应用于4d成像毫米波雷达的波导天线
技术领域
1.本技术涉及天线技术领域，特别涉及一种应用于4d成像毫米波雷达的波导天线。
背景技术：2.天线的主要功能为能量的转换与定向辐射，因此，任何电磁波的辐射和接收都需要用到天线。在自动驾驶场景中，具有4d成像功能的毫米波雷达所用的天线多为微带阵列天线。
3.相关技术中，毫米波雷达中的微带阵列天线直接在印制电路板（printed circuit board，pcb）上蚀刻成型。
4.然而，相关技术中，直接在pcb板上蚀刻成型的天线，在适配具有4d成像的功能的雷达的应用场景中，需要采用较高难度的工艺方式，致使实现工艺复杂；因此，应用于4d成像雷达的天线的制造相对困难，成本较高。
技术实现要素：5.本技术关于一种应用于4d成像毫米波雷达的波导天线，能够降低天线制备过程中的难度以及成本，该应用于4d成像毫米波雷达的波导天线包括角锥喇叭天线模块以及射频板模块；角锥喇叭天线模块包括天线外壳和天线功能部；天线功能部以及射频板模块位于天线外壳的容置空间内，且天线功能部位于射频板模块的上方；天线功能部包括发射波导天线与接收波导天线，发射波导天线与接收波导天线相邻，且发射波导天线与接收波导天线成矩形分布，发射波导天线与接收波导天线突出于天线外壳；射频板模块中包括射频板底板、发射射频芯片、接收射频芯片、发射天线阵元以及接收天线阵元；发射射频芯片、接收射频芯片、发射天线阵元以及接收天线阵元位于射频板底板的表面；发射射频芯片与发射天线阵元相邻，且发射射频芯片以及发射天线阵元的位置与发射波导天线的位置对应；接收射频芯片与接收射频阵元相邻，且接收射频芯片以及接收射频阵元的位置与接收波导天线的位置对应；角锥喇叭天线模块的底部形状与射频板模块的形状对应；角锥喇叭天线模块的材质为镁合金。
6.在一个可选的实施例中，波导天线还包括至少两个导热垫；导热垫位于角锥喇叭天线模块以及射频板模块之间；导热垫与发发射射频芯片以及接收射频芯片接触。
7.在一个可选的实施例中，天线外壳还具有散热槽和均热板；
散热槽位于天线外壳的侧面；均热板位于天线外壳的底部；导热垫与均热板接触。
8.在一个可选的实施例中，波导天线还包括至少一个紧固螺钉；射频板底板的边缘具有射频板模块螺孔；天线外壳的底部边缘具有天线模块螺孔；射频板模块螺孔与天线模块螺孔的位置以及数量对应，当射频板模块与角锥喇叭天线模块连接时，紧固螺钉穿过相互对应的天线模块螺孔以及射频板模块螺孔。
9.在一个可选的实施例中，天线外壳的内表面具有至少两个定位柱，射频板底板具有与定位柱的数量匹配的定位孔；天线功能部与天线外壳通过定位柱与定位孔之间的匹配固定连接。
10.本技术提供的技术方案带来的有益效果至少包括：在叠加设置角锥喇叭天线模块以及射频板模块的基础上，以矩形分布的形式在天线功能部内设置发射波导天线以及接收波导天线，并在射频板模块中对应进行发射射频芯片、接收射频芯片、发射天线阵元以及接收天线阵元的设置。该波导天线的结构降低了天线在pcb板上的布局难度，能够降低天线制备过程中的难度以及成本，实现批量生产。
附图说明
11.为了更清楚地说明本技术实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中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技术的一些实施例，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。
12.图1示出了本技术一个示例性实施例提供的一种应用于4d成像毫米波雷达的波导天线的爆炸结构示意图。
