一种高隔离度初级透镜天线系统和毫米波雷达传感器

文档序号:813535 发布日期:2021-03-26 浏览:30次 >En<

阅读说明:本技术 一种高隔离度初级透镜天线系统和毫米波雷达传感器 (High-isolation primary lens antenna system and millimeter wave radar sensor ) 是由 黄高昂 于 2020-12-11 设计创作,主要内容包括:本发明涉及毫米波天线技术领域,具体为一种高隔离度初级透镜天线系统和毫米波雷达传感器,包括高频电路板,高频电路板一侧面设置有微带天线,微带天线为由两个并列设置的独立天线面及其匹配传输线构成,且左边天线面为接收天线,右边天线面为发射天线,高频电路板设置有盖板,且盖板位于微带天线上方,盖板上设置有初级透镜天线,本发明通过设计收发独立并列分置的微带天线,简化了雷达射频电路,实现了雷达收发通道的高隔离度,提升了雷达的整体性能;通过共用的多级透镜天线系统实现了产品模块的小型化和整体应用的灵活性,降低了产品在生产和调试上的成本。(The invention relates to the technical field of millimeter wave antennas, in particular to a high-isolation primary lens antenna system and a millimeter wave radar sensor, which comprise a high-frequency circuit board, wherein one side surface of the high-frequency circuit board is provided with a microstrip antenna, the microstrip antenna is composed of two independent antenna surfaces arranged in parallel and a matched transmission line thereof, the left antenna surface is a receiving antenna, the right antenna surface is a transmitting antenna, the high-frequency circuit board is provided with a cover plate, the cover plate is positioned above the microstrip antenna, and the cover plate is provided with a primary lens antenna; the common multi-stage lens antenna system realizes the miniaturization of product modules and the flexibility of the whole application, and reduces the cost of the product on production and debugging.)

一种高隔离度初级透镜天线系统和毫米波雷达传感器

技术领域

本发明涉及毫米波天线技术领域,具体为一种高隔离度初级透镜天线系统和毫米波雷达传感器。

背景技术

随着工业智能制造及工业物联网的发展,对物位雷达传感器的性能提出了更高的要求。传统24GHz~26GHz的物位雷达传感器由于体积较大,同时测试精度上受到电磁波本身的物理特性限制,对于测试精度高,测试环境复杂的应用场合无法满足使用需求。更高的测试精度及对复杂使用工况的适应性推动着行业不断发展。采用76GHz~81GHz(下称80GHz)频段的物位雷达传感器将成为新一代主流产品,产品对应频率的收发天线系统对于最终整体性能有着关键性的影响。

当前市场上80GHz频段的雷达物位计产品发展较快,但目前投入实用的型号较少,国外知名品牌产品较为成熟,多采用分立芯片组构建雷达系统,设计复杂,成本较高。同时在天线系统设计上采用收发共用的单一天线作为电磁波收发通道,收发通道隔离需要靠额外射频芯片电路保证。

国内产品为了简化系统,主要采用在高频电路板上设计射频电路来实现收发共用单天线设计,收发通道之间很难实现高隔离度,对最终雷达传感器产品性能将产生影响。基于此,本发明设计了一种高隔离度初级透镜天线系统和毫米波雷达传感器,以解决上述问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种高隔离度初级透镜天线系统和毫米波雷达传感器,以解决上述技术问题。

为实现上述目的,本发明提供如下技术方案:一种高隔离度毫米波传感器天线系统,包括高频电路板,所述高频电路板一侧面设置有微带天线,所述微带天线为由两个并列设置的独立天线面及其匹配传输线构成,且左边天线面为接收天线,右边天线面为发射天线,所述高频电路板设置有盖板,且盖板位于微带天线上方,所述盖板上设置有初级透镜天线。

