毫米波雷达阵列天线及雷达装置的制作方法

1.本发明涉及雷达技术领域，尤其涉及一种毫米波雷达阵列天线及雷达装置。


背景技术：

2.随着人们对安全意识的逐渐提高，车载毫米波防撞雷达作为一种安全预防系统得到了快速发展，其结构小、重量轻、环境适应性强、稳定可靠等优点在车载防撞雷达应用中得到了凸显。车载防撞雷达，主要用于汽车周围物体目标的检测，对周围的目标做提示和安全预警，确保行车安全。车载毫米波雷达是通过毫米波感知环境，例如检测前后车距离、车道划线等。
3.毫米波雷达阵列天线由于频段高，基板薄，会激励起表面波，导致其方向图出现波动，而且方向图会随着基板尺寸的变化而变化。激励的表面波会沿着分界面向两边传播，并在基板边缘形成辐射。
4.因此，亟需设计一种新的毫米波雷达阵列天线以解决现有技术存在缺陷。


技术实现要素：

5.本发明的目的在于，本发明实施例提供一种毫米波雷达阵列天线及雷达装置，旨在有效解决现有技术的天线形成表面波会沿着分界面向两边传播，并在基板边缘形成辐射的问题。
6.根据本发明的一方面，本发明提供一种毫米波雷达阵列天线，包括：基板；天线，设置于所述基板上；阻隔层，设置于所述基板上，且位于两个相邻天线之间，所述阻隔层接地，其中所述阻隔层与所述天线相邻的侧边具有至少两个阻隔结构，相邻的阻隔结构之间形成向所述阻隔层凹陷的凹槽用于抑制所述天线激励起的表面波。
7.进一步地，所述毫米波雷达阵列天线还包括接地板，所述基板设置在所述接地板上。
8.进一步地，所述阻隔结构为三角形、弧形或梯形中的其中一种。
9.进一步地，沿所述阻隔层的边缘设置多个过孔，所述过孔贯穿所述基板，用于使所述阻隔层与所述接地板连接。
10.进一步地，当所述阻隔结构为三角形结构时，三角形结构为等腰三角形或等边三角形，其中三角形结构中边长相等的边的长度为1.1mm至3.3mm。
11.进一步地，多个过孔为等距设置。。
12.进一步地，所述阻隔层的材料为金属材料。
13.进一步地，所述过孔为圆形、三角形或四边形中的其中一种。
14.进一步地，所述基板为非导电材料，所述阻隔结构之间形成等效电容，电流从所述阻隔结构通过所述过孔产生的电流路径形成等效电感，当在预设的频段产生谐振时，邻的阻隔结构之间形成向所述阻隔层凹陷的凹槽的表面产生高阻抗的特性用于抑制所述天线激励起的表面波。。
15.进一步地，所述阻隔结构沿着所述天线的长度方向设置，所述多个阻隔结构为等距设置。
16.根据本发明的另一方面，本发明提供一种雷达装置，包括本发明任一实施例所述的毫米波雷达阵列天线。
17.本发明的优点在于，本发明通过天线设置于所述基板上，阻隔层设置于所述基板上，且位于两个相邻天线之间，所述阻隔结构之间形成等效电容，电流从所述阻隔结构通过所述过孔产生的电流路径形成等效电感，当在预设的频段产生谐振时，邻的阻隔结构之间形成向所述阻隔层凹陷的凹槽的表面产生高阻抗的特性用于抑制所述天线激励起的表面波。
附图说明
18.下面结合附图，通过对本发明的具体实施方式详细描述，将使本发明的技术方案及其它有益效果显而易见。
19.图1为本发明实施例一提供的一种毫米波雷达阵列天线的结构示意图。
20.图2为图1中a-a处的剖面图。
21.图3为产生于基板的表面波的折射方向的参考示意图。
22.图4为毫米波雷达阵列天线的性能测试图。
23.图5为本发明实施例二提供的一种毫米波雷达阵列天线的结构示意图。
24.图6为本发明实施例提供的一种雷达装置结构示意图。
具体实施方式
25.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
26.在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接或可以相互通讯；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
27.如图1所示，为本发明实施例一所提供的毫米波雷达阵列天线的结构示意图。所述毫米波雷达阵列天线包括：基板300、天线200、阻隔层100及接地板400。
