具有天線罩的雷達(dá)傳感器的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種用于機(jī)動(dòng)車的雷達(dá)傳感器，其具有承載所述雷達(dá)傳感器的接地結(jié)構(gòu)和天線結(jié)構(gòu)(14)的電路板(10)并且具有容納所述電路板(10)的殼體(30)，所述殼體在所述雷達(dá)傳感器的發(fā)射與接收側(cè)通過(guò)對(duì)于雷達(dá)輻射而言能夠穿透的天線罩(32)構(gòu)成，其特征在于，所述天線罩(32)具有基本上平坦的、相對(duì)于所述電路板(10)傾斜的壁。
【專利說(shuō)明】具有天線罩的雷達(dá)傳感器

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種用于機(jī)動(dòng)車的雷達(dá)傳感器，其具有承載雷達(dá)傳感器的接地結(jié)構(gòu)(Massestrukturen)和天線結(jié)構(gòu)的電路板并且具有容納電路板的殼體,所述殼體在雷達(dá)傳感器的發(fā)射與接收側(cè)通過(guò)對(duì)于雷達(dá)輻射而言能夠穿透的天線罩(Radom)構(gòu)成。本發(fā)明的主題此外是具有這種雷達(dá)傳感器的機(jī)動(dòng)車。

【背景技術(shù)】
[0002]雷達(dá)傳感器在機(jī)動(dòng)車中例如用于測(cè)量在前行駛的車輛的距離和相對(duì)速度，從而例如能夠?qū)崿F(xiàn)碰撞警告和/或者自動(dòng)間距調(diào)節(jié)。在這些應(yīng)用情形中雷達(dá)傳感器安裝在車身的前部區(qū)域中。天線罩的目的是防止雷達(dá)傳感器的敏感電子組件受到機(jī)械影響和天氣影響。在一些已知的雷達(dá)傳感器中，天線罩構(gòu)造為雷達(dá)透鏡，借助所述雷達(dá)透鏡同時(shí)實(shí)現(xiàn)雷達(dá)波束的準(zhǔn)直和波束成型。在其他已知的雷達(dá)傳感器中，僅僅通過(guò)天線元件的幾何形狀和控制進(jìn)行波束成型，例如根據(jù)相控陣列天線的原理。在這種情形中，可以通過(guò)由塑料構(gòu)成的平坦的壁構(gòu)成天線罩。
[0003]因?yàn)闄C(jī)動(dòng)車的保險(xiǎn)杠現(xiàn)今大多由塑料構(gòu)成并且因此對(duì)于雷達(dá)輻射而言是能夠穿透的，所以通常希望將雷達(dá)傳感器受保護(hù)地并且遮蔽地安裝在機(jī)動(dòng)車的保險(xiǎn)杠后面。但問(wèn)題在于，由塑料構(gòu)成的保險(xiǎn)杠雖然對(duì)于雷達(dá)輻射而言在很大程度上是能夠穿透的但仍然具有一定的反射能力。因?yàn)榱硪环矫嫒肷淅走_(dá)波在其通過(guò)保險(xiǎn)杠之后也在電路板的接地結(jié)構(gòu)處反射，所以可能出現(xiàn)電路板和機(jī)動(dòng)車的保險(xiǎn)杠之間的多次反射。所述多次反射在雷達(dá)信號(hào)的分析處理時(shí)是不期望的干擾信號(hào)。
[0004]這樣的多次反射在以下角度分辨雷達(dá)傳感器中尤其是干擾性的:多個(gè)天線元件在車輛的寬度方向上并排設(shè)置，從而通過(guò)由不同天線元件接收的雷達(dá)回波之間的振幅關(guān)系和相位關(guān)系的分析處理能夠?qū)崿F(xiàn)定位對(duì)象的方位角的測(cè)量或至少估計(jì)。通過(guò)多次反射可以使振幅和相位如此嚴(yán)重地失真，使得角度測(cè)量的精確度顯著受到損害。
