CN113594709A - 一种工作在24GHz的车载毫米波雷达反射器及设置方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种工作在24GHz的车载毫米波雷达反射器及设置方法，反射器的本体为龙伯透镜，其中在龙伯透镜表面远离入射电磁波的一侧的焦点处装配有金属反射板。金属反射板为铝板。龙伯透镜采用分层嵌套的方式制成，龙伯透镜内共分为十六层，龙伯透镜的直径为79.68mm。设置方法为：步骤一、确定反射器工作频段；步骤二、确定反射器半径RR的大小；步骤三、确定反射器分层数T及每层的厚度D；步骤四、确定反射器第一至第十六层的相对介电常数ε_r的值；步骤五、确定金属反射板部署在反射器上的位置；步骤六、确定反射器在车上的安装位置。有益效果：能够随时使用车载毫米波雷达测得与其他车辆之间的距离，保证出行过程中驾驶员的安全性。反射效率较高。

Description

一种工作在24GHz的车载毫米波雷达反射器及设置方法

技术领域

本发明涉及一种反射器及设置方法，特别涉及一种工作在24GHz的车载毫米波雷达反射器及设置方法。

背景技术

目前，如何使得人们在出行的过程中能够有效的保证安全成为一个亟待解决的问题。车载毫米波雷达就很好的解决了这一问题。雷达是利用电磁波来探测当前位置与目标之间的距离。雷达的工作原理是：雷达发射电磁波对目标实物进行照射并且接收返回的电磁波，由此可获得目标与当前发射电磁波点之间的距离、方位、高度等信息。根据国家标准规定，24GHz和77GHz是车载毫米波雷达的工作频段，这两种频率对人体或者其他电子设备不会产生大的干扰或影响。其中24GHz频段适用于短程车载雷达，77GHz频段适用于长距离车载雷达。

一般情况下，虽说电磁波的反射体几乎随处可见，但是由于电磁波照射在物体表面会发生漫反射，所以能够按照与入射电磁波方向相反的电磁波反射回来并且能够被车载毫米波雷达接收到的电磁波只是一部分而不是全部，如果在极端天气比如说雨雪的天气下，反射回来的电磁波能够被车载毫米波雷达接收到的就更少甚至没有。在这样的情况下，这就迫切需要一种能够让电磁波沿着原路折返回的效率非常高的车载毫米波雷达反射器。

常见的无源雷达反射器主要有角反射器、偶极子反射器以及球形介质透镜等。球形介质透镜反射器也被称作龙伯透镜反射器，是将龙伯透镜的半球面或者透镜表面上的一部分涂上金属反射层，进而达到能够反射电磁波的目的。目前，未查阅到有关文献将介质透镜反射器安装到车上来辅助车载毫米波雷达进行通信，进而能够更好的保证车在行驶过程中的安全性。

在实际应用中，介质透镜反射器通常采用分层嵌套的方法制造而成的。理想的龙伯透镜是一个球型对称的光学***，由相对介电常数从1渐变到2的不均匀介质构成。此种结构使得龙伯透镜能够将入射的平面波汇聚到垂直于平面波前直径的另一端，从而透镜球表面的点均能作为焦点。理想的龙伯透镜的折射率和相对介电常数n(r)从球形到透镜表面都呈现出一种连续变化的特点，其中相对介电常数n(r)的变化规律如下：

其中，r_i是球内某点到球心的距离，R是透镜半径。

发明内容

本发明的目的是为了增强雷达回波信号的强度，以有利于其他车辆通过车载毫米波雷达探测到本车，保障车辆在行驶过程中的安全性而提供的一种工作在24GHz的车载毫米波雷达反射器及设置方法。

本发明提供的工作在24GHz的车载毫米波雷达反射器的本体为龙伯透镜，其中在龙伯透镜表面远离入射电磁波的一侧的焦点处装配有金属反射板。

金属反射板为铝板。

龙伯透镜采用分层嵌套的方式制成，龙伯透镜内共分为十六层，龙伯透镜的直径为79.68mm。

龙伯透镜为现有设备的组装，因此具体型号和规格没有进行赘述。

本发明提供的工作在24GHz的车载毫米波雷达反射器的设置方法，其方法包括如下步骤：

步骤一、确定反射器工作频段：按照标准规定，24GHz是车载毫米波雷达的其中一个工作频段，因此将车载毫米波雷达反射器的工作频段定位在24GHz；

步骤二、确定反射器半径RR的大小：车载毫米波雷达反射器的半径必须要大于3倍的接收的电磁波的波长，24Ghz频段所对应的电磁波的波长是12.5mm，反射器的半径RR＞12.5×3＝37.5mm，因此将车载无源电磁波反射器的半径RR设置为39.84mm；