28.其中所述天线200设置于所述基板300上，阻隔层100设置于所述基板300上，且位于两个相邻天线200之间，所述阻隔层100接地，其中所述阻隔层100与所述天线200相邻的侧边具有至少两个阻隔结构110，相邻的阻隔结构110之间形成向所述阻隔层100凹陷的凹槽112，所述凹槽112用于抑制(或阻隔)所述天线激励起的表面波。
29.以下将对所述毫米波雷达阵列天线中的各个部件做进一步的描述。
30.所述阻隔结构110沿着所述天线200的长度方向设置。可选地，多个阻隔结构110为等距设置在阻隔层100的边缘侧。该边缘与所述天线200相邻，且为非直线型边缘。
31.当阻隔层100的非直线型边缘为锯齿状边缘时，该锯齿状边缘具体可以为三角形边缘、梯形边缘、矩形边缘。换言之，阻隔层100的阻隔结构110相应地呈现三角形结构、梯形结构、矩形结构。在本实施例中，当所述阻隔结构110为三角形结构时，三角形结构可以为等腰三角形或等边三角形，其中三角形结构中边长相等的边的长度可以为1.1mm至3.3mm。而在其他部分实施例中，所述阻隔结构110也可以为梯形结构、矩形结构、曲线型结构等。
32.在制作时，阻隔层100可以和阻隔结构110为一次成型，一次成型可以便于生产制造。锯齿状边缘包括至少一个三角形结构。进一步地，三角形结构的数量大于或等于两个。需要说明的是，本文中的“至少一个”，当其与一系列项使用时，是指可以使用一个或多个所列项的不同组合，并且可以需要列表中每个项的仅一个。例如，“项a、项b和项c中的至少一个”可以包括但不限于，项a或项a和项b。该示例还可以包括项a、项b和项c，或项b和项c。在其他示例中，“至少一个”可以是例如但不限于，两个项a、一个项b和十个项c、四个项b和七个项c、或某些其他合适的组合。
33.继续参阅图1所示，沿阻隔层100的边缘(包括阻隔结构110的边缘)设置多个过孔111，所述过孔111贯穿所述基板300以使所述阻隔层100与所述接地板400连接。所述过孔为圆形、三角形或四边形中的其中一种。在本实施例中，所述过孔为圆形。进一步地，多个过孔111可以为等距设置。
34.参阅图2所示，所述基板300设置于所述接地板400上。所述基板300为非导电材料，例如陶瓷填料的复合材料。所述阻隔层100的材料为金属材料，例如铜，铁。结合图1和图2所示，所述阻隔结构之间形成等效电容，电流从所述阻隔结构通过所述过孔产生的电流路径形成等效电感，当在预设的频段产生谐振时，邻的阻隔结构之间形成向所述阻隔层凹陷的凹槽的表面产生高阻抗的特性用于抑制所述天线激励起的表面波。
35.继续参阅图2所示，阻隔层100设置于基板300的第一表面，接地板400设置于基板300且与第一表面相对的第二表面(图2中的基板300、阻隔层100及接地板400三者的厚度关系仅起到示意作用)。
36.结合图1和图3所示，图3中的箭头示意了天线200上出现表面波时，表面波的扩散情况。表面波将从天线200的中心线向天线200的两侧扩散。由于阻隔层100具有非直线型边缘，故表面波将在阻隔层100的边缘多次反射，进而增加表面波的损耗，从而能够降低表面波对阻隔层100的收发射频信号效果的影响。当非直线型边缘所对应的阻隔结构为三角形结构时，厂商可以根据实际需求来设定三角形结构的每一条边的长度。例如，三角形结构为等腰三角形或等边三角形，其中三角形结构中边长相等的边的长度为1.1mm至3.3mm。又例如，结合图3所示，δabc为等腰三角形，其中垂直线段ab垂直于边cd。在设定垂直线段ab和边cd时需要考虑以下因素：若垂直线段ab或边cd的长度太小，则会增加加工难度；若垂直线段ab或边cd的长度太大，则会减少三角形结构的数量，进而降低表面波的滤除效果。进一步地，非直线型边缘与所述天线200的延伸方向为一致。
37.在本发明实施例一中，通过天线200设置于所述基板300上，阻隔层100设置于所述基板300上，且位于两个相邻天线200之间，所述基板300为非导电材料，所述阻隔结构之间形成等效电容，电流从所述阻隔结构通过所述过孔产生的电流路径形成等效电感，当在预设的频段产生谐振时，邻的阻隔结构之间形成向所述阻隔层凹陷的凹槽的表面产生高阻抗的特性用于抑制所述天线激励起的表面波。。
