CN103308906A - 雷达装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种雷达装置。更具体来说，本发明是一种具有一前端结构的雷达装置，减小了雷达装置的大小和部件数量。

Description

雷达装置
技术领域
本发明涉及一种雷达装置。
背景技术
实现用以保护人类的生命和财产的先进汽车安全***的汽车雷达技术在其汽车前侧至后侧的适应性上被逐日提高。
实现这种应用的雷达***使用24GHz和77GHz的超高频波段作为感应信号。最近，为了波束形成以改善角分辨率，在一发射/接收单元电路结构中排列数个接收信道是十分必要的，有时，应用数个发射单元和数个接收单元，以便减少接收信道的数量。
天线和所述发射/接收单元的信道的数量被不可避免地增加，以满足要求。因此，在降低发射/接收电路单元的复杂度和缩小雷达尺寸上存在问题。
为此，为了缩小雷达尺寸并改善超高频电路单元的EMI/EMC性能，配置一传统的雷达装置，使得一超高频基板和一雷达可以被排列在一面上，一超高频基板和一超高频发射/接收电路可以被排列在另一面上。
然而，这种传统的配置必定需要一转换电路，用以将所述天线和发射/接收单元电路之间的电信号转换成一无线电信号和一发射所述无线电信号的波导，这会引起除增大雷达装置尺寸的问题外，还引起恶化良品率和性能的问题。
发明内容
因此，本发明解决了上述发生在现有技术中的问题，并且，本发明的一个目的是提供一种具有一前端结构的雷达装置，其尺寸小，并减少了部件的数量。
本发明的另一个目的是提供一种具有一前端结构的雷达装置，使得所述雷达装置的良品率和性能没有被恶化。
为了达到此目的，提供一种雷达装置，包括：一雷达天线单元，包含一发射天线单元和一接收天线单元；以及一前端印刷电路板（a front end printed circuit board），安装有一信号发射/接收单元。所述信号发射/接收单元被设计成通过所述发射天线发射一信号，并且，在所述发射信号是被环境反射时，通过所述接收天线接收所述发射信号。所述雷达装置具有一前端结构，在所述前端结构中，所述雷达天线单元和所述信号发射/接收单元都排列和安装在所述前端印刷电路板的顶面上。
所述雷达天线单元和信号发射/接收单元可以都排列在所述前端印刷电路板的顶面，并通过一微带线或通过打线结合相互连接。
安装在所述前端印刷电路板顶面上的所述信号发射/接收单元可以通过一信号接收/发射集成电路芯片来实现。
安装在所述前端印刷电路板顶面上的所述信号发射/接收单元可以分别通过一个或多个发射集成电路芯片和一个或多个接收集成电路芯片来实现。
所述雷达装置可以进一步包括一保护构件，该保护构件被设计为覆盖所述信号发射/接收单元并与所述前端印刷电路板耦合，以保护安装在所述前端印刷电路板顶面上的信号发射/接收单元。
所述保护构件形成有一凹槽，所述凹槽作为连接安装在所述前端印刷电路板上的雷达天线单元和信号发射/接收单元的微带线或引线的通道。
所述前端印刷电路板的顶面包括一雷达天线安装部分，用于安装所述雷达天线单元；以及，一发射/接收电路安装部分，用于安装所述发射/接收电路单元。所述保护构件的大小可以不覆盖所述雷达天线安装部分。
所述雷达装置进一步包括一基带电路板，安装在所述前端印刷电路板的底面上，以执行发射/接收控制和模拟信号向数字信号的转换。
所述雷达装置进一步包括：一信号处理印刷电路板，安装有一信号处理电路单元；以及，一基板，具有一与所述前端印刷电路板底面耦合的顶面，和一与所述信号处理印刷电路板顶面耦合的底面。
所述信号发射/接收单元可以安装在所述前端印刷电路板的顶面上，并固定在所述前端印刷电路板的顶面上；或者，安装在所述前端印刷电路板的顶面上，并通过形成于所述前端印刷电路板的一个或多个小孔固定在所述基板的顶面上。
当所述信号发射/接收单元固定在所述基板的顶面上时，所述基板的顶面上形成有一个或多个突起物，以允许所述信号发射/接收单元被固定和安装在所述基板上。
