CN105140641A - 贴片阵列天线及具备此的雷达信号收发装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种贴片阵列天线及具备此的雷达信号收发装置，其不变形辐射体而变形馈电线的宽度而确保旁瓣(sidelobe？level)电平。根据本发明的贴片阵列天线，包括：第1单位元件，其包括生成事先规定的辐射方向图的第1贴片及形成于所述第1贴片的两侧并具有相同的宽度的第1馈电线；及第2单位元件，与所述第1单位元件邻接，包括生成所述辐射方向图的第2贴片及形成于所述第2贴片的两侧并具有相同的宽度且不同于所述第1馈电线的宽度的第2馈电线。

Description

贴片阵列天线及具备此的雷达信号收发装置
技术领域
本发明涉及贴片阵列天线和具备此天线的雷达信号收发装置。更详细地说，可在毫米带域使用的贴片阵列天线和具备此天线的雷达信号收发装置。
背景技术
近来，为驾驶员的安全及便利，对感应车辆周边的感应系统的研究不断加快。车辆感应系统不仅能通过感应车辆周边的事物而防止与驾驶员无法认知的事物之间的碰撞，还具有感应空的空间并执行自动驻车等多种用途，提供车辆自动控制中必不可少的数据。
近来，相比红外线传感器、超声波传感器等感应传感器，对利用感应性能优秀的雷达的感应更加关注，为更加正确的感应，很多车辆使用雷达。
雷达辐射光束并利用反射的信号感应周边，能够以细微的角度进行扫描而正确感应周边事物。为此，雷达具备阵列天线等。
但是，阵列天线的辐射方向图是根据各单位元件的辐射量决定并具有傅里叶变换关系。因此，为确保给定的辐射方向图的旁瓣电平，各单位元件要调整适合旁瓣电平的各单位元件的辐射量。若阵列天线的各单位元件的辐射量相同，理论上约具有-13.2dB的旁瓣电平。但是，通常雷达为了使传达的旁瓣的信号小，需要小于-13.2dB的旁瓣电平，因此需调整各单位元件的辐射量。
德国公开专利第102010051094号提出了具有指向性的天线。但是，该专利中公开了终端与电阻接地而没有反射波的行波(Travellingwave)形态的串联馈电阵列天线。因此，PCB上需呈现电阻或接地所需的导通孔(via)。但是车辆用雷达的高毫米频率带域中，电阻的呈现不容易，若呈现，导致材料费的增加。并且，构成接地所需的导通孔，要求对工艺误差敏感，因此存在需要高精密的技法等问题点。
发明内容
(要解决的技术问题)
本发明为解决所述问题点而提出，目的在于提供一种贴片阵列天线及具备此的雷达信号收发装置，其不使辐射体变形而使馈电线的宽度变形而确保旁瓣电平。
但是，本发明的目的并不限定于所述涉及的事项，未涉及的其他目的可通过以下记载被本领域从业者所明确理解。
(解决问题的手段)
本发明为达成所述目的而提供一种贴片阵列天线，其特征在于，包括：第1单位元件，其包括生成事先规定的辐射方向图的第1贴片及形成于所述第1贴片的两侧并具有相同的宽度的第1馈电线；及第2单位元件，与所述第1单位元件邻接，包括生成所述辐射方向图的第2贴片及形成于所述第2贴片的两侧并具有相同的宽度且不同于所述第1馈电线的宽度的第2馈电线。作为实施例，所述第1馈电线的宽度大于所述第2馈电线的宽度。
优选地，所述第1单位元件中所述第1馈电线的宽度根据与所述辐射方向图相关的辐射量进行调整。更优选地，所述第1馈电线的宽度根据与所述辐射量成反比地进行调整。作为实施例，所述第1馈电线的宽度越小，所述辐射量越会增加，所述第1馈电线的宽度越大，所述辐射量相对地减少。
优选地，所述贴片阵列天线还包括第3单位元件，与所述第2单位元件邻接，包括生成所述辐射方向图的第3贴片及形成于所述第3贴片的两侧并具有相同的宽度的第3馈电线；所述第1单位元件的所述第1馈电线，所述第2单位元件的所述第2馈电线，及所述第3单位元件的所述第3馈电线具有互不相同的宽度，各馈电线的宽度为确保阵列天线的旁瓣电平而根据各单位元件的辐射量进行调整。作为实施例，位于一侧的所述第1单位元件的所述第1馈电线具有最大的宽度，位于另一侧的所述第3单位元件的所述第3馈电线具有最小的宽度，位于所述第1单位元件与所述第3单位元件的中间的所述第2单位元件的所述第2馈电线具有小于所述第1馈电线、大于所述第3馈电线的宽度。
