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无线电波传送罩和确定无线电波传送罩厚度的方法

阅读：873发布：2020-05-14

专利汇可以提供无线电波传送罩和确定无线电波传送罩厚度的方法专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本申请公开了一种无线电波传送罩，配置为布置在无线电波雷达装置发出的无线电波路径中。壳罩在无线电波雷达装置发出的无线电波入射角为0°的参照位置处的厚度设定为参照厚度。参照厚度设定为无线电波波长一半的整数倍。在参照位置周围的区域，所述壳罩的厚度逐渐变化，使得距参照位置的距离越大，壳罩厚度大于参照厚度的差值越大。，下面是无线电波传送罩和确定无线电波传送罩厚度的方法专利的具体信息内容。

权利要求

1.一种无线电波传送罩，配置为布置在无线电波雷达装置发出的无线电波路径中，所述壳罩的特征在于，
所述壳罩在参照位置的厚度设置为参照厚度，在所述参照位置处，所述无线电波雷达装置发出的无线电波入射角为0°，
所述参照厚度设为所述无线电波波长一半的整数倍，以及
在所述参照位置周围的区域，所述壳罩的厚度逐渐变化，使得距离参照位置的距离越大，所述壳罩厚度大于所述参照厚度的差值越大。
2.根据权利要求1的无线电波传送罩，其特征在于，
所述壳罩包括
具有背面的基底，所述无线电波雷达装置发出的无线电波入射于所述基底的背面，以及
前侧件，设置于所述基座背面的对侧表面，以及
曲率部分减少的小曲面部，设置于在所述基座和所述前侧件之间的界面处。
3.用于设定无线电波传送罩厚度的方法，所述无线电波传送罩配置为布置在无线电波雷达装置发出的无线电波路径中，所述方法的特征在于，
以下列的表达式1至表达式8为基础设定所述壳罩在各个位置处的厚度，在所述无线电波雷达装置发出的无线电波位置的入射角、所述壳罩的厚度以及所述无线电波的衰减满足表达式1至表达式8，
衰减＝|2×透过率|……(表达式1)
透过率＝-20logτ……(表达式2)
在表达式1至表达式8中，
τ：壳罩的透射系数
 相位
L0：损耗造成的衰减
λ：无线电波的波长
d：壳罩厚度
ε：壳罩电容率
ε0：真空电容率
θ：无线电波的入射角
tanδ：壳罩的电介质损耗角正切值
εe：透射相对电容率
γ：菲涅尔反射系数
L1：由于缺少垂直极化的磁阻
以使得关于所述壳罩厚度周期性变化的所述无线电波衰减取得局部最小值。
4.根据权利要求3用于设定无线电波传送罩厚度的方法，其特征在于
在所述无线电波入射角为0°的参照位置，所述壳罩的厚度定义为参照厚度，以及所述方法还包括设定所述壳罩在所述参照位置周围区域的厚度为对应于多个所述无线电波衰减局部最小值的所述壳罩厚度中最接近所述参照厚度的厚度。
5.用于设定无线电波传送罩厚度的方法，所述无线电波传送罩配置为布置在无线电波雷达装置发出的无线电波路径中，所述方法的特征在于：
在所述壳罩的背面部的多个位置形成竖面部分，其中无线电波在所述的各个竖面部分垂直入射；以及
设置所述壳罩在各个位置在所述各竖面部分的法线方向的厚度为所述无线电波波长一半的整数倍。

说明书全文

无线电波传送罩和确定无线电波传送罩厚度的方法

技术领域

[0001] 本发明涉及一种无线电波传送罩，布置于无线电波雷达装置的无线电波路径中，以及一种用于确定无线电波传送罩厚度的方法。

背景技术

[0002] 近来的汽车都配备有毫米波雷达装置(下文称为雷达装置)，用于检测周围车辆和障碍物的距离。这种雷达装置安装于车辆前侧徽标的后方或者车辆前格栅的后方(例如，日本公开专利发表2016-80479号)。在这种情况下，徽标或其类似装置发挥无线电波传送罩的作用(下文称为壳罩)，毫米波通过该罩传递。通常，为了减少无线电波穿过壳罩的衰减从而提高检测精确度，壳罩的厚度通过以下方法确定。该方法是，使厚度均匀，并将厚度值设置为一雷达设备无线电波(毫米波)半波长的整数倍的值。