安装在所述前端印刷电路板顶面上的所述雷达天线单元包括一由数个长距离发射阵列天线以及一个或多个短距离发射阵列天线实施的发射天线单元；以及，一由数个接收阵列天线实施的接收天线单元。
所述雷达装置进一步包括一功率分配器，该功率分配器能被控制以向排列在数个发射阵列天线中心的所述长距离发射阵列天线提供高功率，并向其他长距离发射阵列天线提供功率，从而减少提供给靠近排列在两侧的长距离发射阵列天线功率。
如上所述，根据本发明，可以提供一种具有一前端结构的雷达装置100，减小了所述雷达装置的大小和部件数量。
此外，根据本发明，可以提供一种具有一前端结构的雷达装置，抑制了雷达装置的良品率和性能的恶化。
附图说明
通过以下的详细描述和所附附图，本发明的上述及其他物体、特征和优点将是显而易见的，其中：
图1是根据本发明一示范性实施例的雷达装置的方框图；
图2是根据本发明一示范性实施例的雷达装置的分解立体图；
图3是根据本发明另一示范性实施例的雷达装置的分解立体图；
图4举例说明了根据本发明另一示范性实施例的雷达装置中的前端印刷电路板；
图5举例说明了根据本发明另一示范性实施例的雷达装置中的前端印刷电路板，在所述前端印刷电路板上安装有一雷达天线单元和一信号发射/接收单元；
图6举例说明了根据本发明另一示范性实施例的雷达装置中的前端印刷电路板，在所述前端印刷电路板上安装有一雷达天线单元和一信号发射/接收单元；以及，
图7举例说明了根据本发明另一示范性实施例的雷达装置中的前端印刷电路板，在所述前端印刷电路板上安装有一雷达天线单元和一信号发射/接收单元。
具体实施方式
以下，将参考附图，对本发明的示例性实施例进行描述。在以下的描述中，不同附图中显示的相同元件将被标以相同的标号。此外，在以下本发明的描述中，当会造成本发明的主题不清楚时，将会省略对于本文所含的已知功能和构造的详细描述。
此外，当描述本发明的组件时，本文可能使用例如第一、第二、A、B、（a）、（b）之类的术语。这些用语都不用于定义一相应组件的本质、顺序或次序，而仅仅用于区别相应组件与其他组件。应当注意的是，即使在说明书中描述到一组件是“连接”、“耦合”或“加入”至另一组件，在第一和第二组件间也可以“连接”、“耦合”或“加入”一第三组件，尽管所述第一组件可能是被直接连接、耦合或加入所述第二组件。
图1是根据本发明一示范性实施例的雷达装置100的方框图。
请参见图1，根据本发明一示范性实施例的所述雷达装置100可以包括一雷达天线单元111和一前端印刷电路板110，在所述前端印刷电路板110上安装有一信号发射/接收单元112。
所述雷达天线单元111包括一发射天线单元，发射出一感应环境信号；以及，一接收天线单元，在所述发射信号是由环境反射出时，接收所述发射信号。
所述信号发射/接收单元112被设计成通过所述发射天线发射一感应环境信号，并当所述发射信号由环境反射时通过所述接收天线接收所述发射信号。
所述雷达天线单元111和所述信号发射/接收单元112安装在所述前端印刷电路板110上，其中，所述雷达天线单元111和信号发射/接收单元112可以都排列在所述前端印刷电路板110的顶面上，用以提供一前端结构。
就是说，根据本示范性实施例的所述雷达装置100可以具有一前端结构，在所述前端结构中，所述雷达天线单元111和信号发射/接收单元112都排列在所述前端印刷电路板110的同一平面上。
所述雷达天线单元111和信号发射/接收单元112都排列和安装在所述前端印刷电路板110的顶面，其中，所述雷达天线单元111和信号发射/接收单元112可以通过一微带线或通过打线结合的方式相互连接。
安装在所述前端印刷电路板110顶面上的所述信号发射/接收单元111可以实现为一由数个电路器件构成的电路。然而，所述信号发射/接收单元112可以通过一个或两个或多个集成电路芯片而实现，以便确保所述雷达天线单元111和信号发射/接收单元112被排列在所述前端印刷电路板110的同一平面上。
如果所述信号发射/接收单元112是通过一个或两个或多个集成电路芯片而实现，所述信号发射/接收单元112可以表现为一信号接收/发射集成电路芯片，或者，表现为相互分开的一个或多个发射集成电路芯片和一个或多个接收集成电路芯片。