优选地，所述贴片阵列天线还包括：第4单位元件，与所述第2单位元件邻接，包括生成所述辐射方向图的第4贴片及形成于所述第4贴片的两侧并具有相同的宽度的第4馈电线；及第5单位元件，与所述第4单位元件邻接，包括生成所述辐射方向图的第5贴片及形成于所述第5贴片的两侧并具有相同的宽度的第5馈电线；各馈电线的宽度根据各单位元件的辐射量进行调整。作为实施例，所述第4馈电线具有与所述第2馈电线相同的宽度，所述第5馈电线具有与所述第1馈电线相同的宽度。
优选地，所述第1单位元件与所述第2单位元件形成于电介体基板上。
优选地，所述第1单位元件和所述第2单位元件以形成接地面的特氟隆(Teflon)形态或PCB(PrintedCircuitBoard)形态形成于所述电介体基板上。
优选地，所述贴片阵列天线包含包括所述第1贴片和所述第2贴片的事先规定的个数的贴片，所述事先规定的个数的贴片中位于终端的至少一个贴片的一侧被开放。更优选地，位于所述终端的至少一个贴片不形成一馈电线，位于两侧的两个馈电线中不与其他贴片的馈电线连接。作为实施例，与阵列天线的馈电部相对的终端的配置不包括终端部的馈电线并开放。
优选地，所述第1贴片和所述第2贴片是多角形及对角的棱角被倒角的多角形中的其中一个，以相同的形态形成。
优选地，所述第1馈电线和所述第2馈电线以波导波长(GuideWavelength)为基础，具有相同的长度。
优选地，所述贴片阵列天线呈现为具有串联馈电结构的微带(microstrip)天线。
并且，本发明提供一种雷达信号收发装置，其特征在于，包括：
雷达信号生成部，生成雷达信号；及
贴片阵列天线，包括：第1单位元件，把所述雷达信号输出到外部并接收反射而回的所述雷达信号，包括生成事先规定的辐射方向图的第1贴片及形成于所述第1贴片的两侧并具有相同的宽度的第1馈电线；及第2单位元件，与所述第1单位元件邻接，包括生成所述辐射方向图的第2贴片及形成于所述第2贴片的两侧并具有相同的宽度且不同于所述第1馈电线的宽度的第2馈电线。
优选地，所述雷达信号收发装置被安装到车辆。
优选地，所述贴片阵列天线把所述雷达信号输出为具有事先规定的角度的偏波信号。更优选地，所述贴片阵列天线把所述雷达信号输出为45度偏波信号。
(发明的效果)
本发明在贴片阵列天线中不变形辐射体而变形馈电线的宽度而确保旁瓣电平，能够获得如下效果。
第一，不变形辐射体，只调整馈电线的宽度而确保旁瓣电平，容易调整旁瓣电平，能够提高天线的辐射性能。
第二，若为调整旁瓣电平而变形辐射体，需要按各辐射体进行设计及细微调整，但通过只调整馈电线的宽度就能确保旁瓣电平，增大了设计的便利性。
第三，消除了天线的终端上用于电阻或接地的导通孔，蚀刻时的工序变得简单。
第四，消除了天线终端的电阻，减少了部件数量。
第五，消除了天线终端的电阻和导通孔，具有节俭成本的效果。
附图说明
图1是安装了根据本发明的雷达的车辆的概念图。
图2是构成车辆用毫米雷达的天线和RF模块的第1实施例示图。
图3是构成车辆用毫米雷达的天线的RF模块的第2实施例示图。
图4是根据本发明的优选实施例的天线的第1实施例概念图。
图5是扩大根据图4的天线的第1单位元件和与该第1单位元件邻接的第2单位元件的扩大图。
图6是根据本发明的优选实施例的天线的立体图。
图7是根据本发明的优选实施例的天线的侧面图。
图8是根据本发明的优选实施例的天线的第2实施例概念图。
具体实施方式
下面，参照附图详细说明根据本发明的优选实施例。首先，关于为各附图的构成要素附加参照符号，相同的构成要素标示在不同的附图上时，尽可能使用了相同的符号。并且，下面会说明本发明的优选实施例，判断为相关的公开构成或功能的具体说明有可能会混淆本发明的技术要旨时，省略其详细的说明。但本发明的技术思想并不限定于此或受此限制，从业者可进行变更并以多种形式实施。
本发明提供一种可在毫米带域(尤其77GHz)利用的串联馈电微带贴片阵列天线。
本发明的特征在于，为确保旁瓣电平，不变形辐射体而变形馈电线的宽度。
并且，本发明的特征在于，为了适合车辆用雷达应用领域的辐射方向图的形成和高频率及短波长导致的制造工艺的简单化，终端无电阻或接地。
