用于汽车雷达传感器的柔性人工阻抗表面天线的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明一般涉及一种改进的汽车雷达天线设计，并且更具体而言，涉及一种具有人工阻抗表面的柔性、可印制的雷达天线设计，其中，所述天线具有足够大的孔面积以显著地改进雷达角分辨率，并且所述天线足够柔性以可安装在车辆保险杠、车身板件、玻璃或其他表面的内表面或外表面上。
【背景技术】
[0002]相关技术的描述
随着例如车道偏离警告和碰撞警告/避免之类的驾驶员辅助系统已得到普及，车载雷达系统已变得非常普遍。到现在为止，不仅在生产传感器和将它们组装到车辆中的成本方面，而且在车辆的美学方面，雷达传感器在车辆上的封装一直是成问题的。
[0003]传统的雷达传感器是传感器制造商所生产的三维柱状体，其包括外壳、内部部件、孔、密封条(weather seal)等。然后，这样的雷达传感器必须在最终车辆组装期间被结合到车辆中，这经常包括使用支架或壳体将传感器保持就位，在保险杠面板(bumper fascia)或其他表面中设置开口用于雷达传感器孔以及相关联的处理和对齐的过程步骤。传统的雷达传感器的制造及其到车辆中的组装二者给车辆增加了成本。
[0004]此外，在于保险杠面板或其他车辆车身表面中设置开口用于雷达传感器孔方面存在不期望的美学效果。车辆造型设计师和客户将更偏好在车辆车身表面中不具有这些洞。
[0005]到现在为止，还没有办法避免车辆上的多个笨重的雷达传感器的成本和负面美学，而不放弃雷达信号质量。
【发明内容】
[0006]根据本发明的教导，公开了一种用于汽车雷达应用的柔性、可印制的天线。所述天线能够被印制到薄的柔性基底上，并且因此，能够弯曲以符合具有复合曲率(compoundcurvature)的车辆车身表面。所述天线能够被安装到车身表面(例如，保险杠面板)的内部，在那里它无法被看到但能够向远处(afield)传输雷达信号。所述天线还能被安装到不显眼的车身表面的外部并且融入到所述表面中，并且甚至能够被制成透明的并安装到玻璃表面的内部或外部。所述天线包括基于天线被安装到的表面的三维形状和期望的雷达波形来定制的人工阻抗表面。所述天线能够被用于使用22-29 GHz和/或76-81 GHz雷达的汽车防撞应用，并且具有大的孔径以支持高角分辨率的雷达数据。
[0007]本发明还包括下述方案:
1.一种汽车雷达天线，包括:
半导体芯片，其配置成执行所述天线的主动功能，所述主动功能包括电信号的放大、相移和切换；
布置成创建阻抗图案的金属贴片的阵列，所述阻抗图案由发射越过所述金属贴片的阵列的表面波产生期望的远场辐射图，其中，所述表面波通过来自所述半导体芯片的电信号提供；
柔性基底；以及柔性金属接地面，
其中，所述天线被安装到车辆的表面，并且所述金属贴片的阵列被设计成基于所述天线当安装到所述车辆的表面时的形状来提供所述期望的远场辐射图。
[0008]2.如方案1所述的天线，其特征在于，所述基底包括介电层，所述介电层包括具有2.0或更高的介电常数的材料，所述金属接地面被应用于所述介电层的底表面，并且所述金属贴片的阵列被应用于所述介电层的顶表面。
[0009]3.如方案1所述的天线，其特征在于，所述基底包括具有1.1或更低的介电常数的材料，所述金属贴片的阵列被应用于聚酰亚胺材料，并且所述天线被安装到具有2.0或更高的介电常数的汽车车身板件的内表面。
[0010]4.如方案3所述的天线，其特征在于，所述金属贴片的阵列位于所述车身板件和所述基底之间，所述金属接地面位于所述基底的与所述金属贴片的阵列相对的一侧上，所述聚酰亚胺材料具有小于0.05 mm的厚度，并且所述基底具有至少3 mm的厚度。
[0011]5.如方案1所述的天线，其特征在于，所述车辆的表面和所述天线的形状具有复合曲率。
[0012]6.如方案1所述的天线，其特征在于，所述天线具有至少10，000 mm2的孔尺寸，
