一种天线罩设计方法及毫米波雷达与流程

本发明属于车载毫米波雷达，具体涉及一种天线罩设计方法及毫米波雷达。

背景技术：

1、随着智能辅助驾驶的技术发展，车载毫米波雷达被广泛的应用于汽车的adas系统中，用来探测周边物体的目标信息，如距离、速度、角度、大小等，这些信息在汽车行驶或停车场景中提供了相关的报警信息，大大提升了汽车驾驶的安全性。对于车身周边信息感知，一辆智能汽车一般需要装载多个汽车雷达，如前向测距雷达，角度测量雷达(下文简称角雷达)。其中测角雷达主要安装在汽车的四个角上，用于感知近距物体，为了对更大角度范围内的物体进行感知，避免死角，对雷达的天线性能提出更高要求，一般的天线水平方向角越宽，测到的范围约大。车载毫米波角雷达在盲点监测，变道辅助，停车辅助等应用场景中起着关键作用。车载毫米波雷达主要由7个基本部分构成：电路板、天线、天线罩、金属后盖、导热胶贴、防水透气塞、螺丝。为了更好的波束赋性，雷达天线一般设计在印制电路板上，选择适合的高频介质板做载体，三层结构，一层为天线印制，一层为介质，一层为地平面。天线方向图除了由天线的设计其确定性作用外，天线罩的设计也会影响到天线的方向图，特别是大角度的天线增益。

2、当前行业内通用的毫米波雷达的天线罩设计还是简单的平面结构，这种结构设计简单，仅考虑的结构的防护，未考虑对天线性能的影响。这种天线结构在角雷达大角度方向角上，会存在较大的功率凹陷，在实际应用过程中这种天线方向图的凹陷会导致角雷达的探测性能下降，如无法识别到该角度的目标物，形成漏测盲点。如何降低天线罩对天线性能的影响，避免方向角凹陷和突降，进而提升角雷达的探测范围，仍然是行业内的设计难点和终点需要攻克的问题。

技术实现思路

1、鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的是提供一种能够减小雷达探测边界功率凹陷，提高雷达边界探测性能的天线罩设计方法及毫米波雷达。

2、为实现上述目的及其它相关目的，本发明提供了一种天线罩设计方法，包括如下步骤：

3、获取天线参数；

4、根据所述天线参数，确定天线罩上的各个凹槽的凹陷点在第一方向上的初始位置，使任意一个所述凹陷点在第一方向上的初始位置位于其中两个所述天线的辐射角度的边界线之间，所述凹陷点是所述凹槽内侧最靠近所述pcb板的点，所述第一方向是与所述天线的长度方向垂直，且与所述pcb板平行的方向；

5、根据预设的所述凹陷点在第二方向上的位置、凹槽的两侧壁与所述pcb板法向之间的夹角以及所述天线罩的厚度，确定所述凹槽的截面轮廓，所述第二方向是所述pcb板的法向；

6、根据所述凹陷点在第一方向上的初始位置以及所述凹槽的截面轮廓，建立所述天线罩的三维模型；

7、对所述天线罩的三维模型进行仿真，并调节所述凹陷点在第一方向上的位置，直至仿真结果中各所述天线在辐射角度范围内的任意方向上的增益满足预设要求，将此时所述凹陷点的位置作为所述凹陷点的最终位置，天线罩设计完成。

8、在本发明的一可选实施例中，还包括如下步骤：

9、对所述天线罩顶部与所述天线平行的两边缘拐角做圆弧化处理。

10、在本发明的一可选实施例中，所述根据所述天线参数，确定天线罩上的各个凹槽的凹陷点在第一方向上的初始位置，使任意一个所述凹陷点在第一方向上的初始位置位于其中两个所述天线的辐射角度的边界线之间的步骤包括：

