接收微波射線的設備的製作方法

2023-05-27 19:24:46

本發明涉及一種設備，該設備包括天線罩和在電路板上的接收天線，其中，天線罩和接收天線之間的接收信號的多次反射通過使用電路板上的極化偏轉結構來避免。該設備尤其可以是用於機動車的適應的距離調節和速度調節的距離調節器的組成部分。

背景技術：

從wolfgangmenzel,dietmarpilz和maysounal-tikriti於2002年6月在ieee天線和傳播雜誌44卷第3期24-28頁公布的「具有高增益、低損耗和小縱切面的毫米波摺疊式反射器天線」出版物中已經，在電路板上施加反射的金屬結構，以便安裝用於毫米波的反射器天線。

技術實現要素：

本發明的核心是，提出一種用於微波或者毫米波的接收天線，該接收天線包括施加在電路板上並且還具有天線罩的天線結構，該天線罩保護接收天線免受汙染或天氣影響。在此，對於所討論的頻率範圍而言，天線罩可以具有聚焦的特性，使得天線罩起到透鏡作用。在這種情況下，天線罩實施成透鏡。還可考慮，天線罩包括非聚焦的天線罩和聚焦的透鏡。這種系統的缺點是，入射的接收射線經過天線罩、在電路板上反射，並且反射的接收波在天線罩和/或可能設置的介電的透鏡的內面上再次反射，使得在承載接收天線的電路板和天線罩或透鏡之間產生多次反射。這些多次反射在天線的接收信號中會引起幹擾，這些幹擾可能損害接收質量，甚至可能使天線不能運行，類似如由於信號的多路徑傳播產生的接收幹擾。

本發明的目的是，避免這些多次反射，以此改善微波天線或者毫米波天線的接收質量。根據本發明，這在使用至少一個根據獨立權利要求特徵的電路板上的極化偏轉結構時通過避免天線罩和接收天線之間的接收信號的多次反射來實現。

有利的擴展方案和構型從從屬權利要求中得到。

多次反射是通過接收信號在電路板的金屬面上的反射以及通過在天線罩的內面上的反射產生。在本發明的範圍內應有利地避免承載接收天線的電路板和天線罩內面之間的反射。可以考慮不同的面作為天線罩內面。現今常常慣用的是，通過傳感器殼蓋封閉接收天線，其中，傳感器殼蓋同時承擔天線罩的功能。這種設備可以安裝在車輛保險槓的後面，其中，保險槓或者其他車身構件同樣可以用作另外的天線罩。在本發明範圍內，反射指的是電路板和根據前述可能性的每個天線罩內面之間的反射。在傳感器殼體向前打開並直接集成到車身構件的下側的構造中，例如通過半開的雷達傳感器殼體直接卡入、粘貼到或鑄造到保險槓或者車身構件的下側的構造中，反射原則上同樣可以在承載接收天線的電路板和起到天線罩作用的車身構件之間產生並且根據本發明地被避免。

有利地還可以設置，極化偏轉結構由多個有規律地布置在接收天線的電路板上的金屬形狀構成。對於有效地抑制根據運行狀態通過從不同方向入射的接收波而產生的多次反射來說，有利的是，在電路板的儘可能多的自由面上施加極化偏轉結構，以便可以儘可能多地消除反射功率，並且在電路板上的反射點變化時也可以沿儘可能多的方向抑制反射。尤其，這裡作為反射偏轉結構的場的布置、例如在作為陣列的實施中可以特別有利。因此可以特別有利的是，由有規律地布置的金屬形狀構成的極化偏轉結構實施成陣列布置。

另外有利的是，用於極化偏轉的陣列結構在電路板的布置有接收天線的天線貼片的部位上被空出。通過該特徵能夠在電路板的相同平面中通過相同的蝕刻步驟來製造天線貼片和極化偏轉結構。因為，為了製造貼片天線總歸必須結構化和蝕刻金屬化平面，因此特別低成本和簡單的是，在相同的工作步驟中附加地這樣結構化已經存在的金屬面，使得極化偏轉結構通過同樣總歸必要的蝕刻步驟來產生。由此，既不提高傳感器的製造成本，又不在製造時增加必要的工藝步驟的數量。

另外有利的是，極化偏轉結構是一個矩形金屬面或多個矩形金屬面。通過所述一個或所述多個矩形金屬面能夠根據入射信號的確定頻率範圍來優化極化偏轉結構。另外有利的是，極化偏轉結構的所述一個矩形金屬面或者極化偏轉結構的所述多個矩形金屬面在其定向方面相對於接收天線貼片旋轉45°。與天線貼片成45°定向目的是，接收波的極化，即總的場矢量為此剛好也相應地旋轉45°。通過將該場矢量分解成它的正交分量和極化偏轉貼片的對於這兩個分量的不同反射相位，在反射的總場矢量中得到90°的極化偏轉。由此，之後例如在保險槓上反射回的信號相對於通過接收天線接收的信號的極化方向旋轉90°並且被大大抑制。