13.图2示出了本技术一个示例性实施例提供的一种射频板模块的结构示意图。
14.图3示出了本技术一个示例性实施例提供的一种角锥喇叭天线模块的结构示意图。
15.图4示出了本技术一个示例性实施例提供的一种应用于4d成像毫米波雷达的波导天线的装配示意图。
16.附图中的标号如下：1-角锥喇叭天线模块，2-射频板模块，3-导热垫，4-紧固螺钉；11-天线外壳，12-发射波导天线，13-接收波导天线；111-散热槽，112-均热板，113-天线模块螺孔，114-定位柱；21-射频板底板，22-发射射频芯片，23-接收射频芯片，24-发射天线阵元，25-接收天线阵元，26-射频模块发射螺孔，27-定位孔。
具体实施方式
17.为使本技术的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本技术实施方式作进一步地详细描述。
18.毫米波雷达，是工作在毫米波波段探测的雷达。通常毫米波是指30～300ghz频域(波长为1～10mm)的。毫米波的波长介于微波和厘米波之间，因此毫米波雷达兼有微波雷达和光电雷达的一些优点。同厘米波导引头相比，毫米波导引头具有体积小、质量轻和空间分辨率高的特点。相关技术中，制造毫米波雷达所适配的天线的工艺均为在pcb版上蚀刻成型。在4d成像毫米波雷达的性能要求下，对于波导天线的结构提出了较高的要求。对应此要求，本技术提供了一种应用于4d成像毫米波雷达的波导天线。
19.图1示出了本技术一个示例性实施例提供的一种应用于4d成像毫米波雷达的波导天线的结构示意图。请参考图1，该波导天线包括角锥喇叭天线模块以及射频板模块。角锥喇叭天线模块的位于射频板模块的上方，且角锥喇叭天线模块与射频板模块连接。角锥喇叭天线模块包括天线外壳和天线功能部；天线功能部位于天线外壳的容置空间内，天线功能部包括发射波导天线与接收波导天线，发射波导天线与接收波导天线相邻，且发射波导天线与接收波导天线成矩形分布，发射波导天线与接收波导天线突出于天线外壳。射频板模块中包括发射射频芯片、接收射频芯片、发射天线阵元以及接收天线阵元，发射射频芯片与发射天线阵元相邻，且发射射频芯片以及发射天线阵元的位置与发射波导天线的位置对应，接收射频芯片与接收射频阵元相邻，且接收射频芯片以及接收射频阵元的位置与接收波导天线的位置对应。角锥喇叭天线模块的底部形状与射频板模块的形状对应，角锥喇叭天线模块的材质为镁合金。
20.请参考图1，在本技术实施例中，应用于4d成像毫米波雷达的波导天线由角锥喇叭天线模块以及射频板模块固定连接形成。在在角锥喇叭天线模块中，包括位于外部的天线外壳以及位于内部的天线功能部，在天线功能部内，发射波导天线与接收波导天线形成矩形分布，并突出于天线外壳的顶部。发射波导天线与接收波导天线专用于传输雷达信号。
21.请参考图2，在射频板模块中，对应发射波导天线与接收波导天线所形成的矩形，发射天线阵元以及接收天线阵元以相对应的位置与相同的形状，在射频板底板上进行排布。本技术对于射频板底板的具体实现形式不做限定。可选地，射频板底板即实现为pcb板。在发射天线阵元以及接收天线阵元形成的矩形的内部，射频板模块上还设置有发射射频芯片以及接收射频芯片，其对应矩形分布的情况，以同样的形式分布与天线阵元的边缘位置。
22.请参考图3，对应射频板模块的顶面具有凸起的发射天线阵元以及接收天线阵元的情况，在角锥喇叭天线模块的顶部也具有对应的向内开设的凸起，以对于对应的天线阵元进行容置，并防止连接时产生的干涉现象。