并且，本发明的特征在于，具有能够适用为呈现45度偏波的阵列天线的结构。
图1是安装了根据本发明的雷达的车辆的概念图。
本发明涉及搭载到车辆110的雷达的天线。雷达被安装到车辆的前方120或后侧方130，提供前方车辆的距离、速度等。雷达的运用频率较大地分配为24GHz带域和77GHz带域，尤其77GHz带域为毫米带域，较多适用于具有长探测距离的前方雷达120。
图2和图3是构成车辆用毫米雷达的天线和RF模块的一实施例示图。
图2中天线210的作用是向所需方向传送及接收电磁波，第1RF模块220的作用是传送或接收利用于雷达的毫米波的信号。这时，天线210利用传送线路而与第1RF模块220相互连接而构成。
图3呈现具备多个天线210的天线模块及具备一个传送端口221和多个接收端口222的第2RF模块223。多个天线210相互排列并连接到第2RF模块223的各接收端口222，提取从标的反射的传送信号，推定标的的距离、角度、速度等。
本发明是适用于图2和图3的天线210，特征在于，呈现为确保旁瓣电平而调整馈电线的宽度的串联馈电微波传输带贴片阵列天线。
一般，为确保旁瓣电平而调整排列的辐射体的辐射量的方法有变形辐射体本身的宽度的方法。但若变形辐射体的宽度，辐射体的共振特性会变化，因此需重新设计而使具有各自不同的宽度的辐射体的共振频率相同。
本发明使所有辐射体维持相同的形态，变更馈电线的宽度而使各辐射体的辐射量相同地变形而确保旁瓣电平。据此，本发明无需重新设计，相对容易设计，为特定偏波特性而变更辐射体的模样时，所有辐射体具有相同的辐射特性。
图4是根据本发明的优选实施例的天线的第1实施例概念图。
本发明中天线210由为制作所需辐射方向图的辐射体的排列和相互连接该辐射体的馈电线构成。尤其天线210由单位元件310的排列构成，单位元件310由特定辐射体311和连接该辐射体311的两终端的邻接辐射体的馈电线312构成。
天线210的特征在于，与施加信号S的辐射体相对的终端的辐射体被开放。
并且，天线210由以多个辐射体的中心A为基准相互对称的馈电线312、321、331、341、351、361构成。即，以A地点为基准，第1馈电线312具有与第6馈电线361相同的宽度，第2馈电线321具有与第5馈电线351相同的宽度，第3馈电线331具有与第4馈电线341相同的宽度。若奇数个的辐射体被排列时，以中心A的辐射体为基准，相对的辐射体的馈电线具有相同的宽度。
图5是扩大根据图4的天线的第1单位元件和与该第1单位元件邻接的第2单位元件的扩大图。
根据本发明的天线210中所有辐射体都相同地构成。并且，若形成于第1单位元件310的辐射体311两侧的第1a馈电线312a和第1b馈电线312b构成为相同的宽度，同样地，形成于与第1单位元件310邻接的第2单位元件的辐射体两侧的第2a馈电线321a和第2b馈电线321b也构成为相同的宽度。
根据本发明的天线210的特征在于，为确保由各辐射体的排列构成的阵列天线的旁瓣电平准位而调整各馈电线的宽度。据此，第1a馈电线312a和第1b馈电线312b以相同的宽度构成，第2a馈电线321a和第2b馈电线321b以相同的宽度构成，第1馈电线312a、312b和第2馈电线321a、321b以不同的宽度构成。
同时，在辐射体之间连接的不同厚度的馈电线的长度，为辐射体同位相的馈电，而构成为波导波长(GuidedWavelength)的大致半波长。
图6是根据本发明的优选实施例的天线的立体图，图7是根据本发明的优选实施例的天线的侧面图。
根据本发明的天线210的特征在于，如图6及图7所图示，在具有接地面410的特氟隆等的电介体基板420上构成。优点在于可利用一般的PCB技法就能大量生产。
图8是根据本发明的优选实施例的天线的第2实施例概念图。
图8呈现图4的辐射体的变形。第1辐射体311为实施上的例子，可应用为部分变形的第2辐射体510。图8中图示的第2辐射体510具有为呈现车辆用雷达的天线要求事项即45度偏波而使辐射体的对角的棱角倒角的结构。实施上的例子中，与图4的辐射体311相同地变形的第2辐射体510在排列时不发生大的结构上的变形，具有类似的结构。其优点在于，设计天线210时，使用相同的各辐射体，只变形馈电线的宽度，就能调整旁瓣电平的准位。