同时，如图1所示的，在根据本示范性实施例的所述雷达装置100中，一被设计为执行一发射/接收控制和模拟数字转换的基带电路板113可以安装在所述前端印刷电路板110的底面。
如图1所示，根据本示范性实施例的所述雷达装置100可以进一步包括一信号处理印刷电路板130，所述信号处理印刷电路板安装有一信号处理电路单元131；以及，一基板120，所述基板的顶面与所述前端印刷电路板110的底面耦合，所述基板的底面与所述信号处理印刷电路板130的顶面耦合。此处，所述基板120是一机械结构，用以组装包含在所述雷达装置100内的组件。
在实践中，所述雷达装置100可以实现为如图2和图3所举例说明的分解立体图。
如图2和图3所示，本示例性实施例的所述雷达装置100可以进一步包括一保护构件210，被设计为覆盖安装在所述前端印刷电路板110顶面上的所述信号发射/接收单元112，并与所述前端印刷电路板110耦合，以便保护所述信号发射/接收单元112。所述保护构件210可以由金属材料制成。
所述保护构件210可以形成有一凹槽211，作为引线的通道，所述引线连接安装在所述前端印刷电路板110上的雷达天线单元111和信号发射/接收单元112。
同时，所述信号发射/接收单元112安装在所述前端印刷电路板110的顶面上，其中，所述信号发射/接收单元112安装的位置可以是，如图2所示的，在所述前端印刷电路110的顶面，或者是，如图3所示的，在所述基板120的顶面。
换句话说，请参见图2，所述信号发射/接收单元112可以安装在所述前端印刷电路板110的顶面上，以固定在所述前端印刷电路板110的顶面上（请见图2中的固定点220）。
此外，请参见图3，所述信号发射/接收单元112可以安装在所述前端印刷电路板110的顶面上，并通过形成于所述前端印刷电路板110上的小孔310固定在所述基板120的顶面上。
请参见图3，当所述信号发射/接收单元112是固定在所述基板120上时，在所述信号发射/接收单元112固定在所述基板120的顶面的点上，形成有突起物320，以便固定和安装所述信号发射/接收单元112。
结合图4，对如上所述的前端印刷电路板100的顶面进行详细描述。
图4举例说明了根据本发明一示范性实施例的雷达装置中的前端印刷电路板110的顶面。
请参见图4，所述前端印刷电路板110的顶面包括一雷达天线安装部分410，用于安装一雷达天线单元111；以及，一发射/接收电路安装部分420，用于安装所述信号发射/接收电路单元112。
所述雷达天线单元111可以分为一发射天线单元和一接收天线单元。因此，所述雷达天线安装部分410可以分为一发射天线单元安装部分411和一接收天线安装部分412。
与此相关的，安装在所述前端印刷电路板110顶面的雷达天线安装部分410上的雷达天线单元111可以包括一实现为数个长距离发射阵列天线和一个或多个短距离发射阵列天线的发射天线单元；以及，一实现为数个接收阵列天线的接收天线单元。
每个所述数个长距离发射阵列天线可以是相同长度，或者，在所述数个长距离发射阵列天线中的一个或多个所述长距离发射阵列天线可以具有不同的长度。
当所述数个长距离发射阵列天线中的一个或多个长距离发射阵列天线具有不同长度时，提供一天线结构：排列在所述数个长距离发射阵列天线中心的所述长距离发射阵列天线具有最长的长度，靠近两侧的其他发射阵列天线的长度递减。
同时，如上所述的保护构件210的尺寸应不覆盖所述雷达天线安装部分。
图5至图7举例说明了所述雷达天线单元111和信号发射/接收单元112在如图4所示的前端印刷电路板110顶面上的排列。
请参见图5至图7，所述雷达天线单元111可以包括一实现为例如十个长距离发射阵列天线4111和例如两个短距离发射阵列天线4112的发射天线单元；以及，一实现为例如十个接收阵列天线4121的接收天线单元；其中，所述发射天线单元和接收天线单元安装在所述前端印刷电路板110顶面的所述雷达天线安装部分410上。
