具有抗反射元件的雷達(dá)傳感器天線的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種具有抗反射元件的雷達(dá)傳感器天線。一種雷達(dá)傳感器的天線(10)，包括發(fā)射器元件(18)、接收器元件(32)、以及抗反射元件(34)。該發(fā)射器元件(18)被配置成引導(dǎo)發(fā)射信號(hào)(20)沿著與面板(12)相交的瞄準(zhǔn)線(22)。該接收器元件(32)被配置成檢測由位于超出面板(12)外的物體所反射的反射信號(hào)(26)。該抗反射元件(34)被配置成減少天線(10)對于面板(12)反射的早期反射部分(30)的反射。
【專利說明】具有抗反射元件的雷達(dá)傳感器天線
[0001]發(fā)明

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0002]本公開提供了一種具有抗反射元件的雷達(dá)傳感器天線。本公開大致涉及一種雷達(dá)傳感器的天線，并且更特定地，涉及用抗反射元件裝備天線以減少天線對于由面板或近似物體導(dǎo)致的早期反射的反射。
[0003]發(fā)明背景
[0004]已知的是將雷達(dá)傳感器放置于車輛保險(xiǎn)杠面板后方用以檢測接近該車輛(即，在該車輛前方或后方)的物體。如本文所用，面板是放置于現(xiàn)代保險(xiǎn)杠裝配的沖擊吸收部分之上的裝飾性覆蓋物。該面板通常用于使車輛更具吸引力。這樣的面板一般是由高分子聚合物制成，以使得雷達(dá)傳感器輸出的發(fā)射信號(hào)可通過該面板向接近于車輛的物體進(jìn)行傳輸，且由該物體所反射的反射信號(hào)可返回通過面板進(jìn)行傳輸，以被雷達(dá)傳感器所檢測。通常選擇該面板的配置(例如，材料(多種)，厚度，方向)以使得與傳輸穿過面板的電磁信號(hào)之間的干擾減至最小。然而，由于各種理由，發(fā)射信號(hào)由面板進(jìn)行一定反射，可能是無法避免的。這種形式的信號(hào)反射有時(shí)表征為面板對于由雷達(dá)傳感器輸出的發(fā)射信號(hào)的早期反射。這種早期反射可在天線和面板間來回反射，并且可能干擾對于由位于面板另一側(cè)的物體所反射的反射信號(hào)進(jìn)行的檢測。已經(jīng)提出將電磁能量吸收材料放置或應(yīng)用在靠近天線、不干擾傳送或接收電磁信號(hào)、但卻有助于吸收這種早期反射的位置處。然而，此類吸收材料的添加也給雷達(dá)傳感器增加了不期望的成本。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，提供一種雷達(dá)傳感器的天線。該天線被配置成發(fā)出發(fā)射信號(hào)。鄰近該天線的面板將發(fā)射信號(hào)的早期反射反射向該天線。該天線包括發(fā)射器元件、接收器元件、以及抗反射元件。發(fā)射器元件被配置成引導(dǎo)發(fā)射信號(hào)沿著與面板相交的瞄準(zhǔn)線。接收器元件被配置成檢測由位于面板之外的物體反射的反射信號(hào)。抗反射元件被配置成減少天線對于早期反射部分的反射。
[0006]進(jìn)一步的特點(diǎn)和優(yōu)點(diǎn)將更為清晰地出現(xiàn)在以下首選實(shí)施例詳細(xì)說明的閱讀中，該首選實(shí)施例僅僅是通過非限制性示例并參考隨附附圖的方式給出的。
_7]附圖簡要說明
[0008]本發(fā)明將通過參考隨附的附圖，以示例的方式予以說明，其中:
[0009]圖1是根據(jù)一個(gè)實(shí)施例的雷達(dá)系統(tǒng)天線的前視圖；
[0010]圖2是圖1所示的根據(jù)一個(gè)實(shí)施例的天線以及反射由天線所發(fā)射的信號(hào)的面板的側(cè)視圖；
[0011]圖3是根據(jù)一個(gè)實(shí)施例的可選雷達(dá)系統(tǒng)天線的前視圖；