[0005]一種可行的應(yīng)對(duì)措施是，如此傾斜地設(shè)置保險(xiǎn)杠，使得其反射面不再平行于電路板的平面并且雷達(dá)波在一次或多次反射之后不再射到天線結(jié)構(gòu)上。然而，在保險(xiǎn)杠構(gòu)型時(shí)以及在雷達(dá)傳感器安裝時(shí)，通過(guò)保險(xiǎn)杠的這樣的傾斜限制結(jié)構(gòu)自由度。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明的任務(wù)在于，實(shí)現(xiàn)一種相對(duì)于機(jī)動(dòng)車的保險(xiǎn)杠上的多次反射較不敏感的雷達(dá)傳感器。
[0007]所述任務(wù)根據(jù)本發(fā)明通過(guò)以下方式解決:天線罩具有基本上平坦的、相對(duì)于電路板傾斜的壁。
[0008]已經(jīng)通過(guò)機(jī)動(dòng)車的保險(xiǎn)杠的入射雷達(dá)波在其到達(dá)電路板之前也必須通過(guò)天線罩，其中輻射能量的較少份額被反射。在電路板上的反射之后，雷達(dá)波在天線罩上再次反射。由于天線罩的傾斜，經(jīng)反射的波以以下角度偏轉(zhuǎn):所述角度為天線罩的平面與電路板的平面之間的角度的兩倍。通過(guò)天線罩的足夠傾斜可以實(shí)現(xiàn)經(jīng)反射的波已經(jīng)在第一次反射之后、但最遲在第二次或第三次反射之后不再射到天線結(jié)構(gòu)上。
[0009]波的從電路板返回天線罩的一定份額通過(guò)天線罩并且隨后在保險(xiǎn)杠上再次反射。對(duì)于這些波，當(dāng)其再次通過(guò)天線罩時(shí)，一定份額也重新反射并且偏轉(zhuǎn)。由于天線罩上的附加反射損耗，與在其天線罩平行于電路板的雷達(dá)傳感器中相比，電路板和保險(xiǎn)杠之間的多次反射總體上更強(qiáng)地衰減。這允許即使保險(xiǎn)杠不傾斜或僅僅略微傾斜也獲得干擾相對(duì)較少的信號(hào)。
[0010]在從屬權(quán)利要求中說(shuō)明本發(fā)明的有利擴(kuò)展方案和構(gòu)型。

【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0011]以下根據(jù)附圖詳細(xì)解釋一些實(shí)施例。附圖示出:
[0012]圖1:安裝在傾斜的保險(xiǎn)杠后面的無(wú)天線罩的雷達(dá)傳感器的原理圖；
[0013]圖2:具有根據(jù)本發(fā)明的天線罩的雷達(dá)傳感器的相應(yīng)原理圖；
[0014]圖3-5:在天線罩的幾何形狀方面不同的其他實(shí)施例。

【具體實(shí)施方式】
[0015]對(duì)于機(jī)動(dòng)車的雷達(dá)傳感器，在圖1中示意性示出平板形式的電路板10的側(cè)視圖，其在垂直定向上安裝在沒(méi)有示出的機(jī)動(dòng)車的前部區(qū)域中。電路板10具有接地結(jié)構(gòu)12，其在所示示例中具有電路板背側(cè)上的金屬化部的形式。此外，電路板10在正側(cè)上承載天線結(jié)構(gòu)14，例如天線元件18的多個(gè)垂直設(shè)置的列16的形式。在圖1中也以平面圖示意性示出這些列16中的一個(gè)。
[0016]串行地以沒(méi)有示出的振蕩器的高頻信號(hào)饋給每一列的天線元件18。天線元件18的尺寸和它們之間的間距如此選擇，使得在各個(gè)天線元件18中激勵(lì)的諧振具有導(dǎo)致俯仰方面的一定波束成型——更準(zhǔn)確地說(shuō)導(dǎo)致在前端雷達(dá)的情形中在機(jī)動(dòng)車的行駛方向上向前(在圖1中向右)發(fā)射的雷達(dá)輻射的集束的相位關(guān)系與振幅關(guān)系。
[0017]舉例來(lái)說(shuō)，雷達(dá)傳感器涉及具有單站天線系統(tǒng)的傳感器。即，用于發(fā)射雷達(dá)信號(hào)的天線元件18也用于接收由定位對(duì)象反射的雷達(dá)回波。通過(guò)已知的方式對(duì)于每一列16單獨(dú)分析處理所接收的雷達(dá)回波。