[0003] 这种常规壳罩中，厚度被设置为上文所述的均匀厚度。这有效地减少了在无线电波穿过壳罩时，关于壳罩的入射角为0°的无线电波入射衰减。即，穿过壳罩时，与壳罩成直角入射的无线电波穿过壳罩时的衰减得到了有效的减少。然而，在尝试扩大雷达设备探测角度的范围时，随着入射角的增大，无线电波穿过壳罩时的衰减增大。因此，提高雷达设备在探测角度范围外侧边缘附近的探测准确度是困难的。

发明内容

[0004] 相应地，本发明的目的是提供无线电波传送罩和用于确定无线电波传送罩厚度的方法，其能够增加无线电雷达设备的探测角度范围。

[0005] 为了达到上述目的，以及对应于本发明的一个方面，提供了一种无线电波传送罩，配置为布置在无线电雷达装置的无线电波路径中。壳罩的厚度设置参照位置的参照厚度，在此参照位置处，无线电波雷达装置的无线电波入射角为0°。参照厚度设置为无线电波半波长的整数倍。在参照位置周围的区域，壳罩的厚度逐渐变化，使得在与参照位置距离越大的位置处，壳罩的厚度与参照厚度之差越大，且该处壳罩厚度大于参照厚度。

[0006] 为了达到上述的目的，以及对应于本发明的另一个方面，提供了一种用于确定无线电波传送罩厚度的方法。无线电波传送罩配置为布置在无线电雷达装置的无线电波路径中。该方法包括：基于下文的(表达式1)至(表达式8)设定壳罩在每一点的厚度，使得在各个位置处，从无线电波雷达装置发出的无线电波入射角满足这些表达式，以及确定无线电波的衰减，使得关于壳罩厚度周期性变化的无线电波衰减具有局部最小值。

[0007] 衰减＝|2×透过率|……(表达式1)

[0008] 透过率＝-20logτ……(表达式2)

[0009]

[0010]

[0011]

[0012]

[0013]

[0014]

[0015] 在(表达式1)至(表达式8)中，

[0016] τ：壳罩的透射系数

[0017] 相位

[0018] L0：损耗造成的衰减

[0019] λ：无线电波的波长

[0020] d：壳罩厚度

[0021] ε：壳罩电容率

[0022] ε0：真空电容率

[0023] θ：无线电波的入射角

[0024] tanδ：壳罩的电介质损耗角正切值

[0025] εe：透射相对电容率

[0026] γ：菲涅尔反射系数

[0027] L1：由于缺少垂直极化的磁阻

[0028] 为了达到上述的目的，以及对应于本发明的另一个方面，提供了一种用于确定无线电波传送罩厚度的方法。无线电波传送罩配置为布置在无线电雷达装置的无线电波路径中。该方法包括：在壳罩背面的多个位置形成垂直面部分，其中，无线电波在这些垂直面部分上垂直入射；以及设定壳罩在各个位置的厚度，使得在垂直面部分的法线方向，壳罩的厚度为无线电波半波长的整数倍。附图说明

[0029] 图1是根据第一实施方式，无线电波传送罩以及用于设定无线电波传送罩厚度的方法的说明图，示出了壳罩上的位置P1至P15。

[0030] 图2是放大的截面视图，示出了图1的A部分。

[0031] 图3是图表，示出了壳罩厚度和可逆毫米波在各入射角的衰减之间的关系。

[0032] 图4是图表，示出了第一实施方式中，无线电波入射角与可逆毫米波在壳罩中的衰减之间的关系。

[0033] 图5是图表，示出了无线电波入射角与可逆毫米波在具有均匀厚度的传统壳罩中衰减之间的关系。

[0034] 图6是一例示图，其中无线电波由根据第二实施方式的壳罩反射。

[0035] 图7是一例示图，其中无线电波由根据比较例的壳罩反射。

[0036] 图8是一例示图，其中无线电波由根据第三实施方式的壳罩反射。

具体实施方式

[0037] <第一实施方式>

[0038] 下面参照图1至图5，详细描述根据第一实施方式的无线电波传送罩以及确定无线电波传送罩厚度的方法。

[0039] 首先参照图1和图2，描述无线电波传送罩(下文中称作壳罩10)的基本配置。在图1和图2中，为使各个部件的尺寸可辨，按照需要改变了各个部件的尺度。

[0040] 壳罩10是附接在汽车前侧格栅开口处的徽标。壳罩10布置在毫米波雷达装置90的前方，在无线电波(毫米波)的传播方向上，并位于毫米波雷达装置90发出的无线电波路径中。本实施方式中毫米波雷达装置90发出的无线电波的波长λ为，例如，2.4mm。