优选的,所述盖板上设置有透镜卡环,且初级透镜天线通过透镜卡环卡紧安装在盖板上。

优选的,所述盖板通过螺钉与高频电路板相固接。

优选的,所述盖板内腔构成微带天线平面至初级透镜天线平面的圆柱梯形腔体。

一种毫米波雷达传感器,包括雷达传感器表头、次级透镜天线、连接件和连接法兰,所述雷达传感器表头内设置有权利要求1-4任意一项所述的高隔离度初级透镜天线系统,所述雷达传感器表头一端连接有连接件,所述连接件远离雷达传感器表头的一端可拆卸设置有次级透镜天线,且高隔离度初级透镜天线系统与次级透镜天线的中线对齐,所述次级透镜天线远离连接件的可拆卸设置有连接法兰。

优选的,所述雷达传感器表头包括模块壳体和与模块壳体相互配合的模块上盖,所述模块上盖靠近模块壳体的一侧面设置有模块电路板支架,所述模块壳体内腔顶部安装有高隔离度初级透镜天线系统,所述高隔离度初级透镜天线系统与模块壳体圆柱形开口中心对称设置。

优选的,所述连接件与雷达传感器表头之间通过细密螺纹可拆连接。

优选的,所述雷达传感器表头、次级透镜天线、连接件和连接法兰之间均设置有橡胶圈作为密封材料。

与现有技术相比,本发明的有益效果为:

本发明通过设计收发独立并列分置的微带天线,简化了雷达射频电路,实现了雷达收发通道的高隔离度,提升了雷达的整体性能;通过共用的多级透镜天线系统实现了产品模块的小型化和整体应用的灵活性,降低了产品在生产和调试上的成本。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案,下面将对实施例描述所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明中高隔离度毫米波传感器天线系统的结构示意图;

图2为本发明中高频电路板与微带电路之间的结构示意图;

图3为本发明中高隔离度毫米波传感器天线系统的结构俯视图;

图4为本发明中高隔离度毫米波传感器天线系统的结构分解示意图;

图5为本发明中毫米波雷达传感器的结构分解示意图;

图6为本发明中雷达传感器表头的结构分解示意图。

附图中,各标号所代表的部件列表如下:

1、高频电路板;2、微带天线;3、盖板;4、初级透镜天线;5、透镜卡环;6、雷达传感器表头;61、模块壳体;62、模块上盖;63、模块电路板支架;7、次级透镜天线;8、连接件;9、连接法兰。

具体实施方式

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,本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例,都属于本发明保护的范围。

请参阅图1-6,本发明提供一种技术方案:一种高隔离度毫米波传感器天线系统,包括高频电路板1,高频电路板1一侧面设置有微带天线2,微带天线2为由两个并列设置的独立天线面及其匹配传输线构成,且左边天线面为接收天线,右边天线面为发射天线,高频电路板1设置有盖板3,且盖板3位于微带天线2上方,盖板3上设置有初级透镜天线4,收发独立的天线组可以简化射频电路的同时为雷达传感器提供更高的收发系统隔离度,以实现更好的测试精度。

具体的,盖板3上设置有透镜卡环5,且初级透镜天线4通过透镜卡环5卡紧安装在盖板3上。

具体的,盖板3通过螺钉与高频电路板1相固接。

具体的,盖板3内腔构成微带天线2平面至初级透镜天线4平面的圆柱梯形腔体。

一种毫米波雷达传感器,包括雷达传感器表头6、次级透镜天线7、连接件8和连接法兰9,雷达传感器表头6内设置有权利要求1-4任意一项的高隔离度初级透镜天线系统,雷达传感器表头6一端连接有连接件8,连接件8远离雷达传感器表头6的一端可拆卸设置有次级透镜天线7,且高隔离度初级透镜天线系统与次级透镜天线7的中线对齐,次级透镜天线7远离连接件8的可拆卸设置有连接法兰9;次级透镜天线7与连接件8和连接法兰9均为可拆连接,从而可以通过改变次级透镜天线7的尺寸及实用材料可以实现不同使用环境的需求匹配和设备安装;同时可以通过改变连接件8可以实现不同尺寸次级透镜天线的匹配安装或多级透镜天线组的设计需求。

具体的,雷达传感器表头6包括模块壳体61和与模块壳体61相互配合的模块上盖62,所述模块上盖62靠近模块壳体61的一侧面设置有模块电路板支架63,模块壳体61内腔顶部安装有高隔离度初级透镜天线系统,所述高隔离度初级透镜天线系统与模块壳体61圆柱形开口中心对称设置。