38.参阅图4所示，图4为具有锯齿状边缘的天线200的性能测试图，图4中坐标系的y轴为天线200增益，x轴为角度(theta,单位为度(deg))。相较于常规天线，本实施例所提供的天线200的射频信号波动更小。换言之，通过上述结构的设计，使得天线200在不同角度收发射频信号的性能更加稳定，阻隔层100滤除表面波的效果更好。
39.如图5所示，为本发明实施例二提供的毫米波雷达阵列天线的结构示意图。所述毫米波雷达阵列天线包括：基板300、天线200、阻隔层100及接地板400。
40.其中所述天线200设置于所述基板300上，阻隔层100设置于所述基板300上，且位于两个相邻天线200之间，所述阻隔层100接地，其中所述阻隔层100与所述天线200相邻的侧边具有至少两个阻隔结构110，相邻的阻隔结构110之间形成向所述阻隔层100凹陷的凹槽112。所述凹槽112用于抑制所述天线激励起的表面波。
41.所述阻隔结构110沿着所述天线200的长度方向设置。可选地，多个所述阻隔结构110为等距设置在阻隔层100的边缘侧。该边缘与所述天线200相邻，且为非直线型边缘。
42.当阻隔层100的非直线型边缘为梯形边缘，即阻隔层100的阻隔结构110相应地呈现梯形结构，如图5所示。在制作时，阻隔层100可以和阻隔结构110一次成型，一次成型可以便于生产制造。。梯形边缘包括若干梯形结构。若干梯形结构为等间距设置于所述梯形边缘上，以至当天线200出现故障时，可以降低故障排查的难度。此外，如上等距设置也可降低加工难度。当然，梯形结构在等间距设置时的间距值可以为零。进一步地，图5中梯形结构的下底边cd的长度为天线200收发的射频信号在空气中波长的1至2倍。垂直于下底的高ab的长度为天线200收发的射频信号在空气中波长的1至2倍。厂商可根据实际需求设定梯形结构每一条边的长度，若图5中的下底边cd或高ab的长度太小，则会增加加工难度；若图5中的下底边cd或高ab的长度太大，则会减少阻隔层100上梯形结构的数量，进而降低表面波的滤除效果。
43.继续参阅图1所示，沿阻隔层100的边缘(包括阻隔结构110的边缘)设置多个过孔111，所述过孔111贯穿所述基板300以使所述阻隔层100与所述接地板400连接。所述过孔为圆形。进一步地，多个过孔111可以为等距设置。
44.如图2所示，所述基板300设置于所述接地板400上。所述基板300为非导电材料，例如陶瓷填料的复合材料。所述阻隔层100的材料为金属材料，例如铜，铁。结合图1和图2所示，所述基板300为非导电材料，所述阻隔结构之间形成等效电容，电流从所述阻隔结构通过所述过孔产生的电流路径形成等效电感，当在预设的频段产生谐振时，邻的阻隔结构之间形成向所述阻隔层凹陷的凹槽的表面产生高阻抗的特性用于抑制所述天线激励起的表面波。。
45.继续参阅图2所示，阻隔层100设置于基板300的第一表面，接地板400设置于基板300且与第一表面相对的第二表面(图2中的基板300、阻隔层100及接地板400三者的厚度关系仅起到示意作用)。
46.在本发明实施例二中，通过天线设置于所述基板上，阻隔层设置于所述基板上，且位于两个相邻天线之间，所述阻隔结构之间形成等效电容，电流从所述阻隔结构通过所述过孔产生的电流路径形成等效电感，当在预设的频段产生谐振时，邻的阻隔结构之间形成向所述阻隔层凹陷的凹槽的表面产生高阻抗的特性用于抑制所述天线激励起的表面波。
47.如图6所示，本发明还提供一种雷达装置1000，所述雷达装置1000包括本发明任一
实施例所述的毫米波雷达阵列天线800。
48.综上所述，虽然本发明已以优选实施例揭露如上，但上述优选实施例并非用以限制本发明，本领域的普通技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，均可作各种更动与润饰，因此本发明的保护范围以权利要求界定的范围为准。