步骤三、确定反射器分层数T及每层的厚度D：采用分层嵌套的方式来制造车载毫米波雷达反射器，反射器设计为十六个同心球壳，距离球心最近的是第一个同心球壳，按照与球心距离由近到远依次是第一个同心球壳一直到最后第十六个同心球壳，相邻同心球壳之间的距离称之为同心层，第一个同心球壳称之为第一层，第一个同心球壳与第二个同心球壳之间的部分称之为第二层，第二个同心球壳与第三个同心球壳之间的部分称之为第三层，依次类推，一直到最后的第十六层；

当反射器每一层的厚度小于接收电磁波工作波长的五分之一时，反射器的这种分层结构不会影响电磁波在其内部的传播特性，反射器每层的层厚D＜12.5÷5＝2.5mm，因此将车载毫米波雷达反射器的每一层的厚度设置为D＝2.49mm；

车载毫米波雷达反射器的半径RR＝39.84mm，反射器每一层的厚度D＝2.49mm，可得出反射器的分层的总层数T的大小为T＝39.84÷2.49＝16，因此将车载毫米波雷达反射器分层的总层数设置为十六层；

步骤四、确定反射器第一至第十六层的相对介电常数ε_r的值：车载毫米波雷达反射器是十六层嵌套而成的，在径向上，将rr/RR均分为十六个区间，即[0,1/16)，[1/16,2/16),...,[15/16,1]，其中，rr是反射器内部某一点到球心的距离，反射器每一层均使用一种相对介电常数均一的材料制作，因此采用平均值拟合方式来确定第一至十六层的相对介电常数ε_r的值；

每一层相对介电常数ε_r的取值如下：第一层的相对介电常数是1.998046875；第二层的相对介电常数是1.990234375；第三层的相对介电常数是1.974609375；第四层的相对介电常数是1.951171875；第五层的相对介电常数是1.919921875；第六层的相对介电常数是1.880859375；第七层的相对介电常数是1.833984375；第八层的相对介电常数是1.779296875；第九层的相对介电常数是1.716796875；第十层的相对介电常数是1.646484375；第十一层的相对介电常数是1.568359375；第十二层的相对介电常数是1.482421875；第十三层的相对介电常数是1.388671875；第十四层的相对介电常数是1.287109375；第十五层的相对介电常数是1.177734375；第十六层的相对介电常数是1.060546875；

步骤五、确定金属反射板部署在反射器上的位置：在反射器安装之前，需在反射器表面远离入射电磁波的一侧加上金属反射板，在远离入射电磁波一侧的反射器表面设有数个焦点，在数个焦点处加上与数个焦点位置相对应的金属反射板，加上金属反射板使之成为一个雷达反射器，金属反射板装配在反射器的焦点处，金属反射板与球心的夹角为90°；

步骤六、确定反射器在车上的安装位置：将反射器安装在车尾居中一个，车的两侧各一个，与此对应的是车载毫米波雷达在车头居中一个，车的两侧各一个，位于车头的车载毫米波雷达发射电磁波给相邻前方车辆车尾的反射器，车载毫米波雷达将测得的距离信息传给显示屏，这样使得驾驶员在车辆行驶过程中能够随时了解与前方车辆之间的间距，同理，位于车身两侧的车载毫米波雷达能够发射电磁波给相邻左右车辆的反射器，车载毫米波雷达将测得的距离信息传给显示屏，这样，在车辆行驶过程中可以知道与周围车辆的间距，减少交通事故的发生。