[0018]如果其視線不是恰好垂直于電路板10的平面的對(duì)象一一即具有不同于0°的方位角的對(duì)象的雷達(dá)回波入射時(shí)，由于不同的信號(hào)傳播時(shí)間得到在機(jī)動(dòng)車的橫向上彼此相隔一定間距設(shè)置的不同天線列中接收的信號(hào)之間的特有的振幅差與相位差?？梢愿鶕?jù)這些特有的差實(shí)現(xiàn)至少近似地確定定位對(duì)象的方位角。
[0019]在圖1中示出的示例中，雷達(dá)傳感器遮蔽地安裝在機(jī)動(dòng)車的保險(xiǎn)杠20后面。對(duì)于保險(xiǎn)杠20，在圖1中僅僅在橫截面圖中示意性地示出保險(xiǎn)杠的壁的一定區(qū)段。保險(xiǎn)杠的壁由一層或多層塑料材料構(gòu)成并且在所示示例中以一定的角度α相對(duì)于垂直線并且因此也相對(duì)于電路板10的平面傾斜。
[0020]在圖1中示出了入射的雷達(dá)波束22，其(在沒(méi)有示出的對(duì)象上反射之后)穿過(guò)保險(xiǎn)杠20并且在最外側(cè)的下邊緣處射到電路板10上。雷達(dá)波束22的俯仰角是0°，也就是說(shuō)，波束在俯仰方面垂直地射到電路板10上。在電路板10上，尤其在其接地結(jié)構(gòu)12上，雷達(dá)波束22幾乎完全反射，使得反射波束24回到保險(xiǎn)杠20并且以等于保險(xiǎn)杠的傾斜的入射角α射到保險(xiǎn)杠20的內(nèi)表面上。輻射的一定份額在這里再次反射并且形成一階的經(jīng)多次反射的波束26，其以一定的垂直偏移X再次射到電路板10上。在這里，波束再次反射，使得二價(jià)的經(jīng)反射的波束28重新回到保險(xiǎn)杠20。所述過(guò)程原則上可以重復(fù)多次，從而獲得一連串的多次反射，其強(qiáng)度由于在每次反射時(shí)出現(xiàn)的損耗而指數(shù)式衰減。
[0021]如果一階的和更高階的經(jīng)多次反射的波束在天線元件18的列16所在的區(qū)域中射到電路板10上，則經(jīng)多次反射的波束由天線元件接收并且形成干擾信號(hào)，所述干擾信號(hào)使在不同列16中接收的信號(hào)之間的振幅關(guān)系與相位關(guān)系失真并且使方位角的測(cè)量變得困難。
[0022]在圖1中示出的示例中，保險(xiǎn)杠20以角度α的傾斜導(dǎo)致僅僅一階的經(jīng)多次反射的波束26射到天線結(jié)構(gòu)14上，而二階的和更高階的經(jīng)多次反射的波束已經(jīng)如此程度地向上偏轉(zhuǎn)，使得其不再射到天線結(jié)構(gòu)上。
[0023]如果使保險(xiǎn)杠20以更大的角度α傾斜，則可以實(shí)現(xiàn)一階的經(jīng)多次反射的波束26也不再射到天線結(jié)構(gòu)14上(即使當(dāng)入射波束22如在圖1中那樣在最外側(cè)的下邊緣處射到電路板10上時(shí)也是這樣)。
[0024]在圖1中，以“a”表示電路板10的下邊緣與天線結(jié)構(gòu)14的下邊緣之間的垂直間距，以“b”表示天線結(jié)構(gòu)14的高度，并且“c”表示天線結(jié)構(gòu)14的上邊緣與電路板10的上邊緣之間的間距?？梢詫⒁浑A的經(jīng)多次反射的波束26也不射到天線結(jié)構(gòu)14上的條件表達(dá)為不等式
[0025]X > a+b (I)
[0026]入射波束22、經(jīng)多次反射的波束26和電路板10的具有高度x的區(qū)段形成一個(gè)直角三角形。根據(jù)反射定律(入射角等于出射角)，與具有長(zhǎng)度X的三角形邊相對(duì)置的角具有值2 α。即
[0027]tan (2α)= χ/h (2)
[0028]成立，其中h是在入射波束22的高度上電路板10與保險(xiǎn)杠20之間的間距。