[0041] 壳罩10具有透明件20，其构成了壳罩10的表面。本实施方式的透明件20由具有非常好的抗冲击性、耐候性和抗吸水性的聚酯基共聚聚碳酸酯制成。

[0042] 如图2所示，在透明件20的背面设置有装饰层30和消减件40。

[0043] 装饰层30和消减件40按顺序从接近于前面的一侧叠在一起。装饰层30按顺序从接近于前面的一侧具有着色层31、金属层32和锈蚀防护层33。

[0044] 着色层31印刷在透明件20的背面，呈现的颜色例如是黑色。

[0045] 金属层32由金属材料制成，例如铟，并且布置在着色层31的背面以及透明件20未印着色层31的部分上。金属层32具有大约20nm的厚度。

[0046] 在本实施方式中，设置有着色层31的部分形成了壳罩10的背景区域10a。此外，未设置着色层31的部分，也就是金属层32暴露于透明件20的部分，形成了壳罩10的图标区域10b。在图1所示的壳罩10中，对应于数字“1”的部分对应于图标区域10b。

[0047] 锈蚀防护层33配置为用于减少金属层32的锈蚀，由例如丙烯酸或氨基甲酸酯类塑料的材料制成。锈蚀防护层33具有大约几十毫米的厚度。

[0048] 消减件40配置为用于减少在放入基底60模具的时候到透明件20的热传递，后文将描述基底60。消减件40由例如聚酰胺塑料的材料制成。消减件40的厚度优选在例如0.1mm至1.0mm的范围中。如果在基底60成型时，对于透明件20和装饰层30的热损伤可以忽略，那么消减件40可以省略。

[0049] 由丙烯腈-乙烯-苯乙烯共聚物(AES)塑料制成的基底60设置于消减件40的背面。

[0050] 在本实施方式中，透明件20、装饰层30和消减件40构成前侧件50。

[0051] 在本实施方式中，定义在参照位置处壳罩10的厚度d为参照厚度dP0，在该参照位置处，毫米波雷达设备90发出的无线电波入射角θ为0°。参照厚度dP0设置为无线电波波长λ一半的整数倍。在本实施方式中，参照厚度dP0设置为无线电波波长λ一半(在本实施方式中为1.2mm)的五倍。也就是说，在本实施方式中，参照厚度dP0设置为6.0mm。无线电波的入射角θ是由垂直于在壳罩10各点的切面的法线和无线电波的传播方向定义的夹角。

[0052] 另外，在参照位置周围，壳罩10的厚度d逐渐变化，使得与参照位置的距离越远，壳罩10的厚度d与参照厚度dP0之差越大，且壳罩10的厚度d大于参照厚度dP0。

[0053] 可逆毫米波的衰减，即为无线电波往复穿过壳罩10传播时的衰减，将在下文简称为无线电波衰减。在这种情况下，在壳罩10的各个位置，从无线电波雷达装置90发出的无线电波入射角θ、壳罩10的厚度以及无线电波衰减满足下面的(表达式1)至(表达式8)(见Antenna Engineering Handbook，第一版，第32章，McGraw-Hill Book Company)。

[0054] 衰减＝|2×透过率|……(表达式1)

[0055] 透过率＝-20logτ……(表达式2)

[0056]

[0057]

[0058]

[0059]

[0060]

[0061]

[0062] 在(表达式1)至(表达式8)中，

[0063] τ：壳罩的透射系数

[0064] 相位

[0065] L0：损耗造成的衰减

[0066] λ：无线电波的波长

[0067] d：壳罩厚度

[0068] ε：壳罩电容率

[0069] ε0：真空电容率

[0070] θ：无线电波的入射角

[0071] tanδ：壳罩的电介质损耗角正切值

[0072] εe：透射相对电容率

[0073] γ：菲涅尔反射系数

[0074] L1：由于缺少垂直极化的磁阻

[0075] 图3示出了在入射角为0°、30°和45°的情况下，壳罩10的厚度d与无线电波衰减之间的关系。在本实施方式中，无线电波衰减是通过固定入射角θ，并将厚度d赋以增量为0.01mm的值计算得到的。

