CN110085992A - 天线罩及车用雷达装置 - Google Patents

Abstract

一种天线罩及车用雷达装置。该天线罩用于保护一天线组件，该天线罩包括：一盖状结构以及一第一非平滑部，其中一中空部分形成于该盖状结构之内；该第一非平滑部分布于该盖状结构的一第一内缘上。本发明至少具有可消除天线辐射场型的零点、提升天线增益，以及加大天线主波束的宽度等优势。

Description

天线罩及车用雷达装置

技术领域

本发明涉及一种天线罩(Antenna Cover)，且特别涉及一种可提高天线组件的增益(Gain)及增加天线组件的主波束宽度(Width of Main Beam)的天线罩。

背景技术

天线罩(Antenna Cover)是用于保护天线不受干扰的组件。然而，传统天线罩均为平滑形状(Smooth Shape)，其容易产生二次以上不必要的散射(Diffusion)效应，并造成天线的辐射场型发生失真(Distortion)或被破坏。有鉴于此，必须提出一种全新的解决方案，以克服先前技术所面临的问题。

因此，需要提供一种天线罩及车用雷达装置来解决上述问题。

发明内容

在较佳实施例中，本发明提供一种天线罩，用于保护一天线组件，该天线罩包括：一盖状结构，其中一中空部分形成于该盖状结构之内；以及一第一非平滑部，该第一非平滑部分布于该盖状结构的一第一内缘上。

在一些实施例中，该第一非平滑部用于提高该天线组件的增益及增加该天线组件的主波束宽度。

在一些实施例中，该中空部分大致为一长方体。

在一些实施例中，该第一非平滑部大致呈现一锯齿状。

在一些实施例中，该天线组件具有一操作频率，该操作频率约为24GHz或77GHz。

在一些实施例中，该中空部分的高度大致等于该操作频率的0.5倍波长的任一正整数倍。

在一些实施例中，该第一非平滑部包括多个组成部分，该等组成部分彼此相邻。

在一些实施例中，该等组成部分的每一者的底边的长度皆大于该操作频率的0.5倍波长。

在一些实施例中，该等组成部分的每一者的高度皆大致等于该操作频率的0.5倍波长。

在一些实施例中，该天线罩还包括：一第二非平滑部，分布于该盖状结构的一第二内缘上，其中该第二内缘相对于该第一内缘。

在另一在较佳实施例中，本发明提供一种车用雷达装置，该车用雷达装置包括：一天线罩，该天线罩包括：一盖状结构，其中一中空部分形成于该盖状结构之内；以及一第一非平滑部，该第一非平滑部分布于该盖状结构的一第一内缘上；以及一天线组件，其中该天线组件由该天线罩所覆盖。