本发明的工作原理如下所述：

本发明提供的工作在24Ghz的车载毫米波雷达反射器及设置方法中所用的雷达反射器是无源器件，依靠自身所具备的全反射特性使得雷达反射信号增强。本发明中所用车载毫米波雷达反射器的本体为龙伯透镜，车载毫米波雷达反射器的工作原理是：车载毫米波雷达发送电磁波给反射器，反射器将所有接收到的入射电磁波聚集在反射器表面一点，这个点就是焦点，焦点处装配有金属反射板，金属反射板具有反射作用，则聚集到焦点的电磁波就会与入射电磁波相反的方向反射回去，将信息传递给车载毫米波雷达。利用本发明提供的车载毫米波雷达反射器能够测得车与车之间的距离，从而使得驾驶员在行驶过程中能够随时测得与周围车辆的距离，进而动态调整与周围车辆之间的间距，保证行驶过程中的安全性。

为实现上述目的，采用分层嵌套的方法来制造车载毫米波雷达反射器。其方法主要包括：确定车载毫米波雷达反射器的结构大小；分层的层数；每层之间的厚度以及每一层的相对介电常数；然后在反射器表面远离入射电磁波的一侧加上金属反射板。最后将制造的车载毫米波雷达反射器安装在车辆上。

本发明的有益效果：

本发明提供的工作在24Ghz的车载毫米波雷达反射器及设置方法中的反射器在水平面内具有全反向特性，这样使得雷达反射面积是非常大的。这将有利于车辆无论在什么样的天气情况下出行，均能够随时使用车载毫米波雷达测得与其他车辆之间的距离，保证出行过程中驾驶员的安全性。本发明提供的反射器是不需要能量输入的，本发明提供的反射器是无源器件，将其安装在车上不会消耗汽车的能量。本发明提供的反射器的直径只有79.68mm，因此该反射器的体积小、质量轻。本发明提供的反射器是球形的，在水平面内具有全反向特性，因此，反射效率较高。

附图说明

图1为本发明所述的车载无源电磁波反射器工作原理示意图。

图2为本发明所述的电磁波反射器制造及安装流程示意图。

图3为本发明所述的车载无源电磁波反射器剖面示意图。

图4为本发明所述的金属反射板部署在反射器的位置示意图。

图5为本发明所述的车载无源电磁波反射器安装在车辆上的位置示意图。

上图中的标注如下：

1、龙伯透镜2、焦点3、金属反射板4、车载毫米波雷达。

具体实施方式

请参阅图1至图5所示：

本发明提供的工作在24GHz的车载毫米波雷达反射器的本体为龙伯透镜1，其中在龙伯透镜1表面远离入射电磁波的一侧的焦点2处装配有金属反射板3。

金属反射板3为铝板。

龙伯透镜1采用分层嵌套的方式制成，龙伯透镜1内共分为十六层，龙伯透镜1的直径为79.68mm。

龙伯透镜1为现有设备的组装，因此具体型号和规格没有进行赘述。

本发明提供的工作在24GHz的车载毫米波雷达反射器的设置方法，其方法包括如下步骤：

步骤一、确定反射器工作频段：按照标准规定，24GHz是车载毫米波雷达4的其中一个工作频段，因此将车载毫米波雷达4反射器的工作频段定位在24GHz；

步骤二、确定反射器半径RR的大小：车载毫米波雷达4反射器的半径必须要大于3倍的接收的电磁波的波长，24Ghz频段所对应的电磁波的波长是12.5mm，反射器的半径RR＞12.5×3＝37.5mm，因此将车载无源电磁波反射器的半径RR设置为39.84mm；

步骤三、确定反射器分层数T及每层的厚度D：采用分层嵌套的方式来制造车载毫米波雷达4反射器，反射器设计为十六个同心球壳，距离球心最近的是第一个同心球壳，按照与球心距离由近到远依次是第一个同心球壳一直到最后第十六个同心球壳，相邻同心球壳之间的距离称之为同心层，第一个同心球壳称之为第一层，第一个同心球壳与第二个同心球壳之间的部分称之为第二层，第二个同心球壳与第三个同心球壳之间的部分称之为第三层，依次类推，一直到最后的第十六层；

当反射器每一层的厚度小于接收电磁波工作波长的五分之一时，反射器的这种分层结构不会影响电磁波在其内部的传播特性，反射器每层的层厚D＜12.5÷5＝2.5mm，因此将车载毫米波雷达4反射器的每一层的厚度设置为D＝2.49mm；

