一种具有透波、吸波功能的毫米波雷达壳体及其制备方法与流程

1.本发明涉及功能高分子材料技术领域，具体涉及一种具有透波、吸波功能的毫米波雷达壳体及其制备方法。


背景技术：

2.工信部2021年印发的《汽车雷达无线电管理暂行规定》指出，76-79ghz频段用于汽车雷达规划。相比24ghz雷达，77ghz雷达体积更小、检测精度更好，对雷达壳体前盖材料要求更趋于低介电、低损耗以及轻量化。
3.毫米波雷达是工作在毫米波波段的雷达，通常工作在30～300ghz频段。毫米波雷达作为高级驾驶辅助系统的一个重要零部件，通常安装在保险杠或钣金位置，在行驶过程中长期处于震动状态，如果连接牢固性不够，很容易发生壳体前后盖之间松动或开裂，雨水、灰尘就会进入到雷达壳体内部对元器件进行损害，严重影响车辆行驶安全，因此毫米波雷达壳体接缝的可靠性和气密性是一项很重要的指标。专利cn201820297732.5公开一种雷达壳体，其上壳体与下壳体之间通过卡扣机构和液态胶实现固定连接；专利cn201821631672.2公开一种用于激光雷达的防水透气外壳，该壳体之间通过螺栓进行连接。
4.传统的毫米波雷达壳体后盖一般采用常规的玻纤增强树脂或者金属壳体，这两种壳体对电磁波信号的瓣波有一定的反射作用；另外，高频毫米波电磁场的分布更加复杂，车载毫米波雷达在装车的实际应用场景中，雷达信号会受到周围器件和汽车保险杠对雷达信号的反射干扰，在汽车雷达成像系统可看到明显的信号失真，误报率和漏报率明显增加，严重影响了雷达工作的准确性，造成极大的安全隐患。传统雷达壳体均是通过螺钉或者卡扣的方式固定在安装面上，这种安装方式存在很多缺点，诸如易松动、脱落以及密封性能差等，不能很好地保护雷达器件。相比螺钉联接，激光焊接塑料的方式具有连接可靠、密封性好，加工方便以及不渗水等优点，能更大的保证毫米波的传输性能。
5.另外，传统的毫米波雷达壳体后盖一般采用常规的玻纤增强树脂或者金属壳体，这两种壳体对电磁波信号的瓣波有一定的反射作用；对于高频毫米波电磁场的分布更加复杂，车载毫米波雷达在实际应用场景中，雷达信号会受到周围器件和汽车保险杠的反射干扰，在汽车雷达成像系统可看到明显的信号失真，误报率和漏报率明显增加，严重影响了雷达工作的准确性，造成极大的安全隐患。