[0076] 如图3中的实线所示，当入射角θ为0°，厚度为6.0mm、7.2mm和8.4mm时，无线电波衰减具有局部最小值。

[0077] 如图3中的虚线所示，当入射角θ为30°时，使无线电波衰减达到局部最小值的厚度d为大于6.0mm且小于6.5mm的d1以及大于7.0mm且小于7.5mm的d3。

[0078] 如图3中长短线虚线所示，当入射角为45°时，使无线电波衰减达到局部最小值的厚度d为大于6.5mm且小于7.0mm的d2以及大于7.5mm且小于8.0mm的d4。

[0079] 因此，在本实施方式中，在壳罩10各个位置的厚度d，即各个入射角θ对应的厚度d的设定以(表达式1)至(表达式8)为基础，使得关于壳罩10的厚度d周期性变化的无线电波衰减取得局部最小值。

[0080] 如上文所述，无线电波衰减可在多个厚度下取得局部最小值。因此，在本实施方式中，壳罩10的厚度d设定为对应于多个无线电波衰减局部最小值的壳罩10厚度中最接近参照厚度dP0的厚度d。

[0081] 也就是说，如图3中虚线所示，在本实施方式中，将厚度d设为d1，在入射角θ为30°的位置，d1比d3更接近6.0mm。

[0082] 同样，如图3中长短线虚线所示，在本实施方式中，将厚度d设为d2，在入射角θ为45°的位置，d2比d4更接近6.0mm。

[0083] 在本实施方式中，如图1中一长两短虚线所示，在壳罩10上假想格子的交点定义为位置Px(在这个例子中，x＝1至15)。通过以上方法，计算在位置Px的厚度d。在两个相邻点之间(例如，在P1和P2之间或P1和P6之间)的厚度d通过多项式插值计算。

[0084] 根据此方法，即使在无线电波入射角θ为20°至45°的区域内，如图4所示，无线电波衰减约为2dB及以下。

[0085] 相对地，如图5所示，如果是具有均等厚度的传统壳罩，当无线电波的入射角θ大于20°时，无线电波衰减变为大于2dB。尤其是在无线电波入射角θ为30°及以上的区域，由于入射角的增大，无线电波衰减从3dB明显增加至6dB。

[0086] 上述根据上文第一实施方式的无线电波传送罩和用于设置无线电波传送罩厚度的方法可以实现以下优势。

[0087] (1)壳罩10各个位置厚度的计算基于(表达式1)至(表达式8)，毫米波雷达装置90发出的无线电波在对应位置的入射角θ、壳罩10的厚度以及无线电波衰减满足这些表达式，从而使得关于壳罩10的厚度周期性变化的无线电波衰减取得局部最小值。

[0088] 通过这种方法，壳罩10各个位置厚度，即各个入射角θ对应的厚度d的设定基于(表达式1)至(表达式8)，使得关于壳罩10的厚度d周期性变化的无线电波衰减取得局部最小值。因此，即便在无线电波入射角θ较大的区域内，适当减小无线电波的衰减是可以实现的。这扩大了毫米波雷达设备90的探测角度范围。

[0089] (2)壳罩10参照位置处的厚度d设定为参照厚度dP0，在该参照位置处，无线电波入射角θ为0°。在此情况下，参照位置周围区域内壳罩10的厚度d设定为对应于多个无线电波衰减局部最小值的壳罩10厚度中最接近参照厚度dP0的厚度d。

[0090] 此方法防止了壳罩10厚度d关于位置的大幅变化。因此壳罩10的形状得到了简化。

[0091] (3)在参照位置处壳罩10的厚度d设定为参照厚度dP0，在该参照位置处，毫米波雷达设备90发出的无线电波入射角θ为0°。参照厚度dP0设置为无线电波波长λ一半的整数倍。在参照位置周围，壳罩10的厚度d逐渐变化，使得与参照位置的距离越远，壳罩10的厚度d与参照厚度dP0之差越大，且壳罩10的厚度d大于参照厚度dP0。

