CN210129581U - 一种毫米波雷达罩及毫米波雷达 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种毫米波雷达罩，用于设置在天线上方，包括雷达罩本体，所述雷达罩本体设有向内凹陷的主透波区以及分布在主透波区周围的侧透波区，所述主透波区设置在天线的辐射前方，所述主透波区的厚度为半波长或半波长的整数倍，所述侧透波区的厚度大于主透波区的厚度。所述侧透波区的厚度与平均入射角的余弦值之比等于半波长的整数倍。本实用新型公开的毫米波雷达罩通过控制主透波区与侧透波区的形状和厚度，不仅降低了频率信号在法线方向的反射，还减小了雷达罩引起的信号衰减，利于维持天线本身的覆盖角度，提高雷达整体性能。

Description

一种毫米波雷达罩及毫米波雷达

技术领域

本实用新型涉及雷达罩技术领域，特别涉及一种用于毫米波雷达***的雷达罩及包含该雷达罩的毫米波雷达。

背景技术

毫米波雷达通过发送和接收高频电磁波实现对周围目标和环境的检测识别。毫米波雷达能够实现的最远检测范围除了受雷达本身收发单元性能、收发天线数目、增益、多数字信号处理器（DSP）算法以及目标特性影响以外，还与雷达罩和保险杠在相应波段的电气性能密切相关。加上雷达罩以后，电磁波穿越雷达罩会产生反射和损耗，影响辐射方向。在某些大角度，雷达罩甚至会在该方向上形成辐射零点，即便是天线本身覆盖角度足够，由于使用了雷达罩，也会使雷达实际覆盖角度大大降低。而对于下一代车载雷达，特别是角雷达，宽覆盖范围是重要的性能指标之一。为了减少雷达罩对雷达实际覆盖角度的影响，传统设计一般选择材料半波长以及半波长的整数倍作为雷达罩加工的厚度。这样的设计配合雷达罩与天线之间的预设距离可以使该频率信号在法线方向反射较小，从而进一步将雷达罩带来的总体传输损耗降为一个较低值。当频率信号在法线方向反射较小的情况下，雷达罩带来的损耗主要由雷达罩介质厚度决定。通常雷达罩厚度越小损耗也相应越小，当然雷达罩厚度会受到机械加工能力和强度限制。如果雷达罩的厚度偏离半波长以及半波长倍数的厚度，出现最小反射的频率会发生变化，因此在该频率和法线方向上的反射便会增大，辐射出去的射频能量会相应的减小，影响雷达使用性能。

实用新型内容

本实用新型为了解决上述技术问题，提供了一种毫米波雷达罩，用于设置在天线上方，包括雷达罩本体，所述雷达罩本体设有向内凹陷的主透波区以及分布在主透波区周围的侧透波区，所述主透波区设置在天线的辐射前方，所述主透波区的厚度为半波长或半波长的整数倍，所述侧透波区的厚度大于主透波区的厚度。

进一步的，所述侧透波区的厚度与入射角的余弦值之比等于半波长的整数倍。

进一步的，所述侧透波区的厚度与平均入射角的余弦值之比等于半波长的整数倍，所述平均入射角是侧透波区内各点入射角的平均值。

进一步的，所述主透波区的形状为矩形、圆形或椭圆形。

进一步的，所述主透波区、侧透波区及雷达罩本体一体成型。

进一步的，所述天线为垂直极化天线或水平极化天线。

进一步的，所述主透波区的尺寸与天线尺寸、天线覆盖角度相匹配。

进一步的，所述雷达罩本体采用透波聚碳酸酯材料或含聚硅氧烷的聚碳酸酯（PC）材料制备而成。

一种毫米波雷达，基于上述一种毫米波雷达罩，包括雷达主体，雷达主体具有天线，所述天线的预定区域内设有辐射贴片，所述辐射贴片用于辐射和接收电磁波；所述雷达主体在与天线相对应一侧设有雷达罩，雷达罩用于对雷达主体进行密封。

本实用新型所起到的有益技术效果如下：

与现有技术相比较，本实用新型公开了一种毫米波雷达罩，该毫米波雷达罩在与天线辐射前方相对应位置设有向内凹陷的主透波区，且主透波区的厚度为介质半波长或半波长的整数倍，减少了频率信号在法线方向的反射。同时在主透波区的周围设置厚度较大的侧透波区，使侧透波区的厚度与入射角的余弦值之比近似达到半波长的整数倍，进而降低雷达罩在辐射侧方引起的信号衰减。通过控制主透波区与侧透波区的形状和厚度，不仅降低了频率信号在法线方向的反射，还减小了雷达罩引起的信号衰减，有效保持了天线本身的覆盖角度，提高雷达整体性能。