技术实现要素：

6.本发明目的在于提供一种具有透波、吸波功能的毫米波雷达壳体及其制备方法，其中，前盖具有透波、透光功能，后盖具有吸波、吸光功能，前盖保证信号正常发射和接受，后盖将吸收瓣波以及雷达安装周边环境对信号的反射波，保证正常波束不被杂波干扰；本发明有效保证雷达工作的准确性，减少雷达应用的安全隐患。
7.为达成上述目的，本发明提出如下技术方案：一种具有透波、吸波功能的毫米波雷
达壳体，所述前盖由前盖材料成型，所述后盖由后盖材料成型；所述前盖材料包括以下重量份数的组分：聚对苯二甲酸丁二醇酯30～80份；聚对苯二甲酸乙二醇酯0～30份；聚碳酸酯0～30份；玻璃纤维15～40份；增韧剂3～8份；酯交换抑制剂0～0.5份；润滑剂0.3～1份；抗氧剂0.1～0.5份；有机色粉复配体系0～0.5份；
8.所述后盖材料包括以下重量份数的组分：聚对苯二甲酸丁二醇酯30～80份；聚对苯二甲酸乙二醇酯0～30份；聚碳酸酯0～30份；玻璃纤维15～40份；增韧剂3～8份；吸波剂10～30份；酯交换抑制剂0～0.5份；润滑剂0.3～1份；抗氧剂0.1～0.5份。
9.进一步的，所述前盖材料和后盖材料中聚对苯二甲酸丁二醇酯为中低黏度的pbt、聚对苯二甲酸乙二醇酯为中低黏度的pet、聚碳酸酯为中低黏度的pc，并且聚对苯二甲酸丁二醇酯、聚对苯二甲酸乙二醇酯和聚碳酸酯的熔体流动速率均为10～25g/min。
10.进一步的，所述前盖材料和后盖材料中的玻璃纤维为玻纤硅烷型浸润剂处理过的无碱玻璃纤维纱，包括短切玻纤、长玻纤、扁平玻纤和低介电玻纤中的一种或多种。
11.进一步的，所述前盖材料和后盖材料中的增韧剂是甲基丙烯酸甲酯-丁二烯-苯乙烯三元共聚物、乙烯-丙烯酸甲酯-甲基丙烯酸缩水甘油酯三元共聚物、有机硅-丙烯酸酯共聚物中的一种或多种。
12.进一步的，所述前盖材料和后盖材料中的酯交换抑制剂为烷基磷酸酯类。
13.进一步的，所述前盖材料和后盖材料中的抗氧剂是受阻酚类抗氧剂、亚磷酸酯类抗氧剂中的一种或多种。
14.进一步的，所述前盖材料中有机色粉复配体系为溶剂红eg、溶剂红e2g、溶剂红g、溶剂黄3g、溶剂黄g、溶剂橙r、溶剂紫3r、溶剂蓝rr、溶剂绿5b中的一种或多种复配得到。
15.进一步的，所述后盖材料中吸波剂为金属微粉、铁氧体、碳材料、碳化硅、硼硅酸铝、钛酸钡中的一种或多种。
16.本发明另一技术方案在于公开一种具有透波、吸波功能的毫米波雷达壳体的制备方法，所述毫米波雷达壳体的前盖、后盖分别采用前盖材料和后盖材料直接注塑成型，并且所述前盖和后盖经激光焊接连接固定；
17.其中，其中，前盖材料制备过程为：将树脂、增韧剂、抗氧剂、润滑剂、酯交换抑制剂、有机色粉复配体系按照比例加入高混机混合均匀后，从双螺杆挤出机的主喂料口加入，将玻璃纤维从双螺杆挤出机的侧喂料口加入，经高温熔融挤出后，牵引、冷却、造粒制得；
18.所述后盖材料制备过程为：将树脂、增韧剂、抗氧剂、润滑剂、酯交换抑制剂按照比例加入高混机混合均匀，从双螺杆挤出机的主喂料加入；将吸波剂按照比例在高混机中均匀后，再经过硅烷偶联剂表面处理后从双螺杆挤出机的第一个侧喂料口加入；将玻璃纤维从双螺杆挤出机的第二个侧喂料口加入，经高温熔融挤出后，牵引、冷却、造粒制得。
19.进一步的，所述雷达壳体的前盖和后盖采用激光焊接的工艺参数为：激光光束为940nm的近红外光束，激光扫描功率为50～90w，激光扫描速度为40～150mm/s。
20.由以上技术方案可知，本发明的技术方案获得了如下有益效果：
21.本发明公开的具有透波、吸波功能的毫米波雷达壳体及其制备方法，其中，壳体包括由前盖材料成型的前盖和由后盖材料成型的后盖；前盖材料和后盖材料均包括以下重量份数的组分：聚对苯二甲酸丁二醇酯30～80份；聚对苯二甲酸乙二醇酯0～30份；聚碳酸酯0～30份；玻璃纤维15～40份；增韧剂3～8份；酯交换抑制剂0～0.5份；润滑剂0.3～1份；抗氧
剂0.1～0.5份；前盖材料还包括0～0.5份的有机色粉复配体系，后盖材料还包括10～30份的吸波剂。
22.本发明由上述的前盖材料、后盖材料制得的前盖和后盖具有如下优点：
23.1)本发明公开的毫米波雷达壳体前盖材料是透波、透光材料，能保证雷达信号的正常发射和接收；后盖材料是吸波、吸光材料，能吸收瓣波以及雷达安装周边环境对信号的反射波。
24.2)本发明公开的毫米波雷达壳体适用于汽车雷达，同时具有透波、吸波功能，不仅保证雷达向前发射、接收信号正常，同时吸收了周边的杂波信号以免影响正常信号，解决雷达出现漂移、鬼影等问题。
25.3)本发明公开的毫米波雷达壳体采用激光焊接的方式将前盖和后盖连接在一起，充分保证雷达壳体连接处具有良好的气密性和可靠性。
26.应当理解，前述构思以及在下面更加详细地描述的额外构思的所有组合只要在这样的构思不相互矛盾的情况下都可以被视为本公开的发明主题的一部分。
27.结合实验数据从下面的描述中可以更加全面地理解本发明教导的前述和其他方面、实施例和特征。本发明的其他附加方面例如示例性实施方式的特征和/或有益效果将在下面的描述中显见，或通过根据本发明教导的具体实施方式的实践中得知。
具体实施方式
28.为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明的具体实施例，对本发明实施例的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于所描述的本发明的实施例，本领域普通技术人员在无需创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。除非另作定义，此处使用的技术术语或者科学术语应当为本发明所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。