本发明的有益效果在于至少具有可消除天线辐射场型的零点、提升天线增益，以及加大天线主波束的宽度等优势。

附图说明

图1A是显示根据本发明一实施例所述的天线罩的立体图。

图1B是显示根据本发明一实施例所述的天线罩的背视图。

图1C是显示根据本发明一实施例所述的天线罩的剖面图。

图1D是显示根据本发明一实施例所述的三角形部分的俯视图。

图1E是显示根据本发明一实施例所述的天线罩的背视图。

图1F是显示根据本发明一实施例所述的天线罩的背视图。

图1G是显示根据本发明一实施例所述的天线罩的背视图。

图1H是显示根据本发明一实施例所述的天线罩的背视图。

图1I是显示根据本发明一实施例所述的天线罩的背视图。

图2是显示根据本发明一实施例所述的使用天线罩的天线组件的增益图。

图3A是显示根据本发明一实施例所述的天线罩的背视图。

图3B是显示根据本发明一实施例所述的半圆形部分的俯视图。

图4A是显示根据本发明一实施例所述的天线罩的背视图。

图4B是显示根据本发明一实施例所述的矩形部分的俯视图。

图5A是显示根据本发明一实施例所述的车用雷达装置的立体图。

图5B是显示根据本发明一实施例所述的车用雷达装置的背视图。

图5C是显示根据本发明一实施例所述的车用雷达装置的剖面图。

主要组件符号说明：

100、100E、100F、100G、100H、 天线罩

100I、300、400

110 盖状结构

120 盖状结构的中空内部

121 盖状结构的第一内缘

122 盖状结构的第二内缘

123 盖状结构的第三内缘

124 盖状结构的第四内缘

130、130G、130H、130I、330、430 第一非平滑部

140 第一非平滑部的三角形部分

142 三角形部分的底边

144、146 三角形部分的侧边

150、150G、150H、150I、350、450 第二非平滑部

160 第二非平滑部的三角形部分

210 零点

340 第一非平滑部的半圆形部分

360 第一非平滑部的半圆形部分

440 第一非平滑部的矩形部分

460 第一非平滑部的矩形部分

500 车用雷达装置

570 天线组件

580 接地面

CC1 第一曲线

CC2 第二曲线

H1、H2、H3、H4 高度

L2、L3、L4 长度

LL1 剖面线

LC1 中心线

X X轴

Y Y轴

Z Z轴

具体实施方式

为让本发明的目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举出本发明的具体实施例，并配合附图，作详细说明如下。

在说明书及权利要求书当中使用了某些词汇来指称特定的组件。本领域技术人员应可理解，硬件制造商可能会用不同的名词来称呼同一个组件。本说明书及权利要求书并不以名称的差异来作为区分组件的方式，而是以组件在功能上的差异来作为区分的准则。在通篇说明书及权利要求书当中所提及的“包含”及“包括”一词为开放式的用语，故应解释成“包含但不仅限定于”。“大致”一词则是指在可接受的误差范围内，本领域技术人员能够在一定误差范围内解决所述技术问题，达到所述基本的技术效果。此外，“耦接”一词在本说明书中包含任何直接及间接的电性连接手段。因此，若文中描述一第一装置耦接至一第二装置，则代表该第一装置可直接电性连接至该第二装置，或经由其他装置或连接手段间接地电性连接至该第二装置。

图1A是显示根据本发明一实施例所述的天线罩(Antenna Cover)100的立体图。图1B是显示根据本发明一实施例所述的天线罩100的背视图。图1C是显示根据本发明一实施例所述的天线罩100的剖面图(沿着图1A的一剖面线LL1)。请一并参考图1A、图1B、图1C。在图1A、图1B、图1C的实施例中，天线罩100包括一盖状结构(Cover Structure)110、一第一非平滑部(Non-smooth Element)130，以及一第二非平滑部150。

盖状结构110由任意非导电材质(Nonconductive Material)所制成。在一些实施例中，盖状结构110的非导电材质由70％的聚对苯二甲酸二丁酯(PolybutyleneTerephthalate，PBT)和30％的玻璃纤维(Glass Fiber)所组成，其可提供合适的介电常数(Dielectric Constant)和足够的刚体强固性(Robustness)。一中空部分(HollowPortion)120形成于盖状结构110之内，使得盖状结构110具有一底部开口以容纳天线组件。例如，此中空部分120可以大致呈现一长方体(挖空长方体)，但亦不仅限于此。详细而言，因为中空部分120的存在，盖状结构110可具有一第一内缘121、一第二内缘122、一第三内缘123，以及一第四内缘124，其中第二内缘122相对且平行于第一内缘121，第四内缘124相对且平行于第三内缘123。必须注意的是，盖状结构110的第一内缘121、第二内缘122、第三内缘123，以及第四内缘124分别等同于中空部分120的一第一外缘、一第二外缘、一第三外缘，以及一第四外缘。当天线罩100用于保护一天线组件(未显示)时，此天线组件可设置于盖状结构110的中空部分120内，并可由盖状结构110的第一内缘121、第二内缘122、第三内缘123，以及第四内缘124所包围。

第一非平滑部130分布于盖状结构110的第一内缘121上，第二非平滑部150分布于盖状结构110的第二内缘122上。在一些实施例中，第一非平滑部130、第二非平滑部150，以及盖状结构110三者为一体成形的结构，其中第一非平滑部130、第二非平滑部150，以及盖状结构110皆以相同材质制成。第一非平滑部130和第二非平滑部150两者可沿其中心线LC1呈现线对称。亦即，第一非平滑部130和第二非平滑部150可具有相同结构，差异仅在于其朝不同方向设置。举例而言，第一非平滑部130和第二非平滑部150可各自大致呈现一锯齿状，但亦不仅限于此。必须注意的是，虽然在图1A、图1B、图1C中同时展示第一非平滑部130和第二非平滑部150，但在其他实施例中，天线罩100可仅包括第一非平滑部130或第二非平滑部150两者择一(如图1E、图1F所示)。

