一种小型毫米波雷达传感器装置制造方法及图纸

本发明专利技术是一种小型毫米波雷达传感器装置，包括：壳体、射频收发板、信号处理板。所述壳体，用于固定、保护射频收发板、信号处理板；所述射频收发板，用于产生、发射和接收射频信号并将其转化为中频信号；所述信号处理模块，为射频收发板提供电源和控制信号，接收中频信号并进行数字信号处理，提取有效目标信息并向外传递。本装置通过发射电磁波，对前向进行扫描，探测覆盖范围内的障碍物，并且能够将目标信息以数字信号的形式发送，触发报警或其它控制命令。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及雷达探测与安全领域，特别是一种高精度、远距离、可适应恶劣环境条件的小型毫米波雷达传感器装置。
技术介绍
自从雷达技术诞生以来，雷达产品在各行各业的应用越来越普及。随着射频芯片技术的不断成熟，越来越多的雷达传感器用于车辆和通用飞行器主动安全领域。这就对雷达传感器提出了以下四个方面的要求：一、探测精度高；二、体积小重量轻；三、低功耗；四、能够适应严酷的工作环境。鉴于以上要求，从车辆和无人机的特性出发，本专利技术力求在现有雷达技术的基础上，专利技术一种新型的雷达传感器装置，提高车辆和通用飞行器配套的安全系统的探测精度和环境适应性。本专利技术毫米波雷达传感器以76-77GHz的毫米波为载波，调频形式为三角连续波，每个调频周期20-100ms。接收回波之后，信号处理模块提取回波当中的有效目标信息，包括：雷达传感器与目标的相对距离、相对速度和回波入射角度信息，并通过串行通信接口将信息传递给后端的报警器或控制器。
技术实现思路
本专利技术是一种毫米波雷达传感器装置，其特征在于，包括：壳体、射频收发板、信号处理板；所述射频收发板和信号处理板之间电性连接，二者通过接插件直连；所述壳体分别与射频收发板和信号处理板刚性连接；所述射频收发板和信号处理板之间接插件直连。本专利技术的具体安装结构见图1，整体功能示意图见图2。本专利技术的毫米波雷达传感器装置，采用76-77GHz的毫米波作为载波，此频点的电磁波具有穿透性强，不易受干扰等优势，具备全天候工作能力；而且所涉及的微波元器件尺寸为毫米级，可以将雷达传感器的整体体积做到80mm*80mm*50mm以内；所述壳体包括上部壳体、下部壳体和减震圈。上部壳体和下部壳体刚性连接，二者接触面内有密封胶垫，法兰螺钉孔内注硅胶密封。减震圈套在二者法兰盘外部。上部壳体采用PEI材质，内部安装射频收发板，PEI材料具有优良的机械性能、电绝缘性能、耐辐照性能、耐高低温及耐磨性能，以及良好的微波通透性。下部壳体采用铝合金材质，内部安装信号处理板，并预留开口位置，用于安装信号处理板串行通信接口。铝合金材质重量轻，强度大，耐冲击，导热散热性能良好；而且金属壳体对数字电路起到隔绝电磁干扰的作用，避免电路板受到车辆或飞行器复杂电磁环境的干扰。在关键芯片和发热量大的芯片位置上，设有导热减震垫和散热片，保护电路板和关键芯片，使其能够长时间工作和适应恶劣的工作环境。减震圈采用硬质橡胶材质，内部有金属骨架支撑，提高强度不易形变，既可以减震、又能够加强密封效果。外壳的特殊设计，使防水防尘等级达到IP6K9K。所述射频收发板，包括发射天线、接收天线、功放模块、混频模块、频综模块。发射天线与功放模块电性连接；接收天线与混频模块电性连接；频综模块与功放模块、混频模块电性连接。具体结构见图3。收发天线辐射阵列分布在射频板正面，朝向壳体外部，透过PEI材质的上部壳体向外辐射电磁波。电磁波通过PEI材质损耗极小。收发天线均采用微带辐射阵列天线，76~77GHz毫米波的波束形状要比低频点的波束窄得多，在相同天线尺寸下，能够分辨相距更近的小目标，更为清晰的观察目标的细节，使探测分辨率极大提高。频综模块产生调频射频信号，功放模块将其放大，并通过发射天线使之形成电磁波束发射，电磁波束遇到障碍物之后反射回来，随后由接收天线接收回波，经由混频模块降频处理，将其转化为中频信号，最后送到信号处理板。频综模块的核心芯片是压控振荡器，功放模块的核心芯片是射频乘法放大器，混频模块的核心芯片是混频器。上述三个射频芯片高度集成，性能稳定，可靠性高，兼容性好，压控振荡器产生优质纯净的射频信号，并且将分频输出反馈给控制模块，这样能够保证射频信号载波频率变化稳定准确。混频器能够将射频回波信号混频为中频信号，并且将系统噪声干扰控制在很低的水平上。三个射频芯片外部均采用金属屏蔽壳加以屏蔽，防止射频信号干扰数字电路。所述信号处理板，包括模数转换模块、控制模块、数字信号处理模块、供电模块和对外串行通信接口。具体结构见图4。模数转换模块的核心芯片是高速模数转换芯片，接收来自射频收发板的中频信号，将其转换为数字信号。数字信号处理模块的核心是数字信号处理器，用于接收数字信号，进行信号处理，提取有效目标信息，包括雷达传感器与目标之间的相对距离、相对速度和回波入射角度信息。控制模块一方面通过电压控制压控振荡器产生调频射频信号，另一方面接收压控振荡器的分频输出反馈，使压控振荡器输出的信号频率变化稳定准确。所述对外接口，可以和后端的报警器或控制器信号线相连接。串口接插件选用防水型密封接插件。接口内既有串行通信接口针脚，也有电源针脚，使用一根多芯导线可以同时完成供电和信号传递功能。串口通信速率能够满足雷达目标信息传递要求，而且串行差分信号本身不易受电源干扰；供电电源为直流电源，本身干扰较小；所以二者可以处在同一接口内。整个装置对外只预留一个接口，这样既方便使用，又方便密封处理，还能更有效的屏蔽外界电磁干扰。接口内电源针脚内接信号处理板上的供电模块，外接直流电源，再经由信号处理板将电能传送至射频收发板。两块电路板采用了高度集成的芯片作为核心器件，减少了元件数量，缩小了电路板面积，减少串扰；板间通过接插件直连，省去了导线，这使得装置空间结构更加紧凑，提高空间使用率，又避免了信号在导线中传输带来的干扰问题。使本装置能够缩小体积，减轻重量，减少成本，易于移植到不同的载体上。本装置的有益效果是：本专利技术设计科学合理，所用器件全部选用汽车级产品，能够适应-40~125℃的工作温度；外壳经过特殊设计，抗震、散热性能良好，可抵御常见腐蚀，防水防尘等级达到IP6K9K。本专利技术可实现远距离探测，能够分辨多个目标，同时采集并提取多个目标的有效目标信息，并通过数据串口将其发送给后端的报警器或控制器。本装置反应迅速，探测距离远范围大，可同时分辨多个目标，且分辨率高，因此本专利技术广泛适用于车载或飞行器主动安全系统，提高安全系统的探测能力和环境适应能力。附图说明附图1.本专利技术实施方式的安装结构图。附图2.本专利技术实施方式的整体功能示意图。附图3.本专利技术射频收发板的整体功能示意图。附图4.本专利技术信号处理板的整体功能示意图。附图5.本专利技术减震圈结构图。附图标记：1：上部壳体；2：下部壳体；3：射频收发板；4：信号处理板；5：板间接插件；6：对外串行数据接口；7：散热片；8：导热减震垫；9：密封胶垫；10：注胶安装螺钉；11：减震圈；12：金属安装孔；13：内部金属骨架。具体实施方式以下结合附图对本专利技术的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本专利技术，并非用于限定本专利技术的范围。实施例：一种小型毫米波雷达传感器装置，包括：壳体、射频收发板、信号处理板。所述射频收发板和信号处理板之间通过接插件直连；所述壳体分别与射频收发板和信号处理板刚性连接。减震圈采用硬质橡胶材质，上部壳体采用PEI材质，内部安装射频收发板。下部壳体采用铝合金材质，内部安装信号处理板，并为对外接口预留开口。二者刚性连接，中间有密封胶垫，安装用螺钉孔注硅胶密封。壳体内置导热减震垫，外部有散热片，通过这种方式保护电路板和关键芯片。使其更加适应车载或机载环境下工作。具体安装结构如图1所示，该装置的整体功能示意图如图2所示。在具体使用时，射频收发板产生并由发射天线发射调本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种小型毫米波雷达传感器装置，其特征在于，包括：壳体、射频收发板、信号处理板；所述射频收发板和信号处理板之间电性连接；所述壳体分别与射频收发板和信号处理板刚性连接，射频收发板和信号处理板安装在壳体内部。