29.本发明专利申请说明书以及权利要求书中使用的“第一”、“第二”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性,而只是用来区分不同的组成部分。同样,除非上下文清楚地指明其它情况，否则单数形式的“一个”“一”或者“该”等类似词语也不表示数量限制，而是表示存在至少一个。“包括”或者“包含”等类似的词语意指出现在“包括”或者“包含”前面的元件或者物件涵盖出现在“包括”或者“包含”后面列举的特征、整体、步骤、操作、元素和/或组件,并不排除一个或多个其它特征、整体、步骤、操作、元素、组件和/或其集合的存在或添加。
30.基于传统的毫米波雷达壳体在实际应用中一方面由于安装环境的限制会导致雷达信号受到干扰，另一方面由于其选择玻纤增强树脂或者金属材质会反射电磁波信号的瓣波，进一步导致雷达信号的失真，引起误报率和漏报率的增加，影响雷达工作的准确性。本发明旨在于针对上述问题，提出一种具有透波、吸波功能的毫米波雷达壳体及其制备方法，其中，前盖具有透波、透光功能，后盖具有吸波、吸光功能，充分减少雷达壳体材料和安装环境对雷达信号的影响，提升雷达工作的准确性，减少雷达应用的安全隐患。
31.下面结合制备毫米波雷达壳体前盖、后盖的实施例1～4对本发明具有透波、吸波功能的毫米波雷达壳体及其制备方法作进一步具体描述。其中，表1是制备雷达壳体的前盖
材料、后盖材料的配方，表2是雷达壳体的焊接工艺，表3是雷达壳体材料的测试结果。
32.表1是雷达壳体前盖材料、后盖材料的配方
[0033][0034]
实施例1～4中前盖材料制备前盖的过程为：将树脂、增韧剂、抗氧剂、润滑剂、酯交换抑制剂、色粉按照一定比例加入高混机混合均匀，从双螺杆挤出机的主喂料口加入，将玻纤混合均匀后从挤出机的侧喂料口加入，经高温熔融挤出后，牵引、冷却、造粒，制得前盖材料，经注塑成型得到前盖壳体和100mm*100mm*2mm的测试样板。其中，色粉体系采用由溶剂红e2g，溶剂黄g，溶剂蓝rr按照重量比例8:3:5复配得到的黑色体系。
[0035]
实施例1～4中后盖材料制备后盖的过程为：将树脂、增韧剂、抗氧剂、润滑剂、酯交换抑制剂按照一定比例加入高混机混合均匀，从双螺杆挤出机的主喂料加入，将吸波剂按照一定比例在高混机中均匀后，再经过硅烷偶联剂表面处理后从挤出机的第一个侧喂料口加入，将玻纤混合均匀后从挤出机的第二个侧喂料口加入，经高温熔融挤出后，牵引、冷却、造粒，制得后盖材料，经注塑成型得到后盖壳体和100mm*100mm*2mm的测试样板。
[0036]
实施例1～4中前盖和后盖通过夹具固定后经过激光束扫描，焊接在一起，具体的焊接工艺参数如下表2所示。
[0037]
表2是雷达壳体的焊接工艺
[0038]
编号实施例1实施例2实施例3实施例4对比例1激光功率/w7070607570扫描速度/mm/s50901009050
[0039]
实施例产品的测试标准与条件如下：
[0040]
透波材料的透光率：激光透过率测试仪，测试厚度2mm；
[0041]
透波材料的透波率：在实际使用场景中测试，接受功率与发射功率的比值；
[0042]
吸波材料的电磁波反射率：参考gjb 2038a-2011，测试频段为76～81ghz；
[0043]
雷达壳体气密性：对焊接好的雷达壳体成品件进行内部缓慢加压到40kpa，观察连接处是否漏气，有漏气判定气密封ng，无漏气判定气密封ok。
[0044]
表3实施例1-4产品性能测试结果
[0045][0046]
在实施例中，涉及到的低介电玻纤能有效提高材料的透波性能，而扁平玻纤保证了前盖和后盖的平整度，保证信号的正常发射；通过pc或pet与pbt复配改善了pbt的近红外光透过率；铁粉、碳材料和碳化硅提供吸波性能。目前已商业化或公布的毫米波雷达壳体前后盖材料一般采用同材质的材料，后盖材料不具备吸波功能，在实际场景会遇到信号干扰、漂移问题。上述表3中各实施例产品的性能测试结果表明：本发明公布的毫米波雷达壳体前盖的透波性能可以达到65％以上，近红外光透过率达到20％以上；毫米波雷达壳体后盖的反射率和透射率都比较低，减少了对雷达信号的反射。综上所述，本发明公布的毫米波雷达壳体前盖、后盖分别具有透波、吸波功能，不仅保证向前发射、接收信号正常，同时吸波了周边的杂波信号，保证正常发射信号不受周边环境干扰；另外，前盖材料具有透光性，后盖材料具有吸光性，通过激光焊接的方式将壳体前、后盖连接在一起，焊接气密性好，不易损坏，解决了现有连接方式存在的易松动、密封性差等带来的一系列问题。本发明公开的毫米波雷达壳体适用于汽车雷达，更广泛地可以用于智慧交通的交通雷达上。
[0047]
另外，常见雷达前盖壳体是本色和黑色，本技术实施时，前盖仅列举了本色和黑色，但不局限本色和黑色。本发明包括但不限于以上实施例，根据本发明的阐述，不脱离本发明范畴所做出的改进和修改都应该在本发明的保护范围之内。
[0048]
虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然其并非用以限定本发明。本发明所属技术领域中具有通常知识者，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作各种的更动与润饰。因此，本发明的保护范围当视权利要求书所界定者为准。