详细而言，第一非平滑部130可包括多个三角形部分140，其中该等三角形部分140可彼此相邻；相似地，第二非平滑部150亦可包括多个三角形部分160，其中该等三角形部分160亦可彼此相邻。本说明书中所谓“邻近”或“相邻”一词可指对应的二组件间距小于一既定距离(例如：5mm或更短)，亦可包括对应的二组件彼此直接接触的情况(亦即，前述间距缩短至0)。图1D是显示根据本发明一实施例所述的三角形部分140的俯视图。如图1D所示，该等三角形部分140的每一者可大致呈现一等腰三角形，其具有一底边142和二侧边144、146，其中该等侧边144、146的长度可彼此相等。惟本发明并不仅限于此。在其他实施例中，该等三角形部分140的每一者亦可改为不同种类的三角形，例如：一正三角形、一直角三角形，或是一等腰直角三角形。必须理解的是，图1D亦可代表第二非平滑部150的每一三角形部分160。

大致而言，第一非平滑部130和第二非平滑部150可用于提高天线组件的增益(Gain)及增加天线组件的主波束宽度(Width of Main Beam)。必须理解的是，传统天线罩的中空内部通常仅具有平滑边缘(例如：盖状结构110的第三内缘123和第四内缘124即属于平滑边缘)，其可能使天线组件的电磁波产生二次以上的散射(Diffusion)效应，并导致天线组件的辐射场型发生失真(Distortion)或被破坏。为解决此问题，本发明提出了使用第一非平滑部130和第二非平滑部150的至少一者，此种设计可避免来自天线组件的折射电磁波或反射电磁波产生不必要的干涉(Interference)，从而可消除天线组件的辐射场型的零点(Null)。

图2是显示根据本发明一实施例所述的使用天线罩100的天线组件的增益图(在平行于XZ平面的一平面上进行测量，此平面通过天线组件)，其中横轴代表天顶角(Theta)(度)，纵轴代表天线组件的增益(dB)。如图2所示，一第一曲线CC1表示当使用传统天线罩(其盖状结构具有平滑内缘)时天线组件的操作特性，一第二曲线CC2表示当使用所提的天线罩100(其盖状结构110搭配第一非平滑部130和第二非平滑部150的至少一者)时天线组件的操作特性。藉由比较第一曲线CC1和第二曲线CC2可知，传统天线罩因散射效应会使天线组件的辐射场型产生多个零点210，此将限制天线组件的增益及主波束宽度；与之相比，所提的天线罩100可有效地抑制散射效应及去除前述零点210，使得天线组件的增益上升，同时主波束的宽度亦变大。根据图2的测量结果，在使用了所提的天线罩100之后，天线组件的零点处增益可改善约达9dB，天线组件的10dB波束宽度(10dB Beam Width)可改善约达17％。

在一些实施例中，适用于天线罩100的天线组件具有一操作频率，此操作频率可约为24GHz或77GHz，故天线组件可支持车用雷达(Car Radar)的频段。以上操作频率亦可根据不同需求来进行调整。

请一并参考图1A、图1B、图1C、图1D。在一些实施例中，天线罩100的组件尺寸可如下列所述。盖状结构110的中空部分120的高度H1可大致等于前述操作频率的0.5倍波长(λ/2)的任一正整数倍(亦即，H1＝(λ/2)·N，其中N为一正整数，λ为前述操作频率的1倍波长)。例如，高度H1可大致等于前述操作频率的0.5倍波长(λ/2)。该等三角形部分140(或160)的每一者的底边142的长度L2皆可大于前述操作频率的0.5倍波长(λ/2)。例如，长度L2可大致等于前述操作频率的1倍波长(λ)。该等三角形部分140(或160)的每一者的高度H2皆可大致等于前述操作频率的0.5倍波长(λ/2)。以上组件尺寸的范围根据多次实验结果得出，其有助于最大化天线罩100消除散射效应的功效。

虽然第一非平滑部130和第二非平滑部150皆为周期性结构，但本发明并不仅限于此。在另一些实施例中，第一非平滑部130和第二非平滑部150亦可包括非周期性的部分或(且)不规则形的部分(如图1G、图1H所示)，不致影响本发明的效果。此外，第一非平滑部130和第二非平滑部150亦可延伸并分布于盖状结构110的第三内缘123或(且)第四内缘124上(如图1I所示)，以进一步加强本发明的效果。