附图说明

图1为实施例1中雷达罩与天线的位置关系示意图。

图2为实施例1中雷达罩与垂直极化天线的结构示意图。

图3为实施例1中雷达罩与水平极化天线的结构示意图。

图4为实施例1中主透波区为椭圆形结构的示意图。

图5为实施例1中在在无雷达罩、半波长雷达罩及非等厚度雷达罩条件下垂直极化天线的反射系数图。

图6为实施例1中在无雷达罩、半波长雷达罩及非等厚雷达罩条件下垂直极化天线在H面的辐射方向图。

图7为实施例1中在无雷达罩、半波长雷达罩及非等厚雷达罩条件下垂直极化天线在E面的辐射方向图。

图8为实施例1中在无雷达罩、半波长雷达罩及非等厚雷达罩条件下水平极化天线的反射系数图。

图9为实施例1中在无雷达罩、半波长雷达罩及非等厚雷达罩条件下水平极化天线在E面的辐射方向图。

图10为实施例1中在无雷达罩、半波长雷达罩及非等厚雷达罩条件下水平极化天线在H面的辐射方向图。

图11为实施例1中适用双层雷达罩设计的垂直极化天线的辐射方向图。

图12为实施例1中使用双层雷达罩设计的水平极化天线的辐射方向图。

附图标记：

1-天线，2-雷达罩本体，21-主透波区，22-侧透波区，3-雷达主体。

附图仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制；为了更好说明本实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸；对于本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的；相同或相似的标号对应相同或相似的部件；附图中描述位置关系的用语仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的较佳实施例进行详细阐述，以使本发明的优点和特征更易被本领域技术人员理解，从而对本发明的保护范围作出更为清楚的界定。

实施例1：

如图1所示，本实施例提供了一种毫米波雷达罩，用于设置在天线1上方，所述天线1为垂直极化天线或水平极化天线，如图2和图3所示。该毫米波雷达罩包括雷达罩本体2，所述雷达罩本体2上设有向内凹陷的主透波区21以及分布在主透波区21周围的侧透波区22，侧透波区22与主透波区21无缝连接。所述主透波区21、侧透波区22与雷达罩本体2可以采用相同的材料一体成型，也可以采用不用的材料拼接而成，在此不做具体限制。一般毫米波雷达罩采用透波聚碳酸酯材料或含聚硅氧烷的PC材料制备而成。设置在雷达罩本体2上的主透波区21分布在天线1的辐射前方，所述主透波区21的厚度为半波长或半波长的整数倍，而所述侧透波区22的厚度大于主透波区21的厚度。

作为优选的，所述侧透波区22的厚度与入射角的余弦值之比等于半波长的整数倍。由于侧透波区22内各点的入射角不同，导致侧透波区22内各点厚度也不相同，即所述侧透波区22为厚度渐变的曲面结构。随着入射角增大，信号在侧透波区22中的传输距离等于侧透波区22的厚度除以入射角的余弦值，因此控制侧透波区22厚度与入射角的余弦值之比等于半波长的整数倍，可以有效减少在该方向由雷达罩引起的信号衰减。

但是在雷达罩加工过程中，曲面结构的侧透波区22制备工艺复杂，加工难度大，导致雷达罩加工成本较高。因此，在实际加工过程中，一般将侧透波区22制成厚度均一的结构，使侧透波区22的厚度适当偏离半波长及其整数倍，控制侧透波区22的厚度与平均入射角的余弦值之比等于半波长的整数倍即可，如图1-图4所示。所述平均入射角是指天线1发出的电磁波信号在侧透波区22内各点的入射角的平均值。通过控制侧透波区22厚度与平均入射角的余弦值之比等于半波长的整数倍，可使入射至侧透波区22的信号传输距离近似达到半波长的整数倍，进而在简化工艺的基础上做到尽量多的减少雷达罩引起的信号衰减。无论侧透波区22为厚度渐变的曲面结构还是厚度均一的平面结构，侧透波区22和主透波区21在与天线1相背一侧均保持平整，即雷达罩本体2在与天线1相背一侧为平面结构。

作为优选的，如图1所示，在制备侧透波区22厚度均一的雷达罩本体2时，首先将整个雷达罩本体2做成偏离半波长及其倍数的厚度，然后再在雷达罩本体2与天线1相对应位置处进行挖孔，从而雷达罩本体2上形成类似腔体的结构，将雷达罩本体2上与天线1相对应位置处的厚度控制为半波长及其倍数。以介质半波长1.4mm为例，将整个雷达罩本体2厚度制成偏离半波长的1.8mm，然后再在雷达罩本体2与天线1相对应位置处进行挖孔，使雷达罩本体2与天线1相对应位置处的厚度为1.4mm。