车载毫米波雷达4反射器的半径RR＝39.84mm，反射器每一层的厚度D＝2.49mm，可得出反射器的分层的总层数T的大小为T＝39.84÷2.49＝16，因此将车载毫米波雷达4反射器分层的总层数设置为十六层；

步骤四、确定反射器第一至第十六层的相对介电常数ε_r的值：车载毫米波雷达4反射器是十六层嵌套而成的，在径向上，将rr/RR均分为十六个区间，即[0,1/16)，[1/16,2/16),...,[15/16,1]，其中，rr是反射器内部某一点到球心的距离，反射器每一层均使用一种相对介电常数均一的材料制作，因此采用平均值拟合方式来确定第一至十六层的相对介电常数ε_r的值；

每一层相对介电常数ε_r的取值如下：第一层的相对介电常数是1.998046875；第二层的相对介电常数是1.990234375；第三层的相对介电常数是1.974609375；第四层的相对介电常数是1.951171875；第五层的相对介电常数是1.919921875；第六层的相对介电常数是1.880859375；第七层的相对介电常数是1.833984375；第八层的相对介电常数是1.779296875；第九层的相对介电常数是1.716796875；第十层的相对介电常数是1.646484375；第十一层的相对介电常数是1.568359375；第十二层的相对介电常数是1.482421875；第十三层的相对介电常数是1.388671875；第十四层的相对介电常数是1.287109375；第十五层的相对介电常数是1.177734375；第十六层的相对介电常数是1.060546875；

步骤五、确定金属反射板3部署在反射器上的位置：在反射器安装之前，需在反射器表面远离入射电磁波的一侧加上金属反射板3，在远离入射电磁波一侧的反射器表面设有数个焦点2，在数个焦点2处加上与数个焦点2位置相对应的金属反射板3，加上金属反射板3使之成为一个雷达反射器，金属反射板3装配在反射器的焦点2处，金属反射板3与球心的夹角为90°；

步骤六、确定反射器在车上的安装位置：将反射器安装在车尾居中一个，车的两侧各一个，与此对应的是车载毫米波雷达4在车头居中一个，车的两侧各一个，位于车头的车载毫米波雷达4发射电磁波给相邻前方车辆车尾的反射器，车载毫米波雷达4将测得的距离信息传给显示屏，这样使得驾驶员在车辆行驶过程中能够随时了解与前方车辆之间的间距，同理，位于车身两侧的车载毫米波雷达4能够发射电磁波给相邻左右车辆的反射器，车载毫米波雷达4将测得的距离信息传给显示屏，这样，在车辆行驶过程中可以知道与周围车辆的间距，减少交通事故的发生。

本发明的工作原理如下所述：

本发明提供的工作在24Ghz的车载毫米波雷达反射器及设置方法中所用的雷达反射器是无源器件，依靠自身所具备的全反射特性使得雷达反射信号增强。本发明中所用车载毫米波雷达4反射器的本体为龙伯透镜1，车载毫米波雷达4反射器的工作原理是：车载毫米波雷达4发送电磁波给反射器，反射器将所有接收到的入射电磁波聚集在反射器表面一点，这个点就是焦点2，焦点2处装配有金属反射板3，金属反射板3具有反射作用，则聚集到焦点2的电磁波就会与入射电磁波相反的方向反射回去，将信息传递给车载毫米波雷达4。利用本发明提供的车载毫米波雷达4反射器能够测得车与车之间的距离，从而使得驾驶员在行驶过程中能够随时测得与周围车辆的距离，进而动态调整与周围车辆之间的间距，保证行驶过程中的安全性。

为实现上述目的，采用分层嵌套的方法来制造车载毫米波雷达4反射器。其方法主要包括：确定车载毫米波雷达4反射器的结构大小；分层的层数；每层之间的厚度以及每一层的相对介电常数；然后在反射器表面远离入射电磁波的一侧加上金属反射板3。最后将制造的车载毫米波雷达4反射器安装在车辆上。

Claims (4)

1.一种工作在24GHz的车载毫米波雷达反射器，其特征在于：反射器的本体为龙伯透镜，其中在龙伯透镜表面远离入射电磁波的一侧的焦点处装配有金属反射板。

2.根据权利要求1所述的一种工作在24GHz的车载毫米波雷达反射器，其特征在于：金属反射板为铝板。

3.根据权利要求1所述的一种工作在24GHz的车载毫米波雷达反射器，其特征在于：所述的龙伯透镜采用分层嵌套的方式制成，龙伯透镜内共分为十六层，龙伯透镜的直径为79.68mm。