[0029]可以根據(jù)這些關(guān)系確定保險(xiǎn)杠20至少應(yīng)傾斜的角度α，以便避免干擾性的多次反射。在實(shí)際實(shí)施方式中，角度α至少是18°或更大。但仍然存在以下安裝情況和機(jī)動(dòng)車設(shè)計(jì)方案:保險(xiǎn)杠的如此大的傾斜角是不期望的。
[0030]圖2在類似于圖1的示圖中示出根據(jù)本發(fā)明的雷達(dá)傳感器，其中可以與保險(xiǎn)杠的傾斜角無(wú)關(guān)地在很大程度上抑制干擾性的多次反射。
[0031]對(duì)于所述雷達(dá)傳感器，電路板10(如本身通常的那樣)安置在保護(hù)殼體30中，其在雷達(dá)輻射發(fā)射所朝向的一側(cè)通過(guò)對(duì)于雷達(dá)輻射而言可穿透的由塑料構(gòu)成的壁、即所謂的天線罩32限界。在此，特別之處在于天線罩32相對(duì)于電路板10以一定的角度β傾斜。
[0032]入射波束22現(xiàn)在不僅通過(guò)保險(xiǎn)杠20而且通過(guò)天線罩32，其中又出現(xiàn)一定的反射損耗(波束34)，但其不顯著降低雷達(dá)傳感器的靈敏度。
[0033]經(jīng)反射的波束24也必須通過(guò)天線罩32，結(jié)果一定的輻射份額(波束36)已經(jīng)在天線罩上反射。角度β在所示示例中如此選擇，使得一階的經(jīng)多次反射的波束36不射到天線結(jié)構(gòu)14上。可以根據(jù)以上針對(duì)角度α說(shuō)明的關(guān)系(I)和(2)計(jì)算天線罩傾斜的為此所需的角度β，其方式是，將α替換成β并且將h替換成電路板10與天線罩32之間的間距。
[0034]經(jīng)反射的波束24的大部分通過(guò)天線罩32并且射到保險(xiǎn)杠20上，由此出現(xiàn)經(jīng)多次反射的另一波束38。所述波束38雖然可以在傳播不受阻礙的情況下射到天線結(jié)構(gòu)14上但必須再次通過(guò)天線罩32，其中又反射輻射的一定份額(波束40)。經(jīng)反射的波束40在此遠(yuǎn)離天線結(jié)構(gòu)14。因此，一階的經(jīng)多次反射的波束38的最后射到天線結(jié)構(gòu)上的份額通過(guò)除在保險(xiǎn)杠20上的反射之外在天線罩32上的兩次附加反射顯著衰減，從而有用信號(hào)較少失真和受到干擾。對(duì)于更高階的多次反射，附加的反射損耗導(dǎo)致波束強(qiáng)度的明顯更快的衰減，從而即使當(dāng)保險(xiǎn)杠20傾斜的角度α相對(duì)較小或者甚至為0°時(shí)最終也可以有效地抑制多次反射的干擾性影響。
[0035]必要時(shí)還可以通過(guò)以下方式提高天線罩32的效果:通過(guò)適當(dāng)?shù)耐扛彩固炀€罩32的朝向電路板10的背側(cè)“鏡面化”，使得其對(duì)于具有諧振器頻率和入射角β的雷達(dá)輻射具有特別高的反射能力，從而相應(yīng)地以透射波束24為代價(jià)提高經(jīng)反射的波束36的強(qiáng)度。
[0036]在圖2中示出的示例中天線罩32如此傾斜，使得其下邊緣比上邊緣更靠近電路板10，當(dāng)然以下實(shí)施方式也是可能的:天線罩32在相反的方向上傾斜。然后在以上不等式(I)中將參量“a”替換成參量“C”，以便確定一階的經(jīng)多次反射的波束36不再射到天線結(jié)構(gòu)14上時(shí)的角度β。在圖3中示出以這種方式設(shè)計(jì)的天線罩32'。
[0037]可選擇地，雷達(dá)傳感器可以具有頂狀構(gòu)型的天線罩32"，如在圖4中示出的那樣。所述天線罩具有兩個(gè)不對(duì)稱的頂面42、44。例如當(dāng)電路板10上的天線結(jié)構(gòu)14相對(duì)于電路板邊緣也不對(duì)稱地設(shè)置(a古c)時(shí)，這種設(shè)置例如可以是符合目的的。