作为优选的，如图1-图4所示，所述主透波区21的形状可以为矩形、圆形或、椭圆形、菱形或三角形等。主透波区21的尺寸大小需与天线尺寸、天线覆盖角度相匹配。也就是说，主透波区21的具体尺寸需要结合天线1尺寸以及所感兴趣的天线1覆盖角度进行不断优化，直至使入射角较小的信号经过的介质厚度近似为天线1上方的介质厚度，而入射角较大的信号经过的介质厚度近似等于偏离了半波长及其倍数的介质厚度除以入射角的余弦值。

将本实施例制备得到的侧透波区22厚度均一的雷达罩本体2分别设置在垂直极化天线和水平极化天线上，并对垂直极化天线和水平极化天线的辐射性能进行检测，结果如图5-图12所示。其中，图5和图8展示了反射系数的变化。图5和图8均显示加入本雷达罩对整体辐射单元的匹配带宽以及匹配度影响很小。图6、图7、图9、图10则展示了加入本雷达罩以后辐射方向图的变化。在俯仰角上的辐射方向图基本保持不变，而在水平角的方向图显示加入本雷达罩以后，大角度的天线增益得到了改进。和传统半波长天线罩相比，垂直极化天线在±75^o处增益增加了5dB，并且在50°到75°间适用本雷达罩的天线增益均超过了纯天线不使用任何雷达罩的辐射强度。相应的，对于水平极化天线，使用本雷达罩的增益则在25°到75°间均超过了传统半波长天线罩。具体放大性能对比图如图11和图12所示。因此，使用这种雷达罩设计方法，可以在较大的水平覆盖范围内对雷达天线增益进行提高，却不影响俯仰面的方向图和辐射单元的带宽。其缺点是在小角度范围内天线增益会下降以及出现1.5dB左右的不平滑。

本实施例公开的毫米波雷达罩采用了两种厚度相结合的设计方法，在法线方向附近使用半波长以及其倍数的厚度，而在其他侧辐射方向使用了偏离半波长以及倍数的厚度，即形成了天线上方介质薄、天线周围介质厚的结构，该结构不仅降低了频率信号在法线方向的反射，还有效减小了雷达罩引起的信号衰减，很好的维持了天线自身的覆盖角度，使雷达整体性能得到了明显改善。

实施例2：

本实施例公开了一种毫米波雷达，基于实施例1中提供的毫米波雷达罩，该毫米波雷达具体包括雷达主体3，雷达主体3具有天线1。所述天线1的预定区域内设有辐射贴片，所述辐射贴片用于辐射和接收电磁波。所述雷达主体3在与天线1相对应一侧设有雷达罩，雷达罩用于对雷达主体3进行密封，雷达罩的设置有效防止了发送信号和接收信号受损。本实施例中，所述雷达罩本体2通过注塑方式一体成型，且雷达罩本体2在与天线1相背一侧设有硅有机漆制成的保护层，用于保护雷达罩本体2免受损坏

显然，本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种毫米波雷达罩，用于设置在天线上方，其特征在于，包括雷达罩本体（2），所述雷达罩本体（2）设有向内凹陷的主透波区（21）以及分布在主透波区（21）周围的侧透波区（22），所述主透波区（21）设置在天线（1）的辐射前方，所述主透波区（21）的厚度为半波长或半波长的整数倍，所述侧透波区（22）的厚度大于主透波区（21）的厚度。

2.如权利要求1所述一种毫米波雷达罩，其特征在于，所述侧透波区（22）的厚度与入射角的余弦值之比等于半波长的整数倍。

3.如权利要求1所述一种毫米波雷达罩，其特征在于，所述侧透波区（22）的厚度与平均入射角的余弦值之比等于半波长的整数倍，所述平均入射角是侧透波区（22）内各点入射角的平均值。

4.如权利要求1所述一种毫米波雷达罩，其特征在于，所述主透波区（21）的形状为矩形、圆形或椭圆形。

5.如权利要求1所述一种毫米波雷达罩，其特征在于，所述主透波区（21）、侧透波区（22）及雷达罩本体（2）一体成型。

6.如权利要求1所述一种毫米波雷达罩，其特征在于，所述天线（1）为垂直极化天线或水平极化天线。

7.如权利要求1所述一种毫米波雷达罩，其特征在于，所述主透波区（21）的尺寸与天线尺寸、天线覆盖角度相匹配。

8.如权利要求1所述一种毫米波雷达罩，其特征在于，所述雷达罩本体（2）采用透波聚碳酸酯材料或含聚硅氧烷的PC材料制备而成。

9.一种毫米波雷达，基于权利要求1-8任一项所述的一种毫米波雷达罩，其特征在于，包括雷达主体（3），雷达主体（3）具有天线（1），所述天线（1）的预定区域内设有辐射贴片，所述辐射贴片用于辐射和接收电磁波；所述雷达主体（3）在与天线（1）相对应一侧设有雷达罩，雷达罩用于对雷达主体（3）进行密封。

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