如上描述的，安装在所述前端印刷电路板110顶面的发射/接收电路安装部分420上的所述信号发射/接收单元112可以实现为由数个电路器件构成的电路。然而，所述信号发射/接收单元112可以实现为一个或两个或多个集成电路芯片，以便确保所述雷达天线单元111和信号发射/接收单元112都被排列和安装在所述前端印刷电路板110的同一平面上。
如果所述信号发射/接收单元112是实现为一个或两个或多个集成电路芯片的，所述信号发射/接收单元112可以实现为一信号接收/发射集成电路芯片，或者，分别实现为一个或多个发射集成电路芯片和一个或多个接收集成电路芯片。
在图5中，安装在所述前端印刷电路板110顶面的所述发射/接收电路安装部分420的所述信号发射/接收单元112分别实现为一个发射集成电路芯片510和两个接收集成电路芯片520。
在图6中，安装在所述前端印刷电路板110顶面的所述发射/接收电路安装部分420的所述信号发射/接收单元112分别实现为量个发射集成电路芯片510和一个接收集成电路芯片520。
在图7中，安装在所述前端印刷电路板110顶面的所述发射/接收电路安装部分420的所述信号发射/接收单元112分别实现为一个发射集成电路芯片510和一个接收集成电路芯片520。
同时，请参见图5至图7，所述雷达装置100可以进一步包括一功率分配器530，用于分配和提供发射功率，以根据一由所述接收阵列天线4121输入的接收信号输出信号。
所述功率分配器530可以通过一种方式控制：高功率提供给排列在所述十个长距离发射阵列天线4111中心的所述长距离发射阵列天线，并减少提供给靠近排列在两侧的长距离发射阵列天线的其他长距离发射阵列天线的功率，以便确保在被感应的前端，增强所述天线增益以及增强抑制SLL（side Lobe Level）。
尽管图5至图7举例说明了所述十个长距离发射阵列天线4111具有相同的天线长度，所述十个长距离发射阵列天线4111可以设计为：排列在所述十个长距离发射阵列天线4111中心的所述长距离发射阵列天线具有最长的天线长度，靠近排列在两侧的长距离发射阵列天线的其他长距离发射阵列天线的长度缩短，以便确保在被感应的前端，增强所述天线增益以及增强抑制SLL（side Lobe Level）。
同时，请参见图5至图7，与所述十个长距离发射阵列天线4111，或者，与所述十个长距离发射阵列天线4111以及两个短距离发射阵列天线4112连接的发射集成电路芯片510 可以包括一开关，以选择所述十个长距离发射阵列天线4111和/或两个短距离发射阵列天线4112；或者一电路单元，被设计为为开闭一发射/接收端；以及，一压控振荡器（VCO）。
同时，请参见图5至图7，所述一个或多个与所述十个接收阵列天线4121连接的接收集成电路芯片520可以包括数个混频器以及数个低噪声放大器（LNA）。
如上所述，根据本发明，可以提供一种具有一前端结构的雷达装置100，减小了所述雷达装置的大小和部件数量。
此外，根据本发明，可以提供一种具有一前端结构的雷达装置100，抑制了雷达装置的良品率和性能的恶化。
即使如上所述，本发明一实施例的所述组件被组合成一单一单元或作为一单一单元操作，本发明并不一定限于一实施例。也就是说，在各组件中，一个或多个组件可以被选择性地组合，以作为一个或多个单元。此外，尽管每个组件可以以一独立的硬件实现，一些或所有所述组件可以选择性地相互组合，以至它们可以作为一个或多个具有程式模块的计算机程式，结合一个或多个硬件来实现一些或多个功能。而对于熟悉本发明领域的人员来说，可以较容易地理解代码或部分代码。本发明的实施例可以通过计算机读取计算程式来执行完成，其计算机程式是存储在计算机内、可读的存储介质上。一个磁性记录介质，光学记录介质，载波介质或类似的都可作为存储介质。
此外，由于如“包含”、“包括”和“具有”的术语意味着可能存在一个或多个相应组件，除非有特殊的相反描述，应当理解的是可包含一个或多个其他组件。所有包括一个或多个技术或科学术语具有本领域技术人员通常理解的含义，除非它们没有别的定义。应当理解的是，按词典的定义被常规使用的术语具有一与相关描述的上下文中的含义相同的含义，而不应被理解为一理想的或过于正式的含义，除非其被明确定义在本说明书中。
