CN218099579U - 用于车辆的雷达天线组件、用于车辆的雷达系统和车辆 - Google Patents

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Abstract

本实用新型涉及用于车辆的雷达天线组件、用于车辆的雷达系统和车辆。车辆的雷达天线组件包括配置成发射和/或接收雷达信号的馈电喇叭以及车辆的金属部件。车辆的金属部件包括弯曲或有小平面的表面部分，并且馈电喇叭被定位成使得弯曲或有小平面的表面部分形成用于馈电喇叭的反射器。

Description

用于车辆的雷达天线组件、用于车辆的雷达系统和车辆
技术领域
本实用新型涉及车辆的雷达天线组件和车辆。
背景技术
安装在车辆上的雷达系统越来越多地用于监视交通空间，尤其是检测交通空间中存在的对象，如其它车辆、行人或静止障碍物。许多高级驾驶员辅助系统(ADAS)(诸如车道偏离警告系统、车道改变辅助系统和主动制动辅助系统)依赖于由雷达系统提供的输入信号。车辆雷达系统对于自主驾驶(AD)应用也是重要的。可以通过将一次雷达信号发射到交通空间中，接收由至少一个对象反射的二次雷达信号并处理二次雷达信号来识别车辆环境中的对象。
通常，汽车雷达系统被提供为包括布置在公共板上的集成雷达电路和雷达天线组件的模块。这种模块的天线孔径和天线增益是有限的。此外，由于这种模块需要多个结构元件，因此制造成本相对较高。由于日益严格的空间限制，具有馈电喇叭和反射器的雷达天线组件难以安装在车辆上。
因此，需要提供易于生产并且具有改进的孔径和增益值的车辆雷达天线组件。
实用新型内容
在一个方面，本实用新型涉及一种车辆的雷达天线组件，该雷达天线组件包括：馈电喇叭，其被配置成发射和/或接收雷达信号；以及车辆的金属部件，其中，车辆的金属部件包括弯曲或有小平面的表面部分，并且馈电喇叭被定位成使得弯曲或有小平面的表面部分形成用于馈电喇叭的反射器。
因此，车辆的金属部件可以至少部分地用作天线反射器。通过将已经存在的车辆结构结合到天线设计中，可以降低材料成本。特别地，可以省略单独的反射器。车辆的金属部件可以具有相对大的尺寸，从而提供大的反射器表面。因此，与雷达构造块相比，雷达天线组件的孔径和增益可以显著地扩展。
雷达天线组件还可以包括以下特征中的一个或更多个：
金属部件可形成车辆的防撞梁、保险杠、立柱或门的至少一部分。馈电喇叭可以固定到车辆的金属部件。在车辆的金属部件的安装状态下，弯曲或有小平面的表面部分可以背对着车辆的中心。弯曲或有小平面的表面部分可以是圆柱形或椭圆形。馈电喇叭可以包括用于馈电喇叭到雷达电路的连接的波导构件，其中，金属部件包括引导波导构件通过的通道。该通道可以位于弯曲的或有小平面的表面部分的中心区域。另选地，该通道可以位于该弯曲的或有小平面的表面部分之外。馈电喇叭可以包括多个单独的天线元件和用于天线元件到雷达电路的相应连接的多个波导构件。波导构件可以被设置在被引导通过通道的公共管道中。各个天线元件可以是波导的输出端。至少两个单独的天线元件可以连接到雷达电路的单独的发射器。金属部件可具有凹部和可插入凹部中的插入构件，其中，插入构件包括弯曲或有小平面的表面部分。
根据一实施方式，金属部件形成车辆的防撞梁、保险杠、立柱或门的至少一部分。通常，这种金属结构已经存在于机动车辆中并且可以用作雷达天线组件的部件。金属部件可具有至少400cm2，特别是至少1000cm2的表面积。相对较大的反射器尺寸增强了雷达天线组件的增益和孔径。
根据另一实施方式，馈电喇叭被固定到车辆的金属部件。
