一种小型毫米波雷达传感器装置的制造方法
【技术领域】
[〇〇〇1] 本实用新型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。
【背景技术】
[0002]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。
[0003]鉴于以上要求，从车辆和无人机的特性出发，本实用新型力求在现有技术的基础上，发明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。
[0004]本实用新型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-lOOms。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。
【发明内容】
[0005]本实用新型是一种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。
[0006]射频收发板和信号处理板之间通过接插件直连。
[0007]该装置中，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。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，本材质重量轻，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，可以有效避免来自载体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。减震圈内部有金属骨架支撑，不易形变，既可以减震抗扰，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。
[0008]该装置中，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。
[0009]该装置中，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。射频收发板具体结构请见图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福射电磁波。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。
[〇〇1〇] 该装置中，射频收发板产生并由发射天线发射调频连续波，调频方式为三角连续波，波段范围76-77GHZ，调频周期20-lOOms，电磁波束经前方障碍物反射后，接收天线接收回波并混频处理，得到中频信号送给信号处理板。
[〇〇11] 该装置中，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、供电模块和对外接口；模数转换模块、控制模块和数字信号处理模块之间电性连接。信号处理板具体结构见图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。
[0012]该装置中，模数转换模块接收来自射频收发板的中频信号，将其转换为数字信号；数字信号处理模块接收数字信号，进行信号处理，提取目标信息，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；控制模块发送控制命令，控制射频收发板的频综模块产生符合要求的射频电磁波。
[0013]该装置中，其中信号处理板上的对外接口内包括串行通信针脚和供电针脚，串行通信针脚可以和报警器或控制器通过信号线相连接，负责向外传递目标信息；供电针脚用来连接外接电源和供电模块。
[0014]该装置通过外接电源进行供电，电源线两端分别接外接电源和对外接口供电针脚，再通过对外接口供电针脚连接到信号处理板的供电模块，再经由信号处理板将电能传送至射频收发板。
[0015]该装置采用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；
[0016]该装置还包括雷达传感器，该传感器的对外接口可以和后端的报警器或控制器信号线相连接，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，夕卜接直流电源，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。
[0017]本装置的有益效果是：本实用新型设计科学合理，所用器件全