采用本申请实施例图4提供的天线罩与对比例图9提供的天线罩分别组装成雷达，并对辐射组件中的相位面进行仿真。其中，图1提供的天线罩材质为工程塑料，介电常数为3.3，第二厚度D₂呈线性增大；图9提供的天线罩材质为工程塑料，介电常数为3.3。由图7可知，与对比例相比，本申请实施例的天线罩可以保持方向图相位的线性，从而防止天线罩邻近天线的方向图畸变带来的雷达性能恶化。

在一些实施例中，本实施方式的雷达可为毫米波雷达。同超声波、红外和激光雷达等相比，毫米波雷达穿透烟、雾、灰尘的能力更强，具有全天候全天时的特点，因而毫米波雷达广泛应用于汽车、交通、安防、工业、无人飞行器等各种行业和智能设备。通过采用本实施例的天线罩，可以避免辐射零点的产生，并保持方向图相位的线性，从而防止天线罩邻近天线的方向图畸变带来的雷达性能恶化。

在一些实施例中，雷达还可以直接用于可移动平台，雷达与可移动平台的控制系统通信连接，以将检测到的障碍物信息发送至控制系统，控制系统可根据接收到的障碍物信息控制可移动平台的移动，实现可移动平台的避障，可移动平台包括无人飞行器或无人车等。

以上对本申请实施例所提供的一种天线罩及雷达进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本申请的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本申请的技术方案及其核心思想；本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本申请各实施例的技术方案的范围。

Claims (10)

1.一种天线罩，其特征在于，包括：

罩壳(1)，所述罩壳(1)包括平坦部(11)和弯折部(12)，所述平坦部(11)和所述弯折部(12)连接，以围合成容纳辐射组件(2)的区域；

其中，所述平坦部(11)在第一方向X上具有第一厚度D₁，所述弯折部(12)具有第二厚度D₂，满足：D₂≥D₁，且所述第二厚度D₂沿远离所平坦部(11)延伸的方向增大。

2.根据权利要求1所述的一种天线罩，其特征在于，所述第二厚度D₂的最小值为D_2min，所述第二厚度D₂的最大值为D_2max，满足：

D_2min＝D₁，且3D₁≤D_2max≤6D₁。

3.根据权利要求1所述的一种天线罩，其特征在于，所述增大包括线性增大、指数增大或对数增大中的任一种或多种。

4.根据权利要求1所述的一种天线罩，其特征在于，所述平坦部(11)包括第一电介质层(111)和第二电介质层(112)，所述第一电介质层(111)和所述第二电介质层(112)在所述第一方向X上相对设置，以间隔出第一空腔(113)；所述第一空腔(113)与所述平坦部(11)的对应部分形状匹配。

5.根据权利要求4所述的一种天线罩，其特征在于，所述弯折部(12)相对于所述平坦部(11)对称设置。

6.根据权利要求1所述的一种天线罩，其特征在于，还包括：

电阻片(13)，所述电阻片(13)设于所述弯折部(12)内。

7.根据权利要求1所述的一种天线罩，其特征在于，还包括：

底座(14)，所述底座(14)与所述弯折部(12)连接，所述底座(14)设于所述弯折部(12)远离所述平坦部(11)的一侧。

8.根据权利要求7所述的一种天线罩，其特征在于，所述平坦部(11)、所述弯折部(12)和所述底座(14)为一体式结构。

9.一种雷达，其特征在于，包括：辐射组件(2)和天线罩；所述天线罩为权利要求1-8任一项所述的天线罩；其中，所述天线罩盖合所述辐射组件(2)。

10.根据权利要求9所述的一种雷达，其特征在于，所述辐射组件(2)包括基板(21)和设置在所述基板上的天线阵列(22)，所述基板(21)与所述平坦部(11)平行，所述弯折部(12)包围所述基板(21)，所述天线阵列(22)位于所述平坦部(11)的下方。

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