根据另一实施方式，在车辆的金属部件的安装状态下，弯曲或有小平面的表面部分背对车辆的中心，以能够监测车辆的周围。弯曲或有小平面的表面部分可以相对于馈电喇叭凹入。
根据另一实施方式，弯曲或有小平面的表面部分是圆柱形或椭圆形的。弯曲或有小平面的表面部分的形状可以适应应用的要求。馈电喇叭可以位于反射器的焦点区域中。
根据另一实施方式，馈电喇叭包括用于馈电喇叭到雷达电路的连接的波导构件，并且其中，金属部件包括引导波导构件通过的通道。这允许实现特别紧凑的设计。波导可以至少部分地由塑料材料制成。
根据另一实施方式，通道位于弯曲或有小平面的表面部分的中心区域。这便于提供至少基本上对称的束形状。
另选地，该通道可以位于该弯曲或有小平面的表面部分之外。从而简化了馈电喇叭与控制板的连接。
在另一方面，雷达天线组件具有偏置反射器设计。由此使金属部件前方的雷达天线组件所占据的空间最小化。此外，可以增加旁瓣抑制和极化纯度。另选地或附加地，雷达天线组件可以具有Cassegrain设计。
根据另一实施方式，馈电喇叭包括多个单独的天线元件和用于天线元件到雷达电路的相应连接的多个波导构件。因此，可以提供先进的波束控制。
根据另一实施方式，波导构件被设置在被引导通过通道的公共管道中。所述管道保护波导构件并提高组件的稳定性。
根据另一实施方式，各个天线元件是波导的输出端。所述输出端可以根据应用的需要成形。
根据另一个实施方式，至少两个单独的天线元件连接到雷达电路的单独的发射器。因此，可以提供几个发射机信道来实现波束控制。
根据另一个实施方式，该金属部件具有凹部和可插入该凹部中的插入构件，其中，该插入构件包括该弯曲或有小平面的表面部分。雷达系统的制造商可以容易地预先制造包括插入构件的模块，并将该模块交付给车辆的制造商，车辆的制造商将插入构件插入到现有的防撞梁等的凹部中。
在另一方面，本实用新型涉及一种车辆的雷达天线组件，该雷达天线组件包括被配置成发射和/或接收雷达信号的馈电喇叭和金属板构件，其中，该金属板构件包括弯曲或有小平面的表面部分，其中，馈电喇叭被固定至该金属板构件上，使得该弯曲或有小平面的表面部分形成用于馈电喇叭的反射器，并且其中，该金属板构件被配置成用于插入该车辆的金属部件的凹部中。
在另一方面，本实用新型涉及一种车辆的雷达系统，该雷达系统包括如上所述的雷达天线组件和用于生成和/或处理雷达信号的雷达电路，其中，雷达电路被配置用于雷达天线组件的复用操作、多输入多输出(MIMO)操作和/或频率扫描操作。这提供了扩展的波束控制范围。雷达电路可以形成在印刷电路板上。这实现了节省空间的构造。雷达电路可以包括单片微波集成电路(MMIC)。雷达电路可以被布置在附接到车辆的金属部件的壳体中。所述壳体保护雷达电路免受灰尘、飞溅的水等的影响。
在另一方面，本实用新型涉及一种车辆，所述车辆包括底盘、车身和雷达系统，所述雷达系统包括如本文所公开的雷达天线组件，其中，所述金属部件是所述底盘或所述车身的一部分。
附图说明
本文结合以下示意性示出的附图描述了本公开的示例性实施方式和功能：
图1示出了装备有雷达系统的机动车辆。
图2是根据第一实施方式的雷达天线组件的立体图。
图3是根据图2的雷达天线组件的截面侧视图。
图4示出了根据第二实施方式的雷达天线组件。
附图标记列表
11 车辆
13 雷达系统
15 电子处理设备
17 行驶方向
19 交通空间
20 对象
21 一次雷达信号
22 二次雷达信号
25、25、25' 雷达天线组件
27 防撞梁
29 前表面
31 弯曲表面部分
33、33' 馈电喇叭
35 反射器
36 通道
37 天线元件
39 管道
具体实施方式