尽管为了说明的目的而描述了本发明的一较佳实施例，本领域技术人员将理解的是，在不脱离如所附权利要求中公开的本发明的范围和精神下，多种修改、添加或替换是可行的。因此，本发明中公开的实施例是旨在阐述本发明的技术思路的范围，本发明的范围不限于所述实施例。本发明的范围应在所附权利要求的基础上，以一种所述技术思路包含在与属于本发明的权利要求相当的范围内的方式进行解释。

Claims (13)

1. 一种雷达装置，其特征在于，所述雷达装置包括：
一雷达天线单元，包括一发射天线单元和一接收天线单元；以及，
一前端印刷电路板，安装有一信号发射/接收单元，所述信号发射/接收单元被设计成通过所述发射天线发射一信号，并当所述发射信号是被环境反射时，通过所述接收天线接收所述发射信号；
其中，所述雷达装置具有一前端结构，在所述前端结构中，所述雷达天线单元和信号发射/接收单元都排列和安装在所述前端印刷电路板的顶面上。
2. 如权利要求1所述的雷达装置，其特征在于，所述雷达天线单元和信号发射/接收单元都排列在所述前端印刷电路板的顶面上，并通过一微带线或打线结合相互连接。
3. 如权利要求1所述的雷达装置，其特征在于，安装在所述前端印刷电路板顶面上的所述信号发射/接收单元是通过一信号接收/发射集成电路芯片来实现。
4. 如权利要求1所述的雷达装置，其特征在于，安装在所述前端印刷电路板顶面上的所述信号发射/接收单元分别通过一个或多个发射集成电路芯片和一个或多个接收集成电路芯片来实现。
5. 如权利要求1所述的雷达装置，其特征在于，所述雷达装置进一步包括一保护构件，该保护构件被设计为覆盖所述信号发射/接收单元并与所述前端印刷电路板耦合，以保护安装在所述前端印刷电路板顶面上的信号发射/接收单元。
6. 如权利要求5所述的雷达装置，其特征在于，所述保护构件形成有一凹槽，所述凹槽作为连接安装在所述前端印刷电路板上的雷达天线单元和信号发射/接收单元的微带线或引线的通道。
7. 如权利要求5所述的雷达装置，其特征在于，所述前端印刷电路板的顶面包括一雷达天线安装部分，用于安装所述雷达天线单元；以及，一发射/接收电路安装部分，用于安装所述发射/接收电路单元；
其中，所述保护构件的尺寸不覆盖所述雷达天线安装部分。
8. 如权利要求1所述的雷达装置，其特征在于，所述雷达装置进一步包括一基带电路板，安装在所述前端印刷电路板的底面上，以执行发射/接收控制和模拟数字转换。
9. 如权利要求8所述的雷达装置，其特征在于，所述雷达装置进一步包括：
一信号处理印刷电路板，安装有一信号处理电路单元；以及，
一基板，具有一与所述前端印刷电路板底面耦合的顶面，和一与所述信号处理印刷电路板顶面耦合的底面。
10. 如权利要求9所述的雷达装置，其特征在于，所述信号发射/接收单元安装在所述前端印刷电路板的顶面上，并固定在所述前端印刷电路板的顶面上；或者，所述信号发射/接收单元安装在所述前端印刷电路板的顶面上，并通过形成于所述前端印刷电路板的一个或多个小孔固定在所述基板的顶面上。
11. 如权利要求10所述的雷达装置，其特征在于，当所述信号发射/接收单元固定在所述基板的顶面上时，所述基板的顶面上形成有一个或多个突起物，以允许所述信号发射/接收单元被固定和安装在所述基板上。
12. 如权利要求1所述的雷达装置，其特征在于，安装在所述前端印刷电路板顶面上的所述雷达天线单元包括一由数个长距离发射阵列天线以及一个或多个短距离发射阵列天线实施的发射天线单元；以及，一由数个接收阵列天线实施的接收天线单元。
13. 如权利要求1所述的雷达装置，其特征在于，所述雷达装置进一步包括一功率分配器，该功率分配器能被控制以向排列在数个发射阵列天线中心的所述长距离发射阵列天线提供高功率，并向其他长距离发射阵列天线提供功率，从而减少提供给靠近排列在两侧的长距离发射阵列天线功率。
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