CN102157787A

CN102157787A - 用于双波束交通信息检测雷达的平面阵列微波天线

Info

Publication number: CN102157787A
Application number: CN2010106007148A
Authority: CN
Inventors: 余稳; 张宙元; 方菲菲; 许鹏拓; 钱蓉; 孙晓玮
Original assignee: Shanghai Institute of Microsystem and Information Technology of CAS
Current assignee: Shanghai Institute of Microsystem and Information Technology of CAS
Priority date: 2010-12-22
Filing date: 2010-12-22
Publication date: 2011-08-17

Abstract

本发明公开了一种用于双波束交通信息检测雷达的平面阵列微波天线，该天线由一组20个平面天线单元串联后，与另一组串联的20个平面天线单元并联构成，采用中心侧馈方式对天线阵列馈电，本发明的优点是一副天线能同时产生2个波束主瓣，2个主瓣之间具有一定夹角(即双波束天线的波束主瓣之间的夹角)，完全符合双波束微波交通信息采集雷达需求，中心侧馈方式更有利于雷达收发组件与天线一体化集成，另外也使得雷达收发组件布线长度可以减短，有利于减少微波辐射损耗，也有利于减小雷达横截面积。

Description

用于双波束交通信息检测雷达的平面阵列微波天线

技术领域

本发明涉及一种适合于双波束检测雷达的平面阵列微波天线，尤其涉及了一种用于交通信号检测雷达的平面阵列微波天线，属于智能交通系统中的交通信息采集领域

背景技术

实时交通信息是智能交通系统(ITS)的最基本的信息源之一，只有对各道路实时交通信息有了准确地掌握才能有效地实施和发挥诸如交通诱导、红绿灯智能控制、超速抓拍以及治安卡口之类的ITS功能，因此对交通信息的实时检测技术是ITS技术中最核心也是最基本的技术之一。

交通信息采集技术的研究已经开展多年。目前已有多种交通信息采集技术在实际中应用。通过这些技术采集到的交通信息主要包括各车道的车流量、车道占有率，车速、车型、车头时距等。

最先开始发展的是接触式的交通信息采集技术，其主要代表是环行线圈探测。这些采集装置都有共同特点，就是埋藏在路面之下，因而存在安装维护困难(必须中断交通、破坏路面)、使用寿命短、维护成本高等问题。新近发展起来的路面非接触式交通信息采集装置-微波雷达在很大程度上解决了这些问题，这类装置有着安装维护方便(不需要中断交通和破坏路面)、使用寿命长、几乎不受光照度、灰尘以及风、雨、雾、雪等天气气候影响等优点。

微波雷达总是需要发射和接收天线，对于交通信息采集雷达而言，最开始采用的是喇叭天线，该类天线的特点是设计制作简单、增益高，缺点是成本高、体积大，特别是小角度天线，角度越小体积越大，另外波束3dB增益角度存在极小值，比如线极化喇叭天线，其角度很难小于10度，除非完全没有体积限制；随着科技的发展，开始采用平面阵列天线，其特点几乎与喇叭天线正好相反，其成本低、体积小(二维的)，在体积一定的情况下波束角度可以比喇叭天线的小得多。因此近年来平面阵列天线在微波交通信息检测雷达中应用越来越广泛。常规的平面阵列天线只产生一束主瓣，波束主瓣方向指向天线平面法线方向。这种天线适合于单波束微波交通信息采集雷达，也就是说雷达只发射单一微波波束，单波束微波雷达(侧向安装)存在不少缺点，主要体现在：存在车辆之间的遮挡与干扰、无法测量实时车速、无法准确检测车辆长度等。如果单一雷达发射2束具有一定夹角的波束，上述问题就基本能得到克服，这样原来适合于单波束微波雷达的平面阵列天线就无法采用了，为此本发明提出了一种适合于双波束微波雷达的平面阵列天线。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是要提供一种用于双波束交通信息检测雷达的平面阵列微波天线，该天线能同时提供2个具有一定夹角的波瓣。

为了解决以上的技术问题，本发明提供了一种用于交通信号检测雷达的平面阵列微波天线，该天线采用双侧梳状结构，由一组20个不同形状平面天线单元(梳齿)串联后，与另一组串联的20个平面天线单元并联构成，两组串联天线均采用中间馈电方式，将它们并联时采用串馈方式，最终馈电点处于天线一侧，这样便于后续微波雷达电路的集成。