图1示意性地示出了机动车辆11(也称为主车辆)以及安装到机动车辆11的前部的雷达系统13。雷达系统13连接到电子处理设备15(例如高级驾驶员辅助系统或自主驾驶系统)。在工作时，机动车辆11在例如道路的交通空间19中沿行驶方向17移动。诸如其他车辆、行人或静止障碍物的对象20可以位于交通空间19中。
雷达系统13被配置成将至少一个一次雷达信号21发射到交通空间19中，并且基于由对象20反射的至少一个二次雷达信号22来检测存在于交通空间19中的对象20，如本领域中通常已知的。
根据各种实施方式，雷达系统13包括雷达天线组件25，雷达天线组件25将一次雷达信号21发射到交通空间19中，并且接收由交通空间19中存在的对象20反射的二次雷达信号22。图2和图3中示意性示出的雷达天线组件25被集成在车辆11(图1)的防撞梁27中。可以由钢或其他金属制成的防撞梁27固定地连接到车辆11的车架或车身。例如，防撞梁27可以构造成中空的轮廓。防撞梁27的前表面29包括凹陷形式的弯曲表面部分31。
雷达天线组件25包括馈电喇叭33和反射器35。即，雷达天线组件25是反射器型的。如图所示，反射器35由防撞梁27的弯曲表面部分31形成。根据应用，弯曲表面部分31可以是球形、抛物线形、圆柱形或椭圆形。在图2和图3所示的实施方式中，馈电喇叭33在弯曲表面部分31的中心区域进入反射器35。如图3所示，馈电喇叭33包括指向反射器35的多个天线元件37。天线元件37可以被配置为塑料波导构件(未示出)的端部，其被容纳在公共管道39中并且经由防撞梁27的通道36被引导穿过弯曲表面部分31。对于一些应用，具有单个天线元件37的馈电喇叭可能就足够了。
波导构件连接到雷达系统13的雷达电路(未示出)的发射器和/或接收器。雷达电路可以被配置为生成和处理雷达信号，如通常已知的那样。例如，雷达电路可以被配置为单片微波集成电路(MMIC)。雷达电路可以布置在防撞梁27的腔体中。因此，雷达系统13仅需要很小的安装空间。
防撞梁27可具有凹部和包括弯曲表面部分31的插入构件，其中，插入构件能够插入凹部中。换言之，反射器35可以被配置为插入构件。雷达系统13的制造商可以容易地预先制造包括反射器35的模块，并将该模块交付给车辆11的制造商，车辆11的制造商将反射器35插入防撞梁27的凹部中。
图4示出了根据另一实施方式的雷达天线组件25'。所描绘的雷达天线组件25'具有偏置的反射器配置。如图所示，馈电喇叭33'位于弯曲表面部分31的外侧。由于从侧面照射反射器35，简化了馈电喇叭33与相应控制板的连接。偏置的反射器结构提供了改进的旁瓣抑制和增加的极化纯度。
除了图2至图4所示的配置之外，馈电喇叭33、33'可以在其他位置进入反射器35，以根据需要来调整旁瓣抑制和极化纯度。此外，代替如图2至图4所示的弯曲表面部分31，防撞梁27的有小平面的部分可以形成反射器35。
馈电喇叭33、33'可以以频率扫描模式工作，以仅利用一个发射器来提供大的波束控制范围。通过以相控阵列模式操作包括几个发射器的馈电喇叭33、33'，可以实现进一步的波束控制能力。频率扫描和相控阵列扫描的组合提供了特别大的波束控制范围。所公开的雷达系统13可以呈现大约40dBi的天线增益值。与反射器35的输入端口处的循环器(circulator)相结合，可以实现大约60dB的信噪比。
代替防撞梁27的弯曲表面部分31，车辆11的另一现有车身或框架结构的弯曲表面部分可用作反射器35。因此，弯曲表面部分31例如可以是车辆11的A柱、保险杠或车门的一部分。
车辆11的现有金属结构作为雷达天线组件25、25'的反射器35的使用可以与多种天线类型结合，例如双基地、分组和多输入多输出天线。

Claims (15)