【技术特征摘要】
1.一种小型毫米波雷达传感器装置，其特征在于，包括：壳体、射频收发板、信号处理板；所述射频收发板和信号处理板之间电性连接；所述壳体分别与射频收发板和信号处理板刚性连接，射频收发板和信号处理板安装在壳体内部。2.根据权利要求1所述的一种小型毫米波雷达传感器装置，其特征在于，所述射频收发板和信号处理板之间通过接插件直连。3.根据权利要求1所述的一种小型毫米波雷达传感器装置，其特征在于，所述壳体包括上部壳体、下部壳体和减震圈；上部壳体和下部壳体刚性连接，二者接触面之间有密封胶垫；上部壳体和下部壳体组装完成之后，减震圈套在上部壳体和下部壳体的法兰盘外部；上部壳体采用PEI材质，内部安装射频收发板；下部壳体采用铝合金材质，内部安装信号处理板，并预留开口位置，用于安装信号处理板的对外接口；壳体内置导热减震垫，外部有散热片。4.根据权利要求3所述的一种小型毫米波雷达传感器装置，其特征在于，所述减震圈采用硬质橡胶材质，减震圈的四角上有螺钉孔，螺钉孔为金属材质，嵌套在硬质橡胶中，四个金属螺钉孔之间有金属支架互相连接，金属支架埋在硬质橡胶内；小型毫米波雷达传感器装置通过减震圈的四角螺钉孔安装在外部支架或安装板上。5.根据权利要求1所述的一种小型毫米波雷达传感器装置，其特征在于，所述射频收发板，包括发射天线、接收天线、功放模块、混频模块和频综模块；发射天线与功放模块电性连接，接收天线与混频模块电性连接，频综模块与功放模块、混频模块分别电性连接。6....

【专利技术属性】
技术研发人员：赵捷，于彬彬，
申请(专利权)人：北京行易道科技有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11