[0012]圖4是圖1或圖3的根據(jù)一個(gè)實(shí)施例的天線上的抗反射元件的前視圖；
[0013]圖5是圖1或圖3的根據(jù)一個(gè)實(shí)施例的天線上的抗反射元件的前視圖；以及
[0014]圖6是圖1或圖3的根據(jù)一個(gè)實(shí)施例的天線上的抗反射元件的前視圖。
[0015]詳細(xì)說明
[0016]圖1示出雷達(dá)傳感器的天線10的非限制性示例，雷達(dá)傳感器是例如，車輛(未示出)上物體檢測系統(tǒng)的一部分。這樣的系統(tǒng)可被用于向車輛操作者警告或報(bào)警在車輛行駛路徑上的物體(例如，行人，停止的車輛，碎屑等)，或者幫助巡航控制系統(tǒng)來保持在同一車道上行駛的領(lǐng)先車輛之間的安全距離，或者幫助自動(dòng)停車系統(tǒng)用于將車輛移動(dòng)至停車位。在下文說明的非限制性示例中，天線10是車輛保險(xiǎn)杠組件的一部分，并且位于面板12(圖2)(例如前保險(xiǎn)杠面板)之后。
[0017]一般而言，天線10包括，或者構(gòu)建在基板14之上?；?4可以是適合支持導(dǎo)電材料不同形狀或模式的任何材料，該導(dǎo)電材料構(gòu)成天線10的不同電磁元件。在這個(gè)非限制性的示例中，基板14包括交疊在第二基板14B上的第一基板14A，此舉的優(yōu)點(diǎn)將在接下來的說明中變得顯而易見。第一基板14A的合適材料包括玻璃增強(qiáng)碳?xì)浠衔?陶瓷、具有陶瓷填充物的聚四氟乙烯(PTFE)、以及玻璃增強(qiáng)的PTFE，以便提供更能修改用于雷達(dá)傳感器的天線的電磁能量損耗特性。通過示例而非限制的方式，該基板可由美國亞利桑那州錢德勒市羅杰斯公司(Rogers Corporat1n of Chandler)的 R04350B，R03003，或者 RT5880 制成；或者來自由位于美國紐約彼茲堡泰康利先進(jìn)電介質(zhì)部門(Taconic Advanced DielectricsDivis1n (ADD))的TLY5基板材料制成。下文中更詳細(xì)描述的天線10的不同元件可使用熟知的光刻技術(shù)由銅箔16制成，該光刻技術(shù)被用于制造印刷電路板。
[0018]由于優(yōu)選的第一基板14A可相對薄，例如小于I毫米(Imm)，天線10可包括第二基板14B來為第一基板提供結(jié)構(gòu)性支持。通過示例的方式，第二基板可例如由熟知的通常用于制造印刷電路板的FR-4玻璃增強(qiáng)的環(huán)氧樹脂壓板片制成。應(yīng)當(dāng)認(rèn)識(shí)到的是FR-4可不具有本文所述抗反射元件34的某些配置的優(yōu)選特性。由所建議的材料制成第一基板14A以及第二基板14B是有利的，因?yàn)榭墒褂靡阎墓饪碳夹g(shù)來形成銅箔16的各種，被用于形成天線10的各種特征。
[0019]繼續(xù)參考圖1及圖2，天線10元件的其中之一可以是發(fā)射器元件18，其被配置成引導(dǎo)發(fā)射信號(hào)20沿著與面板12相交的瞄準(zhǔn)線22。為了使雷達(dá)傳感器盡可能的有效，面板12通常被配置為使得發(fā)射信號(hào)中的大部分能量穿過面板12以形成雷達(dá)信號(hào)24，該雷達(dá)信號(hào)24 “照亮”接近于車輛的物體(未示出)。這些物體可反射雷達(dá)信號(hào)24來生成反射信號(hào)26，該反射信號(hào)26可被雷達(dá)傳感器的接收器元件32所檢測。盡管對于發(fā)射器元件18以及接收器元件32示出不同元件，但應(yīng)當(dāng)認(rèn)識(shí)到可使用一個(gè)通用元件通過多路復(fù)用信號(hào)發(fā)射以及檢測操作來同時(shí)用于發(fā)出發(fā)射信號(hào)20以及檢測反射信號(hào)26。示出2種不同元件僅為了考慮哪種抗反射元件適合被放置于發(fā)射器元件18以及接收器元件32之間。