另外有利的是，天線是用於微波射線或者毫米波射線的接收天線。剛好在反射和波傳播與在光學的光波中類似地起作用的該頻率範圍中，根據本發明可以有效地避免不希望的多次反射。

另外有利的是，天線罩具有用於由接收天線接收的接收信號的聚焦裝置。例如，可以使用介電的透鏡用作聚焦裝置，該透鏡與天線罩構造成一體。為此，天線罩可以具有天線罩材料的透鏡狀加厚部，由此進行接收信號的折射，並且接收信號集中到大多數以小尺寸實施的接收天線上。在此，聚焦裝置也可以實施成福萊斯奈爾透鏡，這可節省材料和重量。

另外可能的是，根據一個實施方式，接收天線代替具有透鏡而僅具有無聚焦裝置的天線罩地實施。也可以設置多個天線罩，或者除了天線罩外，在光路中以介電的透鏡的形式附加地實施聚焦裝置。特別有利地，天線罩的聚焦裝置可以實施成介電的透鏡。

另外有利的是，天線罩是機動車的保險槓或保險槓的一部分，因為在這種情況下用於微波射線或者毫米波射線的發射器和接收器能夠不可見地固定在機動車前部上的天線罩後面。

另外有利的是，接收天線是用於機動車的適應性距離調節和速度調節的距離調節器的組成部分。在適應性距離調節和速度調節的情況下，機動車駕駛員可以調整額定速度，該額定速度調節在自由行駛時的車輛。如果探測到在前行駛的慢速車輛，那麼通過適應性距離調節器和速度調節器可減小要調節的速度，使得本車輛以幾乎相同的速度和保持恆定的距離跟著在前行駛的車輛。如果在前行駛的車輛消失，例如該車輛拐彎或者該車輛換到相鄰車道，那麼要重新調節原來已調整的額定速度。這種系統需要發射器和接收器，它們常常也可以組合地實施成收發機，以便探測前面存在的物體並且求出該物體到本車輛的相對速度和距離。因為這種應用可能與安全相關，所以需要保證可靠的功能方式並且儘可能排除反射。

附圖說明

從下面的以圖繪的附圖示出的本發明實施例的描述中得出本發明的其他特徵、應用可能性和優點。在此，所有描述的或示出的特徵本身或任意組合地獨立於其在權利要求中的概要或權利要求的引用地、並且獨立於其在說明書或附圖中的表達或者圖示地構成本發明的主題。

下面根據附圖闡明本發明的實施例。附圖示出：

圖1用於闡明多次反射的電路板和天線罩的布置的示例性側視圖，

圖2用於闡明作為極化偏轉結構的各個貼片的功能方式的實施例，

圖3作為極化偏轉結構的貼片陣列，其中，該結構為接收天線留空，和

圖4有利地實施的電路板的橫截面。

實施例說明

在圖1中示意性示出了接收裝置的重要組成部分。這樣示出電路板2：在該電路板上施加接收天線，其中，接收天線如示出那樣可以實施成由在電路板2的上側面上的小金屬面構成的貼片天線。這種貼片天線廣泛地用於發射和/或接收微波射線或者毫米波射線，並且可有利製造。這些電路板由殼體部分1保護免受其周圍環境影響，該殼體部分使電路板2遠離天氣影響、灰塵及汙染並且保證電路板的長期功能性。這種殼體部件常稱作天線罩1，由例如對於電磁波來說可穿透的材料製成的。在機動車領域，這種微波傳感器或者毫米波傳感器對於其他交通參與者來說不可見地經常布置在車身構件後面，使得可以有利的是，附加或者替代於所述天線罩1，車身構件同樣由對於電磁射線來說可透過的材料製成。另外可以設置，天線罩1或者可以承擔天線罩1的功能的車身構件1具有聚焦裝置1a。在這種情況下，天線罩1a不僅對於電磁射線來說是可穿透的，而且電磁接收射線附加地通過聚焦裝置折射並且匯聚到接收天線2上。現在，在這種結構中可以出現，作為平面波入射的接收波5以一個不垂直的角度入射穿過天線罩1或具有聚焦裝置1a的天線罩，並且在電路板3上在反射點6上反射。這種在電路板表面上的反射產生反射線7，該反射線具有與入射的接收射線5相同的反射角。如果反射線7又穿過天線罩1，那麼該反射線放射到周圍環境中並且對於天線2的接收信號來說是不幹擾的。由此僅降低接收信號的被減小的功率。此外，在確定的入射角或者確定的材料選擇的情況下可能的是，反射線7在天線罩1的內面上或在具有聚焦裝置1a的天線罩的內面上再次反射，並且作為雙反射線8輸送給接收天線2的貼片。如果在光路中既設置一個沒有聚焦裝置的天線罩1又設置一個具有聚焦裝置1a的天線罩，那麼由此，已經反射的信號在這些表面中的每一個上又多次反射。通過所述這種多次反射產生一些信號，它們的子信號具有不同相位，由此這樣影響這些接收信號，使得接收天線2的接收信號明顯變差。為了避免該效果而提出，最大程度地阻止反射線7，使得雙反射線8也會被抑制。這可通過如下實現：在電路板上的、潛在存在於電路板的每個部位上的反射點6通過極化偏轉結構4來裝備，並且以此可在電路板3上最大程度地避免接收波5的反射。