图3A是显示根据本发明一实施例所述的天线罩300的背视图。图3A和图1B相似。在图3A的实施例中，天线罩300包括一第一非平滑部330和一第二非平滑部350的至少一者，其中第一非平滑部330分布于盖状结构110的第一内缘121上，第二非平滑部350分布于盖状结构110的第二内缘122上。详细而言，第一非平滑部330可包括多个半圆形部分340，其中该等半圆形部分340可彼此相邻；相似地，第二非平滑部350亦可包括多个半圆形部分360，其中该等半圆形部分360亦可彼此相邻。在其他实施例中，该等半圆形部分340、360的每一者亦可改为一半椭圆形或一弧形。图3A的天线罩300的其余特征皆与图1A、图1B、图1C的天线罩100类似，故此二实施例均可达成相似的操作效果。

图3B是显示根据本发明一实施例所述的半圆形部分340的俯视图。相似地，该等半圆形部分340的每一者的底边的长度L3(或半圆形部分340的直径长度)皆可大于一天线组件的一操作频率的0.5倍波长(λ/2)。例如，长度L3可大致等于前述操作频率的1倍波长(λ)。该等半圆形部分340的每一者的高度H3(或半圆形部分340的半径长度)皆可大致等于前述操作频率的0.5倍波长(λ/2)。必须理解的是，图3B亦可代表该等半圆形部分360的每一者。

图4A是显示根据本发明一实施例所述的天线罩400的背视图。图4A和图1B相似。在图4A的实施例中，天线罩300包括一第一非平滑部430和一第二非平滑部450的至少一者，其中第一非平滑部430分布于盖状结构110的第一内缘121上，第二非平滑部450分布于盖状结构110的第二内缘122上。详细而言，第一非平滑部430可包括多个矩形部分440，其中该等矩形部分440可彼此分离；相似地，第二非平滑部450亦可包括多个矩形部分460，其中该等矩形部分460亦可彼此分离。在其他实施例中，该等矩形部分440、460的每一者亦可改为一正方形。图4A的天线罩400的其余特征皆与图1A、图1B、图1C的天线罩100类似，故此二实施例均可达成相似的操作效果。

图4B是显示根据本发明一实施例所述的矩形部分440的俯视图。相似地，该等矩形部分440的每一者的底边的长度L4皆可大于一天线组件的一操作频率的0.5倍波长(λ/2)。例如，长度L4可大致等于前述操作频率的1倍波长(λ)。该等矩形部分440的每一者的高度H4皆可大致等于前述操作频率的0.5倍波长(λ/2)。必须理解的是，图4B亦可代表该等矩形部分460的每一者。

前述的三角形部分、半圆形部分，以及矩形部分皆可通称为第一非平滑部或第二非平滑部的“组成部分”，这些“组成部分”的形状在本发明中并不特别做限制。

图5A是显示根据本发明一实施例所述的车用雷达装置500的立体图。图5B是显示根据本发明一实施例所述的车用雷达装置500的背视图。图5C是显示根据本发明一实施例所述的车用雷达装置500的剖面图(沿着图5A的一剖面线LL1)。车用雷达装置500可视为图1A、图1B、图1C的天线罩100的一实际应用范例。在图5A、图5B、图5C的实施例中，车用雷达装置500至少包括天线罩100和一天线组件570，其中天线组件570由天线罩100所覆盖，并位于盖状结构110的中空部分120之内。虽然未显示于图5A、图5B、图5C中，但车用雷达装置500还可包括其他组件，例如：一处理器(Processor)、一印刷电路板(Printed Circuit Board，PCB)，以及多条金属走线(Metal Trace)。在一些实施例中，车用雷达装置500还包括一接地面580，其中接地面580大致呈现一矩形，并邻近于天线组件570设置。

天线组件570具有一操作频率，此操作频率可约为24GHz或77GHz，以支持车用雷达的频段。天线组件570的形状和种类在本发明中并不特别限制。例如，天线组件570可为一单极天线(Monopole Antenna)、一偶极天线(Dipole Antenna)、一循环天线(Loop Antenna)，或是一补丁天线(Patch Antenna)。在另一些实施例中，天线组件570亦可由一天线阵列(Antenna Array)所取代。当天线组件570由天线罩100所覆盖时，盖状结构110的中空部分120的高度H1即等同于盖状结构110和天线组件570之间的最短距离。换言之，天线罩100和天线组件570的间距可大致等于天线组件570的操作频率的0.5倍波长(λ/2)的任一正整数倍。天线罩100的结构、特性，以及功效皆已在前述实施例中详述，故在此不再重复说明。另外，图2可视为关于天线组件570的测量结果。