两组并联的平面阵列天线采用不等功率分配；每组串联的天线单元也采用不等功率分配。

两组串、并联的平面阵列天线，能产生2束主波瓣，2波束主瓣方向之间有一个夹角(夹角大小根据实际使用需要确定)。

本发明的优越功效在于：

1)本发明天线能同时产生2束主波瓣，2波束主瓣方向之间有一个夹角(夹角大小根据实际使用需要确定)，因而特别适合双波束微波交通信息采集雷达需求；

2)与对称中心馈电方式相比，本发明的中心侧馈方式更有利于雷达整体结构的布局，主要体现在两方面，一是便于与雷达收发组件芯片连接，可以集成在同一衬底上以减少传输损耗，因为中心馈电型天线一定要采用底馈方式，这样收发组件芯片与天线之间必须通过同轴探针连接，而本发明的中心侧馈采用微带方式，可以与收发组件者皆微带相连；另外雷达收发组件布线长度可以减短，既有利于减少微波辐射损耗，也有利于减小雷达横截面积，这一优点体现在具体布局上，

附图说明

图1为本发明提供的平面阵列微波天线平面图；

图2为本发明平面阵列天线波束方向与法线方向示意图；

图3为本发明平面阵列天线驻波比图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步的描述，以阐明本发明的实质性特点和显著的进步，但本发明决非仅局限于实施例。

如图1-图3所示，本发明提供了一种用于交通信号检测雷达的平面阵列微波天线，所提供的平面阵列微波天线可以产生所需要夹角的双波束，从交通信息采集实际需求出发，该夹角选为10度左右较为适宜，当所设计的雷达只需要同时检测不超过4个车道时，夹角可适当宽一点；当需要检测8个车道以上时，夹角则需要适当窄一点，具体大小由设计者确定。

所述的天线采用介电常数为2.2左右、厚度0.254-0.508mm的介质衬底材料(如Rogers公司产品5880)。该天线由一组20个平面天线单元(梳齿)串联后，与另一组串联的20个平面天线单元并联构成，两组串、并联的平面阵列天线采用中心侧馈的方式给天线阵列馈电。

两组串、并联的平面阵列天线，将产生2个主波瓣，2波束主瓣方向之间有一个夹角(如图2)。其中横坐标为角度，纵坐标为天线辐射强度，4个标志m₁、m₂、m₃和m₄分别标出了在不同角度方向时天线的辐射强度。M₁表示左侧辐射最大功率点，m₂表示右侧辐射最大功率点，这两者之间的角度就是双波束天线的波束主瓣之间的夹角，从图2可以看出，设计的此款天线之间的夹角为10度；图3为天线的端口驻波比，横坐标表示微波频率，纵坐标表示端口驻波，标志m1的坐标说明在频率24.17GHz时该天线的驻波比为-20dB。

本发明完全满足双波束微波交通信息检测雷达的需求。

Claims

1.一种用于交通信号检测雷达的平面阵列微波天线，其特征在于所述的天线是由一组20个平面天线单元串联后，与另一组串联的20个平面天线单元并联构成，两组串、并联的平面阵列天线采用中心侧馈的方式给天线阵列馈电。

2.按权利要求1所述的天线，其特征在于两组并联的平面阵列天线采用不等功率分配；每组串联的天线单元也采用不等功率分配。

3.按权利要求1所述的天线，其特征在于两组串、并联的平面阵列天线，将产生2个主波瓣，2波束主瓣方向之间有一个夹角。

4.按权利要求1所述的天线，其特征在于中心侧馈采用微带方式，与收发组件微带相连。

5.按权利要求1所述的天线，其特征在于所述的平面天线单元呈梳齿状。

6.按权利要求3所述的天线，其特征在于2波束主瓣方向的夹角大小依实际使用需要确定，即检测不超过4个车道时，夹角适当宽一点，检测8个车道以上时，使夹角适当窄一点。

7.按权利要求3或6所述的天线，其特征在于双波束天线的波束主瓣之间的夹角为10度。

8.按权利要求1所述的天线，其特征在于所述的天线采用介电常数为2.2，厚度为0.254-0.508mm的介质衬底材料。