1.一种用于车辆的雷达天线组件，其特征在于，所述雷达天线组件(25、25')包括：
馈电喇叭(33、33')，所述馈电喇叭被配置为发射和/或接收雷达信号；以及
所述车辆(11)的金属部件，
其中，所述车辆(11)的所述金属部件包括弯曲或有小平面的表面部分，并且所述馈电喇叭(33、33')被定位成使得所述弯曲或有小平面的表面部分形成用于所述馈电喇叭(33、33')的反射器(35)。
2.根据权利要求1所述的用于车辆的雷达天线组件，其特征在于，所述金属部件形成所述车辆(11)的防撞梁、保险杠、立柱或车门的至少一部分。
3.根据权利要求1或2所述的用于车辆的雷达天线组件，其特征在于，所述馈电喇叭(33、33')被固定至所述车辆(11)的所述金属部件。
4.根据权利要求1或2所述的用于车辆的雷达天线组件，其特征在于，在所述车辆(11)的所述金属部件的已安装状态下，所述弯曲或有小平面的表面部分背对所述车辆(11)的中心。
5.根据权利要求1或2所述的用于车辆的雷达天线组件，其特征在于，所述弯曲或有小平面的表面部分是圆柱形或椭圆形的。
6.根据权利要求1所述的用于车辆的雷达天线组件，其特征在于，所述馈电喇叭(33、33')包括用于所述馈电喇叭(33、33')到雷达电路的连接的波导构件，并且其中，所述金属部件包括通道(36)，所述波导构件被引导穿过所述通道(36)。
7.根据权利要求6所述的用于车辆的雷达天线组件，其特征在于，所述通道(36)位于所述弯曲或有小平面的表面部分的中心区域中。
8.根据权利要求6所述的用于车辆的雷达天线组件，其特征在于，所述通道(36)位于所述弯曲或有小平面的表面部分之外。
9.根据权利要求6所述的用于车辆的雷达天线组件，其特征在于，所述馈电喇叭(33、33')包括多个单独的天线元件(37)和用于所述天线元件(37)到所述雷达电路的相应连接的多个波导构件。
10.根据权利要求9所述的用于车辆的雷达天线组件，其特征在于，所述多个波导构件被布置在被引导穿过所述通道(36)的公共管道(39)中。
11.根据权利要求9或10所述的用于车辆的雷达天线组件，其特征在于，所述多个单独的天线元件(37)中的至少两个被连接到所述雷达电路的单独发射器。
12.根据权利要求1或2所述的用于车辆的雷达天线组件，其特征在于，所述金属部件具有凹部以及能够插入所述凹部中的插入构件，其中，所述插入构件包括所述弯曲或有小平面的表面部分。
13.一种用于车辆的雷达天线组件，其特征在于，所述雷达天线组件(25、25')包括：
馈电喇叭(33、33')，所述馈电喇叭被配置为发射和/或接收雷达信号；以及
金属板构件，
其中，所述金属板构件包括弯曲或有小平面的表面部分，其中，所述馈电喇叭(33、33')被固定至所述金属板构件，使得所述弯曲或有小平面的表面部分形成用于所述馈电喇叭(33、33')的反射器(35)，并且其中，所述金属板构件被配置成插入所述车辆(11)的金属部件的凹部中。
14.一种用于车辆的雷达系统，其特征在于，所述雷达系统(13)包括根据权利要求1至13中任一项所述的用于车辆的雷达天线组件和生成和/或处理雷达信号的雷达电路，其中，所述雷达电路被配置用于所述雷达天线组件(25、25')的复用操作、多输入多输出MIMO操作和/或频率扫描操作。
15.一种车辆，其特征在于，所述车辆包括底盘、车身和雷达系统(13)，所述雷达系统(13)包括根据权利要求1至13中任一项所述的用于车辆的雷达天线组件，其中，所述金属部件是所述底盘或所述车身的一部分。
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