在圖2中示出一矩形結構4，其兩個邊相互正交地、然而在對角線上以與水平線或垂直線呈約45°的角度布置。

可看到矩形的較短的側邊a和較長的側邊b。其邊幾乎與水平線呈對角線布置的這種矩形構成了極化偏轉結構4的基本形狀。如果入射接收波5落到這種極化偏轉結構4上，那麼入射波5的e矢量9幾乎與水平線垂直，如通過垂直箭頭9示出的那樣。因為極化偏轉結構4已由導電材料、例如電路板3上的銅層製成，因此e矢量9可以分解成平行於短邊a的第一分量10以及平行於長邊b的第二矢量分量11。因為a和b的尺寸大致協調於要接收的微波信號或毫米波信號5的中心頻率，並且極化偏轉結構4不具有接頭，因此接收波5被反射，然而在此在其極化時被旋轉90°。在理想情況下，多次反射波的極化與接收天線的極化呈90°定向並且以此幾乎被完全抑制。通過該措施可以提高在有效信號和多次反射的幹擾信號之間的信噪比，這會改善接收天線12的接收質量。

在圖3中示出了極化偏轉結構4的另一個實施方式。在圖3中以陣列形式已布置了對角線定向的矩形中的多個矩形，使得這些矩形以橫排和縱列方式構成有規律地反覆的圖樣。在此，各個矩形4的該所謂的陣列布置12如所見那樣地布置在電路板3的所有自由面上，由此，這些矩形儘可能有效地抵抗所述反射來作用。僅設置有用於接收天線12的貼片13的區域可有利地給陣列結構12空出，並且在空出的部位上布置接收天線2的接收貼片13，這在圖3中的右半個附圖中示出。由此在沒有附加成本和沒有附加製造步驟的情況下就能夠建立用於抑制電路板3和天線罩1之間的接收信號5的多次反射的有效措施。

在圖4中示出了根據本發明的電路板的橫截面。可看到接收天線2，其包括具有多層金屬化的電路板。

結構化通常通過以光刻漆、光刻漆的曝光以及已曝光漆區域的蝕刻進行的塗層來實現。在移除多餘的漆之後，在所希望的區域上僅留下金屬化層，使得所希望的電路或構件被結構化。如在圖4中示出的那樣，在橫截面中可看到在上側和下側上都具有金屬化層的電路板3。上側上的金屬化層被結構化，其方式是，既蝕刻出用於接收天線2的根據圖3在俯視圖中正交地結構化的貼片13，又蝕刻出同樣具有矩形的基本形狀並且側邊在俯視圖中對角線定向的極化偏轉結構。這種接收貼片13以及極化偏轉結構4在電路板3的上側上通過其扁平的橫截面示出。可以如示出那樣地不結構化同樣具有金屬化平面14的電路板3的下側，使得存在由銅材料製成的連續金屬層。這種連續金屬層14的優點是，在電路板3的上側上電磁反射和電磁放射被屏蔽，並且接收天線的其他構件例如濾波器、探測組件或者a/d轉換器幾乎不受幹擾信號影響。通常，電路板3用一層或者多層金屬化製成，並且這些金屬化層在製造工藝的過程中被結構化。在圖4中為了看清楚，在上側4及下側14上示出了電路板襯底3及金屬化。在此，電路板結構也可以由多層電路板、必要時也可以在兩面中的一面上由具有高頻襯底的多層電路板來實施。在此重要的是，金屬化平面不是強制地施加到背離天線的面上，而是也可以設置在這些中間層中的一層中。