23.需要说明的是，在本技术实施例中，角锥喇叭天线模块选用的材质为镁合金，在此情况下，相对于相关技术中采用铝合金、铜合金等材料制备波导角锥喇叭阵列天线，可以减轻零件重量。在相关技术中，通常使用铜合金或铝合金使用机加工的方式进行天线功能部的制备，而在本技术实施例中，使用压铸的方式进行天线波导的制备，降低了生产成本，适合批量生产。可选地，相关技术中，通常使用铜合金或铝合金进行天线功能部的制备，而在本技术是实施例中，由于天线功能部的结构设置原因，天线功能部的结构需要可以满足较高的压铸精度，故选用镁合金作为天线功能部的材质。
24.综上所述，本技术实施例提供的4d成像毫米波雷达的波导天线，在叠加设置角锥喇叭天线模块以及射频板模块的基础上，以矩形分布的形式在天线功能部内设置发射波导天线以及接收波导天线，并在射频板模块中对应进行发射射频芯片、接收射频芯片、发射天
线阵元以及接收天线阵元的设置。该波导天线的结构降低了天线在pcb板上的布局难度，能够降低天线制备过程中的难度以及成本，实现批量生产。
25.在一个可选的实施例中，波导天线还包括至少两个导热垫，导热垫位于角锥喇叭天线模块以及射频板模块之间，导热垫与发发射射频芯片以及接收射频芯片接触。
26.可选地，在本技术实施例中，导热垫实现为高导热率的导热硅胶，在制造时，该导热垫可以直接通过点胶机进行涂布，适配自动化生产的需要。需要说明的是，本技术对于导热垫的形状以及数量不作限定，图1中，以6片矩形导热垫的形式对于导热垫进行示意。
27.在本技术实施例中，天线外壳还具有散热槽和均热板，散热槽位于天线外壳的侧面，均热板位于天线外壳的底部。导热垫与均热板接触。
28.在本技术实施例中，均热板可以使传递到天线外壳的热量在天线外壳中进行均匀扩散。也即，通过导热垫与均热板的直接接触，实现了自导热垫传递来的热量的均匀扩散。此外，在天线外壳的侧面进行散热板的设置，可以使发射射频芯片与接收射频芯片的热量通过导热垫进行传递后，在均热板上进行分散，并最终通过散热槽进行散热，以形成热传递路线。在此情况下，波导天线可为pcb板上的射频芯片进行散热，提高雷达产品的散热效率，进而使得适配的雷达产品具有高温适应性。
29.在一个可选的实施例中，波导天线还包括至少一个紧固螺钉，射频板底板的边缘具有射频板模块螺孔，天线外壳的底部边缘具有天线模块螺孔，射频板模块螺孔与天线模块螺孔的位置以及数量对应。当射频板模块与角锥喇叭天线模块连接时，紧固螺钉穿过相互对应的天线模块螺孔以及射频板模块螺孔。
30.请参考图1至图3，紧固螺钉即用于穿过对应的射频板模块螺孔以及天线模块螺孔，实现射频板模块螺孔与天线模块螺孔之间的连接。
31.在一个可选的实施例中，天线外壳的内表面具有至少两个定位柱，射频板底板具有与定位柱的数量匹配的定位孔；天线功能部与天线外壳通过定位柱与定位孔之间的匹配固定连接。
32.请参考图1，天线外壳的内表面中设置有定位柱，该定位柱可以与天线功能部底部的定位孔适配，以实现天线功能部与天线外壳的对应连接，是天线功能部被天线外壳所容置。
33.需要说明的是，本技术所述的应用于4d成像毫米波雷达的波导天线，在装配完成之后，其外观如图4所示。
34.上述仅为本技术的可选实施例，并不用以限制本技术，凡在本技术的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本技术的保护范围之内。