4.一种工作在24GHz的车载毫米波雷达反射器的设置方法，其特征在于：其方法包括如下步骤：

步骤一、确定反射器工作频段：按照标准规定，24GHz是车载毫米波雷达的其中一个工作频段，因此将车载毫米波雷达反射器的工作频段定位在24GHz；

步骤二、确定反射器半径RR的大小：车载毫米波雷达反射器的半径必须要大于3倍的接收的电磁波的波长，24Ghz频段所对应的电磁波的波长是12.5mm，反射器的半径RR＞12.5×3＝37.5mm，因此将车载无源电磁波反射器的半径RR设置为39.84mm；

步骤三、确定反射器分层数T及每层的厚度D：采用分层嵌套的方式来制造车载毫米波雷达反射器，反射器设计为十六个同心球壳，距离球心最近的是第一个同心球壳，按照与球心距离由近到远依次是第一个同心球壳一直到最后第十六个同心球壳，相邻同心球壳之间的距离称之为同心层，第一个同心球壳称之为第一层，第一个同心球壳与第二个同心球壳之间的部分称之为第二层，第二个同心球壳与第三个同心球壳之间的部分称之为第三层，依次类推，一直到最后的第十六层；

当反射器每一层的厚度小于接收电磁波工作波长的五分之一时，反射器的这种分层结构不会影响电磁波在其内部的传播特性，反射器每层的层厚D＜12.5÷5＝2.5mm，因此将车载毫米波雷达反射器的每一层的厚度设置为D＝2.49mm；

车载毫米波雷达反射器的半径RR＝39.84mm，反射器每一层的厚度D＝2.49mm，可得出反射器的分层的总层数T的大小为T＝39.84÷2.49＝16，因此将车载毫米波雷达反射器分层的总层数设置为十六层；

步骤四、确定反射器第一至第十六层的相对介电常数ε_r的值：车载毫米波雷达反射器是十六层嵌套而成的，在径向上，将rr/RR均分为十六个区间，即[0,1/16)，[1/16,2/16),...,[15/16,1]，其中，rr是反射器内部某一点到球心的距离，反射器每一层均使用一种相对介电常数均一的材料制作，因此采用平均值拟合方式来确定第一至十六层的相对介电常数ε_r的值；

每一层相对介电常数ε_r的取值如下：第一层的相对介电常数是1.998046875；第二层的相对介电常数是1.990234375；第三层的相对介电常数是1.974609375；第四层的相对介电常数是1.951171875；第五层的相对介电常数是1.919921875；第六层的相对介电常数是1.880859375；第七层的相对介电常数是1.833984375；第八层的相对介电常数是1.779296875；第九层的相对介电常数是1.716796875；第十层的相对介电常数是1.646484375；第十一层的相对介电常数是1.568359375；第十二层的相对介电常数是1.482421875；第十三层的相对介电常数是1.388671875；第十四层的相对介电常数是1.287109375；第十五层的相对介电常数是1.177734375；第十六层的相对介电常数是1.060546875；

步骤五、确定金属反射板部署在反射器上的位置：在反射器安装之前，需在反射器表面远离入射电磁波的一侧加上金属反射板，在远离入射电磁波一侧的反射器表面设有数个焦点，在数个焦点处加上与数个焦点位置相对应的金属反射板，加上金属反射板使之成为一个雷达反射器，金属反射板装配在反射器的焦点处，金属反射板与球心的夹角为90°；

步骤六、确定反射器在车上的安装位置：将反射器安装在车尾居中一个，车的两侧各一个，与此对应的是车载毫米波雷达在车头居中一个，车的两侧各一个，位于车头的车载毫米波雷达发射电磁波给相邻前方车辆车尾的反射器，车载毫米波雷达将测得的距离信息传给显示屏，这样使得驾驶员在车辆行驶过程中能够随时了解与前方车辆之间的间距，同理，位于车身两侧的车载毫米波雷达能够发射电磁波给相邻左右车辆的反射器，车载毫米波雷达将测得的距离信息传给显示屏，这样，在车辆行驶过程中可以知道与周围车辆的间距，减少交通事故的发生。

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