本发明提出一种新颖的天线罩，其可抑制天线组件的电磁波的散射效应。相较于传统天线罩，本发明至少具有可消除天线辐射场型的零点、提升天线增益，以及加大天线主波束的宽度等优势。因此，本发明很适合应用于各种各式的雷达装置当中，例如：车用雷达装置。

值得注意的是，以上所述的组件尺寸、组件形状，以及频率范围皆非为本发明的限制条件。天线设计者可以根据不同需要调整这些设定值。本发明的天线罩及车用雷达装置并不仅限于图1A-图5C所示的状态。本发明可以仅包括图1A-图5C的任何一或多个实施例的任何一或多项特征。换言之，并非所有图示的特征均须同时实施于本发明的天线罩及车用雷达装置当中。

在本说明书以及权利要求书中的序数，例如“第一”、“第二”、“第三”等，彼此之间并没有顺序上的先后关系，其仅用于标示区分两个具有相同名字的不同组件。

本发明虽以较佳实施例公开如上，然而其并非用来限定本发明的范围，任何本技术领域中的普通技术人员，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，应当可做些许的更动与润饰，因此本发明的保护范围应当视所附的权利要求书所界定者为准。

Claims (20)

1.一种天线罩，用于保护一天线组件，该天线罩包括：

一盖状结构，其中一中空部分形成于该盖状结构之内；以及

一第一非平滑部，该第一非平滑部分布于该盖状结构的一第一内缘上。

2.如权利要求1所述的天线罩，其中该第一非平滑部用于提高该天线组件的增益及增加该天线组件的主波束宽度。

3.如权利要求1所述的天线罩，其中该中空部分大致为一长方体。

4.如权利要求1所述的天线罩，其中该第一非平滑部大致呈现一锯齿状。

5.如权利要求1所述的天线罩，其中该天线组件具有一操作频率，该操作频率约为24GHz或77GHz。

6.如权利要求5所述的天线罩，其中该中空部分的高度大致等于该操作频率的0.5倍波长的任一正整数倍。

7.如权利要求5所述的天线罩，其中该第一非平滑部包括多个组成部分，该等组成部分彼此相邻。

8.如权利要求7所述的天线罩，其中该等组成部分的每一者的底边的长度皆大于该操作频率的0.5倍波长。

9.如权利要求7所述的天线罩，其中该等组成部分的每一者的高度皆大致等于该操作频率的0.5倍波长。

10.如权利要求1所述的天线罩，还包括：

一第二非平滑部，该第二非平滑部分布于该盖状结构的一第二内缘上，其中该第二内缘相对于该第一内缘。

11.一种车用雷达装置，该车用雷达装置包括：

一天线罩，该天线罩包括：

一盖状结构，其中一中空部分形成于该盖状结构之内；以及

一第一非平滑部，该第一非平滑部分布于该盖状结构的一第一内缘上；以及

一天线组件，其中该天线组件由该天线罩所覆盖。

12.如权利要求11所述的车用雷达装置，其中该第一非平滑部用于提高该天线组件的增益及增加该天线组件的主波束宽度。

13.如权利要求11所述的车用雷达装置，其中该中空部分大致为一长方体。

14.如权利要求11所述的车用雷达装置，其中该第一非平滑部大致呈现一锯齿状。

15.如权利要求11所述的车用雷达装置，其中该天线组件具有一操作频率，该操作频率约为24GHz或77GHz。

16.如权利要求15所述的车用雷达装置，其中该中空部分的高度大致等于该操作频率的0.5倍波长的任一正整数倍。

17.如权利要求15所述的车用雷达装置，其中该第一非平滑部包括多个组成部分，该等组成部分彼此相邻。

18.如权利要求17所述的车用雷达装置，其中该等组成部分的每一者的底边的长度皆大于该操作频率的0.5倍波长。

19.如权利要求17所述的车用雷达装置，其中该等组成部分的每一者的高度皆大致等于该操作频率的0.5倍波长。

20.如权利要求11所述的车用雷达装置，其中该天线罩还包括：

一第二非平滑部，该第二非平滑部分布于该盖状结构的一第二内缘上，其中该第二内缘相对于该第一内缘。