并且被安装到保险杠面板的内表面。
[0013]7.如方案1所述的天线，其特征在于，所述天线被安装到汽车车身板件或结构部件的外表面。
[0014]8.如方案1所述的天线，其特征在于，所述天线是透明的，并且被安装到窗、前灯或尾灯的内表面。
[0015]9.如方案1所述的天线，其特征在于，所述天线是透明的，并且被安装到窗、前灯或尾灯的外表面。
[0016]10.如方案1所述的天线，其特征在于，所述天线是在22-29 GHz或76-81 GHz的频率范围中操作的目标检测雷达系统的一部分。
[0017]11.如方案10所述的天线，其特征在于，所述目标检测雷达系统给所述车辆中的防撞系统提供目标数据。
[0018]12.如方案1所述的天线，还包括将所述半导体芯片连接到所述金属贴片的阵列的一组导电条，其中，所述导电条将表面波从所述半导体芯片馈给到所述金属贴片的阵列。
[0019]13.一种汽车雷达天线，包括:
半导体芯片，其配置成执行所述天线的主动功能，所述主动功能包括电信号的放大、相移和切换；
布置成创建阻抗图案的金属贴片的阵列，所述阻抗图案由发射越过所述金属贴片的阵列的表面波产生期望的远场辐射图，其中，所述表面波通过来自所述半导体芯片的电信号提供；
将所述半导体芯片连接到所述金属贴片的阵列的一组导电条，其中，所述导电条将表面波从所述半导体芯片馈给到所述金属贴片的阵列；以及
柔性基底，其包括介电层和金属接地面，所述介电层包括具有2.0或更高的介电常数的材料，所述金属接地面应用于所述介电层的底表面，其中，所述金属贴片的阵列和所述一组导电条被印制到所述介电层的顶表面上，
并且其中，所述天线被安装到车辆的表面，并且所述金属贴片的阵列被设计成基于所述天线当安装到所述车辆的表面时的形状来提供所述期望的远场辐射图。
[0020]14.如方案13所述的天线，其特征在于，所述天线被安装到汽车车身板件或装饰部件的内表面或外表面。
[0021]15.如方案13所述的天线，其特征在于，所述天线是透明的，并且被安装到窗、前灯或尾灯的内表面或外表面。
[0022]16.一种汽车雷达天线，包括:
半导体芯片，其配置成执行所述天线的主动功能，所述主动功能包括电信号的放大、相移和切换；
布置成创建阻抗图案的金属贴片的阵列，所述阻抗图案由发射越过所述金属贴片的阵列的表面波产生期望的远场辐射图，其中，所述表面波通过来自所述半导体芯片的电信号提供；
柔性基底；
柔性金属接地面；以及
当作覆盖物的汽车车身板件，其中，包括所述半导体芯片、所述金属贴片的阵列、所述基底和所述金属接地面的子组件被安装到所述车身板件的内表面，并且所述金属贴片的阵列被设计成基于所述天线当安装到所述车身板件时的形状来提供所述期望的远场辐射图。
[0023]17.如方案16所述的天线，其特征在于，所述基底包括具有1.1或更低的介电常数的泡沫材料，所述金属贴片的阵列被应用于聚酰亚胺材料，并且所述车身板件具有2.0或更高的介电常数。
[0024]18.如方案17所述的天线，其特征在于，所述金属贴片的阵列位于所述车身板件和所述基底之间，所述金属接地面位于所述基底的与所述金属贴片的阵列相对的一侧上，所述聚酰亚胺材料具有小于0.05 mm的厚度，并且所述基底具有至少3 mm的厚度。
[0025]19.如方案16所述的天线，其特征在于，所述车身板件和所述天线的形状具有复合曲率。
[0026]20.如方案16所述的天线，其特征在于，所述天线是在22-29 GHz或76-81 GHz的频率范围中操作的目标检测雷达系统的一部分，并且所述目标检测雷达系统给车辆中的防撞系统提供目标数据。
[0027]通过下面的描述和所附权利要求并结合附图，本发明的另外的特征将变得显而易见。
【附图说明】
[0028]图1是包括能够用于目标检测的正面雷达传感器的车辆的顶视图；
图2是能够在图1的车辆上使用的人工阻抗表面天线的示意图；
图3是如何能够通过在基底上印制金属贴片的矩阵来创建图2中所示的天线的人工阻抗表面