[0038]最后，圖5作為另一不例不出具有對(duì)稱頂狀的天線罩32"'。當(dāng)保險(xiǎn)杠僅僅具有相對(duì)較小的傾斜或者不具有傾斜時(shí)，這種設(shè)置是特別符合目的的，能夠?qū)崿F(xiàn)減小天線罩的結(jié)構(gòu)高度，從而雷達(dá)傳感器和保險(xiǎn)杠20之間的距離也可以相應(yīng)地較短。
【權(quán)利要求】
1.一種用于機(jī)動(dòng)車的雷達(dá)傳感器，其具有承載所述雷達(dá)傳感器的接地結(jié)構(gòu)和天線結(jié)構(gòu)(12，14)的電路板(10)并且具有容納所述電路板(10)的殼體(30)，所述殼體在所述雷達(dá)傳感器的發(fā)射與接收側(cè)通過(guò)對(duì)于雷達(dá)輻射而言能夠穿透的天線罩(32 ;32' ;32"，32",)構(gòu)成，其特征在于，所述天線罩(32 ;32' ;32"，32",)具有基本上平坦的、相對(duì)于所述電路板(10)傾斜的壁。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的雷達(dá)傳感器，其中，所述天線罩的壁與所述電路板(10)形成一個(gè)角度β，所述角度如此選擇，使得對(duì)于所有垂直于所述電路板(10)入射的波束(22)而言在所述電路板(10)上的反射之后再次在所述天線罩上反射的、一階的、經(jīng)多次反射的所屬波束(36)如此程度地偏轉(zhuǎn)，使得其不再射到所述電路板上的所述天線結(jié)構(gòu)(14)上。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的雷達(dá)傳感器，其中，所述天線罩(32;32' ;32"，32"，)與所述電路板(10)的平面在俯仰方面形成一個(gè)角度β。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的雷達(dá)傳感器，其中，所述天線結(jié)構(gòu)(14)包括天線元件(18)的多個(gè)垂直定向并且并排設(shè)置的列(16)。
5.根據(jù)以上權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的雷達(dá)傳感器，其中，所述天線罩(32;32')構(gòu)成所述殼體(30)的斜面狀的頂。
6.根據(jù)權(quán)利要求1至4中任一項(xiàng)所述的雷達(dá)傳感器，其中，所述天線罩(32";32"，)構(gòu)成所述殼體(30)的尖頂。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的雷達(dá)傳感器，其中，所述天線罩(32"，)構(gòu)成對(duì)稱的尖頂。
8.一種機(jī)動(dòng)車，其具有根據(jù)以上權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的雷達(dá)傳感器，所述雷達(dá)傳感器安裝在所述機(jī)動(dòng)車的保險(xiǎn)杠(20)的后面。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的機(jī)動(dòng)車，其中，所述雷達(dá)傳感器安裝在所述保險(xiǎn)杠(20)的壁后面，所述壁相對(duì)于所述雷達(dá)傳感器的電路板(10)的平面傾斜小于15°。
【文檔編號(hào)】G01S13/93GK104515976SQ201410763964
【公開(kāi)日】2015年4月15日 申請(qǐng)日期:2014年9月30日 優(yōu)先權(quán)日:2013年10月8日
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