[0092] 这种配置实现了类似于上述优势(1)的优势。

[0093] <第二实施方式>

[0094] 下面参照图6和图7，主要讨论第二实施方式和第一实施方式的区别。

[0095] 如图7所示的比较例的壳罩10，毫米波雷达装置90发出的部分无线电波可能在基座60和前侧件50的界面70之间发生反射。当毫米波雷达装置90的探测部91探测到该反射波时，噪声可能会增加。这是毫米波雷达装置90探测精度劣化的一个原因。

[0096] 图6示出了根据第二实施方式的壳罩110，其中将基座60制成基座60的中心厚度较小并且中心周围区域的厚度更大的形状。这在基座60和前侧件50间的界面70处设置了小曲面部71，其曲率部分减小。

[0097] 对于壳罩110，当无线电波进入设置在基座60和前侧件50之间的界面70处的小曲面部71时，入射角增大。这增大了当无线电波在小曲面部71处反射时的反射角。这限制了来自小曲面部71的反射波得到毫米波雷达装置90的探测部91的探测。

[0098] 上述根据第二实施方式的无线电波传送罩和用于无线电波传送罩的厚度设定方法实现了除第一实施方式的优势(1)至(3)以外的以下优势。

[0099] (4)在基座60和前侧件50间的界面70处设置了曲率部分减小的小曲面部71。

[0100] 以这种配置，由于进行了上述操作，减少了毫米波雷达装置90探测精度的劣化，而壳罩110的背面形状没有改变。

[0101] <第三实施方式>

[0102] 下面参照图8描述第三实施方式。

[0103] 图8示出了第三实施方式的壳罩210，其中在壳罩210背面设置有竖面部分211至213。毫米波雷达装置90发出的无线电波垂直入射到竖面部分211至213。虽然未示出，但类似于第一实施方式和第二实施方式，第三实施方式的壳罩210也具有基座和前侧部。

[0104] 位于宽度方向中心的竖面部分211是对应于第一实施方式中入射角θ的范围在0°到20°之间的部分。

[0105] 在竖面部分211宽度方向的外侧分别设置有两个竖面部分212，且为对应于第一实施方式中入射角θ为30°的部分。

[0106] 在两个竖面部分212宽度方向的外侧分别设置有两个竖面部分213，且为对应于第一实施方式中入射角θ为45°的部分。

[0107] 设置壳罩210在各个部分的厚度d，使得壳罩210在各竖面部分211至213的法线方向厚度为无线电波波长一半的整数倍。

[0108] 上述根据前述第三实施方式的无线电波传送罩和用于无线电波传送罩的厚度设定方法实现了以下的优势。

[0109] (5)在壳罩210的背面设置有竖面部分211至213，无线电波在其上垂直入射。设置壳罩210在各个部分的厚度d，使得壳罩210在各竖面部分211至213的法线方向厚度为无线电波波长一半的整数倍。

[0110] 通过这种方法，无线电波在壳罩210背面对应的竖面部分211至213垂直入射。另外，使得壳罩210在各竖面部分211至213的法线方向厚度为无线电波波长一半的整数倍。因此，即便在无线电波入射角θ较大的区域内，适当减小无线电波的衰减是可以实现的。

[0111] <变化>

[0112] 上述第一实施方式至第三实施方式可以按以下方式变化。

[0113] 在第一实施方式至第三实施方式中，根据本发明的无线电波传送罩被用作汽车徽标，但壳罩也可以被用作其他部分，例如前格栅。

[0114] 在第一实施方式中，在入射角θ为30°的位置，厚度d也可以设为d3。另外，在入射角θ为45°的位置，厚度d也可以设为d4。

[0115] 在第一实施方式中，设置壳罩10的厚度d使得关于壳罩10厚度d周期性变化的无线电波衰减取得局部最小值。然而，在壳罩10各个位置的厚度可以制成比厚度d厚约0.1mm或薄约0.1mm，该厚度d(使无线电波衰减)取得局部最小值(或说：该厚度d为无线电波衰减的局部最小值点)。即便在这种情况下，在无线电波入射角θ比厚度d均等的传统壳罩无线电波入射角大的区域内，无线电波衰减也得到了减少。

[0116] 前侧件50的层压结构可以按需要做出变化。

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