技术特征：1.一种应用于4d成像毫米波雷达的波导天线，其特征在于，所述波导天线包括角锥喇叭天线模块（1）以及射频板模块（2）；所述角锥喇叭天线模块（1）包括天线外壳（11）和天线功能部；所述天线功能部以及所述射频板模块（2）位于所述天线外壳（11）的容置空间内，且所述天线功能部位于所述射频板模块（2）的上方；所述天线功能部包括发射波导天线（12）与接收波导天线（13），所述发射波导天线（12）与所述接收波导天线（13）相邻，且所述发射波导天线（12）与所述接收波导天线（13）成矩形分布，所述发射波导天线（12）与所述接收波导天线（13）突出于所述天线外壳（11）；所述射频板模块（2）中包括射频板底板（21）、发射射频芯片（22）、接收射频芯片（23）、发射天线阵元（24）以及接收天线阵元（25）；所述发射射频芯片（22）、所述接收射频芯片（23）、所述发射天线阵元（24）以及接收天线阵元（25）位于所述射频板底板（21）的表面；所述发射射频芯片（22）与所述发射天线阵元（24）相邻，且所述发射射频芯片（22）以及所述发射天线阵元（24）的位置与所述发射波导天线（12）的位置对应；所述接收射频芯片（23）与所述接收射频阵元（25）相邻，且所述接收射频芯片（23）以及所述接收射频阵元（25）的位置与所述接收波导天线（13）的位置对应；所述角锥喇叭天线模块（1）的底部形状与所述射频板模块的形状对应；所述角锥喇叭天线模块（1）的材质为镁合金。2.根据权利要求1所述的应用于4d成像毫米波雷达的波导天线，其特征在于，所述波导天线还包括至少两个导热垫（3）；所述导热垫（3）位于所述角锥喇叭天线模块（1）以及所述射频板模块（2）之间；所述导热垫（3）与所述发发射射频芯片（22）以及所述接收射频芯片（23）接触。3.根据权利要求2所述的应用于4d成像毫米波雷达的波导天线，其特征在于，所述天线外壳（11）还具有散热槽（111）和均热板（112）；所述散热槽（111）位于所述天线外壳（11）的侧面；所述均热板（112）位于所述天线外壳（11）的底部；所述导热垫（3）与所述均热板（112）接触。4.根据权利要求1至3任一所述的应用于4d成像毫米波雷达的波导天线，其特征在于，所述波导天线还包括至少一个紧固螺钉（4）；所述射频板底板（21）的边缘具有射频板模块螺孔（26）；所述天线外壳（11）的底部边缘具有天线模块螺孔（113）；所述射频板模块螺孔（26）与所述天线模块螺孔（112）的位置以及数量对应，当所述射频板模块（2）与所述角锥喇叭天线模块（1）连接时，所述紧固螺钉（4）穿过相互对应的所述天线模块螺孔（113）以及所述射频板模块螺孔（26）。5.根据权利要求1至3任一所述的应用于4d成像毫米波雷达的波导天线，其特征在于，所述天线外壳（11）的内表面具有至少两个定位柱（114），所述射频板底板（21）具有与所述定位柱（114）的数量匹配的定位孔（27）；所述天线功能部与所述天线外壳（11）通过所述定位柱（114）与所述定位孔（27）之间的匹配固定连接。
技术总结本申请关于一种应用于4D成像毫米波雷达的波导天线，涉及天线技术领域，该应用4D成像毫米波雷达的波导天线包括角锥喇叭天线模块以及射频板模块；角锥喇叭天线模块位于射频板模块的上方，且角锥喇叭天线模块与射频板模块连接。在叠加设置角锥喇叭天线模块以及射频板模块的基础上，以矩形分布的形式在天线功能部内设置发射波导天线以及接收波导天线，并在射频板模块中对应进行发射射频芯片、接收射频芯片、发射天线阵元以及接收天线阵元的设置。该波导天线的结构降低了天线在PCB板上的布局难度，能够降低天线制备过程中的难度以及成本，实现批量生产。实现批量生产。实现批量生产。
技术研发人员：陈晓丹 刘建华 陈越 屈操
受保护的技术使用者：无锡威孚高科技集团股份有限公司
技术研发日：2022.04.18
技术公布日：2022/7/4