11、根据所述天线的数量以及所述天线在所述第一方向上的位置分布，确定所述凹陷点的数量，以及所述凹陷点在所述第一方向上的原始坐标；

12、确定所述凹陷点的两个强关联天线，所述强关联天线是指辐射角度的边界线与所述凹陷点最接近的两个天线；

13、根据两个所述强关联天线的最大辐射角度的边界线，确定所述凹陷点在所述第一方向上的坐标取值范围；

14、从所述凹陷点在所述第一方向上的坐标取值范围中任取一个值作为所述凹陷点在所述第一方向上的初始位置。

15、在本发明的一可选实施例中，所述确定所述凹陷点的两个强关联天线的步骤包括：

16、根据所述凹陷点的原始坐标，确定与所述凹陷点相关联的天线对，所述与所述凹陷点相关联的天线对是指所述凹陷点位于该天线对中的两个天线的辐射角度的交叉区域内；

17、从各组天线对中选择一组辐射角度交叉范围最小的天线对，并将该天线对中的两个天线作为所述凹陷点的强关联天线。

18、在本发明的一可选实施例中，所述根据预设的所述凹陷点在第二方向上的位置、凹槽的两侧壁与所述pcb板法向之间的夹角以及所述天线罩的厚度，确定所述凹槽的截面轮廓的步骤包括：

19、根据所述天线罩的厚度以及所述凹槽的两侧壁与所述pcb板法向之间的夹角，计算所述凹陷点在第二方向上与所述凹槽的顶面最低点之间的距离；

20、根据所述凹陷点在第二方向上与所述凹槽的顶面最低点之间的距离以及所述凹陷点在第二方向上的位置，确定所述凹槽的顶面最低点在第二方向上的位置；

21、根据所述凹槽的顶面最低点在第二方向上的位置，以及所述凹槽的两侧壁与所述pcb板法向之间的夹角，确定所述凹槽的顶面轮廓线；

22、根据所述凹陷点在第二方向上的位置，以及所述凹槽的两侧壁与所述pcb板法向之间的夹角，确定所述凹槽的底面轮廓线。

23、在本发明的一可选实施例中，所述对所述天线罩的三维模型进行仿真，并调节所述凹陷点在第一方向上的位置，直至仿真结果中各所述天线在辐射角度范围内的任意方向上的增益满足预设要求的步骤包括：

24、对所述天线罩的三维模型进行仿真，并调节所述凹陷点在第一方向上的位置，直至仿真结果中各所述天线在辐射角度范围内的任意方向上的增益大于0db。

25、在本发明的一可选实施例中，所述凹槽的两槽壁与所述pcb板的法向之间的夹角为60°-80°。

26、在本发明的一可选实施例中，所述天线罩的各位置厚度一致，且所述天线罩的厚度是所述天线发射或接收的电磁波信号在所述天线罩材料内传播时的半波长的整数倍。

27、为实现上述目的及其它相关目的，本发明还提供了一种毫米波雷达，包括：

28、底座；

29、pcb板，所述pcb板安装于所述底座，所述pcb板上形成有多个天线，各所述天线并排间隔设置；

30、天线罩，所述天线罩与所述底座连接，所述天线罩覆盖于所述pcb板的外侧；

31、所述天线罩包括平行于所述pcb板的平板部，以及形成于所述平板部的凹槽，所述凹槽为条状，所述凹槽的长度方向与所述天线的长度方向平行，所述凹槽至少对应所述天线的辐射角度的边界设置。

32、在本发明的一可选实施例中，所述凹槽设有多个，每个所述凹槽至少对应两个所述天线的辐射角度的边界设置。

33、在本发明的一可选实施例中，所述天线罩上与所述天线的长度方向平行的边缘处设有圆角。

34、本发明的技术效果在于：本发明通过改变天线罩的形状，从而改变了电磁波在不同介质面的入射角，从而改变了穿透天线罩后的角度，这也是本设计的提升大角度增益的重要原理；本方案对天线罩的结构优化设计，提升了大角度的方向上的天线增益，提升雷达对大角度障碍物的识别能力。