[0020]由于通常的情況是面板12對發(fā)射信號(hào)20來說并非完全透明，所以面板12通常將發(fā)射信號(hào)20的早期反射部分30反射向天線10。接收器元件32通常被配置成檢測由位于面板12之外(例如，位于面板12的另一側(cè))的物體所反射的反射信號(hào)26。然而，早期反射部分30可在接收器元件32處與反射信號(hào)26相結(jié)合，并且藉此對于雷達(dá)傳感器對物體的檢測增加了噪聲或干擾雷達(dá)傳感器對物體的檢測。如果早期反射部分30僅包括被面板12直接反射的能量，，即僅從發(fā)射器元件18行進(jìn)至面板12并返回至接收器元件32的能量，則補(bǔ)償由接收器元件32檢測的信號(hào)可以是一件相對簡單的任務(wù)。然而，已注意到的是，一些能量被天線10反射，并因此在接收器元件處與反射信號(hào)26相結(jié)合之前，可多次在天線10與面板12之間來回反射。因此，由于早期反射部分30被天線10再次反射而引起的由接收器元件檢測的信號(hào)內(nèi)容是不確定的。應(yīng)該明顯的是，為避免由此類多次反射或回波引起的信號(hào)干擾所做出的必要補(bǔ)償將是難以預(yù)測的。
[0021]為了以可進(jìn)一步使對于反射信號(hào)26的檢測復(fù)雜化的方式來減少由天線10反射回射向面板的能量數(shù)，天線10包括抗反射元件34，其被配置成減少由天線10對于早期反射部分30的反射?？狗瓷湓?4圖示為銅箔16形狀的不同排列一樣，都是非限制性的示例。如在下文中將給出更詳細(xì)的描述，該抗反射元件34可由(但并非受限于)一個(gè)或多個(gè)方形片、圓形片、直線(偶極)、交叉線(交叉偶極)、方形環(huán)、以及圓形的排列形成。此外，不同片可包括諸如加載元件(俗稱短截線)之類的其他細(xì)節(jié)特點(diǎn)，以進(jìn)一步調(diào)節(jié)用于提供抗反射元件34的不同形狀片的電磁響應(yīng)特性。
[0022]在接下來的說明中，描述了抗反射元件34的三個(gè)一般類別。應(yīng)當(dāng)認(rèn)識(shí)到的是，本文所述的不同形式的抗反射元件34通常受限于使用與被用于構(gòu)成發(fā)射器元件18以接收器元件32相同的材料與工藝能夠形成什么。因此，以與本文所述抗反射元件34類似的方式起作用、卻通過與被用于形成發(fā)射器18以及接收器32不同的工藝或由與被用于形成發(fā)射器18以及接收器32不同的材料形成的任何抗反射材料或設(shè)備被特別排除在本文闡述的抗反射元件34的定義之外。一個(gè)所被排除的示例是來自美國加利福尼亞州利弗莫爾市西部橡膠供應(yīng)公司(Western Rubber&Supply, Inc.)的網(wǎng)狀泡沫吸收器(Reticulated FoamAbsorber)。
[0023]圖3示出天線10的另一個(gè)非限制性示例。該示例中，第一基板14A上的抗反射元件34沒有像圖1所示那樣圍繞發(fā)射器元件18以及接收器元件32。這樣的配置可有利地降低成本，因?yàn)榈谝换?4A的不同所建議的材料通常比建議用于第二基板14B的FR-4材料更昂貴?？蛇x地，天線10可被配置成僅具有一層基板層，例如，僅具有第一基板14A。第一基板14A則可被配置成設(shè)置發(fā)射器元件18以及接收器元件32，以及在發(fā)射器元件18與接收器元件32之間的或圍繞發(fā)射器元件18與接收器元件32的任何合適版本的抗反射元件34。在某些示例中，這樣的配置可比兩層版本的基板14更便宜，即使單層所使用的材料每單位面積比FR-4更昂貴。