具体的,连接件8与雷达传感器表头6之间通过细密螺纹可拆连接,便有安装和拆卸。

具体的,雷达传感器表头6、次级透镜天线7、连接件8和连接法兰9之间均设置有橡胶圈作为密封材料,提高构件之间安装的密封性。

本实施例的一个具体应用实施例为:

如图2所示,微带天线2由同一块高频电路板1上一组并列的两个独立天线面及其匹配传输线构成,其中左边天线面为雷达传感器的接收天线,右边天线面为雷达传感器的发射天线。收发独立的天线组可以简化射频电路的同时为雷达传感器提供更高的收发系统隔离度,以实现更好的测试精度;

如图1、图3和图4所示,初级透镜天线系统由高频电路板1、盖板3、初级透镜天线4、透镜卡环5构成。其中盖板3通过螺钉安装在高频电路板1上,在微带天线2上方镂空为圆柱形开口,初级透镜天线4通过透镜卡环5卡紧安装在盖板3上。初级透镜天线系统组合结构作为雷达传感器表头模块的一部分装配在雷达传感器表壳内,初级透镜天线4方向与后续多级透镜天线中线对齐。

如图5和图6所示,雷达传感器表头6内装配了雷达表头模块(包含初级透镜天线系统组合结构),次级透镜天线7密封装配在连接件8及连接法兰9之间,构成外部次级透镜天线系统组合结构。且可以在连接件8内部设计有吹扫结构,从而可以通过吹气进行透镜表面附着物清理。连接件8通过细密螺纹与表头6连接。雷达传感器表头6、连接件8、次级透镜7、连接法兰9之间都有橡胶圈作为密封材料。

通过改变次级透镜天线7的尺寸及实用材料可以实现不同使用环境的需求匹配和设备安装。通过改变连接件8可以实现不同尺寸次级透镜天线8的匹配安装或多级透镜天线组的设计需求;

本专利设计了收发独立、并列分置的微带天线,通过空间分隔实现收发通道的高隔离度。同时由于收发天线分离后,可以独立的分别与集成芯片的电磁波发射(Tx)引脚及电磁波接收(Rx)引脚连接,这样就可以简化去掉用于收发通道合一的射频电路芯片或板级电路设计,降低雷达系统复杂度。收发天线之间的高隔离度对于整个雷达传感器系统发射通道与接收通道之间的隔离度有决定性影响,而雷达系统收发通道之间隔离度高,可以极大降低发射通道发射的电磁波能量对接收通道基底噪声的抬升影响,从而提高雷达系统的信噪比,进而提升雷达传感器的测试精度及测试范围。

微带天线与透镜天线的组合使用,可以实现初级天线系统的小型化及模块化。由于两者组合本身就可以组成小型天线系统,将电磁波信号从电路板上的芯片上发射到空间中。同时透镜天线还可以作为封装外罩与雷达模块壳体一起构成封闭的结构体,实现产品的模块化。模块化的雷达模块产品降低了整机装配的难度,提高了生产流程的效率。

共用的多级透镜天线系统,减小了产品体积,可以兼容工业用雷达传感器产品的通用传统外形,同时可以在保持初级透镜模块不变的情况下,通过扩展次级透镜天线实现不同天线口径的灵活变化,或换用多级透镜组天线系统优化某些特定性能。

同时,本设计方法可以扩展应用至二级以上透镜天线系统使用。

在本发明的描述中,需要理解的是,术语“同轴”、“底部”、“一端”、“顶部”、“中部”、“另一端”、“上”、“一侧”、“顶部”、“内”、“前部”、“中央”、“两端”等指示的方位或位置关系为基于附图的方位或位置关系,仅是为了便于描述本发明和简化描述,而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作,因此不能理解为对本发明的限制。

在本发明中,除非另有明确的规定和限定,术语“安装”、“设置”、“连接”、“固定”、“旋接”等术语应做广义理解,例如,可以是固定连接,也可以是可拆卸连接,或成一体;可以是机械连接,也可以是电连接;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,除非另有明确的限定,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。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例,对于本领域的普通技术人员而言,可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行变型,本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

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