[0024]圖4示出抗反射元件34的非限制性示例,該抗反射元件34包括由銅箔(優(yōu)選地與用于構(gòu)成發(fā)射器18以及接收器32的材料相同)形成的不同大小的反射片36的排列。所示抗反射元件34是被配置成使得早期反射部分30反射性地重定向?yàn)檫h(yuǎn)離瞄準(zhǔn)線22的重定向陣列38。在該示例中，分級(jí)(progress1n)尺寸的反射片協(xié)作地在遠(yuǎn)離瞄準(zhǔn)線22的向上方向來反射性地重定向早期反射部分30。通過示例而非限制的方式，對于77GHz的雷達(dá)信號(hào)來說，重定向陣列38可位于第一基板14A的截面,該第一基板14A由330微米(330um)厚的TLY5形成。在該示例中，反射片36以中心間距2毫米被隔開，方形片的尺寸分級(jí)為
1.66mm, 1.07mm, 0.97mm,以及0.46mm。這樣的重定向陣列將重定向反射能量,該反射能量以與瞄準(zhǔn)線22平行(例如，垂直于第一基板14A平面)、偏離瞄準(zhǔn)線22為30度(30° )角度的方向撞擊在重定向陣列上。應(yīng)當(dāng)認(rèn)識(shí)到反射片36可具有除方形以外的形狀，并且可使用除本文中所建議的那些尺寸之外的反射片尺寸分級(jí)來形成重定向陣列38。盡管并不同意任何特別的理論，但反射片的尺寸仍被認(rèn)為是用于確定由反射片所反射的電磁能量的相位。分級(jí)變化導(dǎo)致來自每片反射片的反射能量相消地結(jié)合，以減少沿瞄準(zhǔn)線22反射的能量，并且相消地組合為遠(yuǎn)離瞄準(zhǔn)線22的方向。
[0025]圖5示出抗反射元件34的非限制性示例,該抗反射元件34包括一個(gè)或多個(gè)諧振片40的排列，用以形成被配置成吸收早期反射部分30的吸收陣列42。該吸收陣列42優(yōu)選地地被安排在由I毫米至2毫米厚的FR-4形成的基板上(例如，第二基板14B)。提出該使用FR-4的非限制性示例是因?yàn)镕R-4通常被認(rèn)為是對雷達(dá)信號(hào)來說相對有損耗材料，從而有助于諧振片40吸收早期反射部分30?？蓛?yōu)選的是包括任選的0.1mm厚的第一層。包括這樣的層可有利于允許在毫米波長頻率，例如，77GHz處進(jìn)行的信號(hào)吸收。諧振片40用于將能量消散至基板。在具有0.1mm第一層的1.5mm厚基板上的77GHz吸收陣列的合適尺寸為以2mm的中心間距的0.91mm方形片。應(yīng)當(dāng)認(rèn)識(shí)到，諧振片40可具有除方形之外的形狀，也可使用除本文中所建議的那些尺寸之外的尺寸來形成吸收陣列42。
[0026]圖6示出抗反射元件34的非限制性示例,該抗反射元件34包括由銅箔(優(yōu)選地，與用于形成發(fā)射器元件18以及接收器元件32的材料相同)的一個(gè)或多個(gè)反射片44的排列?？狗瓷湓?4圖示為配置成沿瞄準(zhǔn)線22反射早期反射部分30的零陣列(nullingarray) 46，與反射片44組合使得反射信號(hào)相消地組合并藉此將沿瞄準(zhǔn)線22被反射的早期反射部分30的量最小化。一般而言，抗反射元件34包括被配置成以第一相位反射早期反射部分30的第一部分、且以不同于第一相位的第二相位反射早期反射部分33的第二部分。在該非限制性實(shí)例中，零陣列46具有反射片44的兩個(gè)尺寸:1.14mm交叉偶極子以及1.73mm交叉偶極子，它們以2.74mm的中心間距隔開。這兩個(gè)示例尺寸導(dǎo)致第二相位與第一相位相反，即，180°相位差。因此，零陣列包括配置成以第一相位(例如，0°相移)反射第一部分的第一片44A，以及配置成以第二相位(例如，相對于早期反射部分30相位的180°相移)反射第二部分的第二片44B。應(yīng)當(dāng)認(rèn)識(shí)到的是，反射片44可具有除交叉偶極子之外的形狀，例如，單個(gè)(非交叉)偶極。
[0027]因此，提供了雷達(dá)傳感器天線10。天線10包括本文所述抗幾種類型中的一個(gè)或多個(gè)的反射元件34。通過在該天線上包括抗反射元件34，減少了通過早期反射部分30在天線10與面板12之間來回反彈所導(dǎo)致的信號(hào)劣化的潛在可能，而并不需要添加諸如能量吸收泡沫或類似物之類的附加組件或材料。
[0028]雖然本發(fā)明在其優(yōu)選實(shí)施例方面給出了說明，但其并不旨在受限于隨后的權(quán)利要求中闡述的程度。
【權(quán)利要求】
1.一種雷達(dá)反射器的天線(10)，其被配置成發(fā)出發(fā)射信號(hào)(20)，其中面板(12)將發(fā)射信號(hào)(20)的早期反射部分(30)反射向所述天線(10)，所述天線(10)包括: 發(fā)射器元件(18)，其被配置沿與所述面板(12)相交的瞄準(zhǔn)線(22)來引導(dǎo)所述發(fā)射信號(hào)(20)； 接收器元件(32)，其被配置成檢測由位于超出面板(12)之外的物體所反射的反射信號(hào)(26);以及 抗反射元件(34)，其被配置成減少由所述天線(10)對于早期反射部分(30)的反射。
2.如權(quán)利要求1所述的天線(10)，其特征在于，所述抗反射元件(34)包括重定向陣列(38)，其被配置成將所述早期反射部分(30)反射性地重定向?yàn)檫h(yuǎn)離瞄準(zhǔn)線(22)。
3.如要求2所述的天線(10)，其特征在于，所述重定向陣列(38)包括多個(gè)反射片(36)，所述反射片協(xié)作以使得所述早期反射部分(30)反射遠(yuǎn)離所述瞄準(zhǔn)線(22)。
4.如權(quán)利要求1所述的天線(10)，其特征在于，所述抗反射元件(34)包括一個(gè)或多個(gè)諧振片(40)用以形成吸收陣列(42)，所述吸收陣列(42)被配置成吸收所述早期反射部分(30)。
5.如權(quán)利要求4所述的天線(10)，其特征在于，所述一個(gè)或多個(gè)諧振片(40)被配置成將能量消散至所述天線(10)的基板(14)。
6.如權(quán)利要求1所述的天線(10)，其特征在于，所述抗反射元件(34)包括零陣列(46)，其被配置成以第一相位反射所述早期反射部分(30)的第一部分，并且在與所述第一相位不同的第二相位反射所述早期反射部分(30)的第二部分。
7.如權(quán)利要求6所述的天線(10)，其特征在于，所述第二相位與所述第一相位相反。
8.如權(quán)利要求6所述的天線(10)，其特征在于，所述零陣列(46)包括配置成以所述第一相位反射所述第一部分的第一片(44A)，以及配置成以所述第二相位反射所述第二部分的第二片(44B)。
9.如權(quán)利要求8所述的天線(10)，其特征在于，所述第一片(44A)以及所述第二片(44B)配置成沿瞄準(zhǔn)線(22)來反射所述早期反射部分(30)。
10.如權(quán)利要求8所述的天線(10)，其特征在于，所述第一片(44A)包括一個(gè)或多個(gè)開路短截線。
11.如權(quán)利要求8所述的天線(10)，其特征在于，所述第一片(44A)是配置成以所述第一相位反射所述第一部分的偶極子。
12.如權(quán)利要求8所述的天線(10)，其特征在于，所述第一片(44A)是配置成以所述第一相位反射所述第一部分的交叉偶極子。
13.如權(quán)利要求6所述的天線(10)，其特征在于，所述第一相位對應(yīng)于相對所述早期反射部分(30)的零度(0° )相移，并且所述第二相位對應(yīng)于相對所述早期反射部分(30)的.180 度(180。)相移。
【文檔編號(hào)】H01Q17/00GK104466425SQ201410436177
【公開日】2015年3月25日 申請日期:2014年8月29日 優(yōu)先權(quán)日:2013年9月24日
【發(fā)明者】G·J·魄登, S·石 申請人:德爾福技術(shù)有限公司