以上，参照图1至图8，说明了本发明的一实施例。以下整理可根据本发明的一实施例呈现的本发明的优选实施例。
根据本发明的优选实施例的贴片阵列天线包括第1单位元件和第2单位元件。
第1单位元件包括生成事先规定的辐射方向图的第1贴片及形成于该第1贴片的两侧并具有相同的宽度额第1馈电线。所述的贴片与辐射体是相同的概念。
第2单位元件与第1单位元件邻接，包括生成辐射方向图的第2贴片及形成于该第2贴片的两侧并具有相同的宽度且不同于第1馈电线的宽度的第2馈电线。
第1单位元件中第1馈电线的宽度根据与辐射方向图相关的辐射量进行调整。例如，第1馈电线的宽度根据与所述辐射量成反比地进行调整。作为实施例，所述第1馈电线的宽度越小，所述辐射量越会增加，所述第1馈电线的宽度越大，所述辐射量相对地减少。
所述第1馈电线的宽度大于所述第2馈电线的宽度。
根据本发明的贴片阵列天线还可包括第3单位元件。
第3单位元件与第2单位元件邻接，包括生成辐射方向图的第3贴片及形成于第3贴片的两侧并具有相同的宽度的第3馈电线。
第1单位元件的第1馈电线、第2单位元件的第2馈电线及第3单位元件的第3馈电线具有不同的宽度，各馈电线的宽度为确保阵列天线的旁瓣电平而根据各单位元件的辐射量进行调整。作为实施例，位于一侧的第1单位元件的第1馈电线具有最大的宽度，位于另一侧的第3单位元件的第3馈电线具有最小的宽度，位于第1单位元件与第3单位元件的中间的第2单位元件的第2馈电线具有小于第1馈电线、大于第3馈电线的宽度。
根据本发明的贴片阵列天线还可包括第4单位元件和第5单位元件。
第4单位元件与第2单位元件邻接，包括生成辐射方向图的第4贴片及形成于第4贴片的两侧并具有相同的宽度的第4馈电线。
第5单位元件与第4单位元件邻接，包括生成辐射方向图的第5贴片及形成于第5贴片的两侧并具有相同的宽度的第5馈电线。
各馈电线的宽度根据各单位元件的辐射量进行调整。作为实施例，第4馈电线具有与第2馈电线相同的宽度，第5馈电线具有与第1馈电线相同的宽度。
同时，第1单位元件与第2单位元件可形成于电介体基板上。尤其，第1单位元件和第2单位元件以形成接地面的特氟隆(Teflon)形态或PCB(PrintedCircuitBoard)形态形成于电介体基板上。
同时，第1贴片和第2贴片是多角形及对角的棱角被倒角的多角形中的其中一个，以相同的形态形成。
同时，第1馈电线和第2馈电线以波导波长(GuideWavelength)为基础，具有相同的长度。
同时，根据本发明的贴片阵列天线呈现为具有串联馈电结构的微带天线。
同时，贴片阵列天线包括第1贴片和第2贴片，而具有N个贴片。这时，N个贴片中位于终端的贴片的一侧被开放。即，位于终端的贴片不形成一馈电线，位于两侧的两个馈电线中不与其他贴片的馈电线连接。作为实施例，与阵列天线的馈电部相对的终端的配置不包括终端部的馈电线并开放。
根据本发明的雷达信号收发装置，包括雷达信号生成部及贴片阵列天线。这种雷达信号收发装置可安装到车辆。
雷达信号生成部生成雷达信号，与RF模块是相同的概念。
贴片阵列天线向外部输出根据输雷达信号生成部生成的雷达信号，接收反射而回的雷达信号。已对贴片阵列天线的特征进行过详细的说明，因此以下省略其说明。
同时，贴片阵列天线把雷达信号输出为具有事先规定的角度的偏波信号。优选地，贴片阵列天线把雷达信号输出为45度偏波信号。45度偏波信号的优点是，相对而来的雷达之间的偏波相互直交，能够抑制相互干涉。
即使以上说明的构成本发明的实施例的所有构成要素结合为一体或结合而运转，本发明并不限定于这种实施例。即，只要是在本发明的目的范围之内，所有构成要素都可以一个以上选择性地结合而运转。并且，所有构成要素分别体现为一个独立的硬件，但各构成要素的部分或全部被选择性地组合，体现为具有执行一个或多个硬件组合的部分或全部功能的程序模组的计算机程序。并且，这种计算机程序被保存到USB存储器，CD磁盘，闪存等计算机可读的记录媒介(ComputerReadableMedia)，可被计算机读取并执行，从而体现本发明的实施例。计算机程序的记录媒介有磁记录媒介，光记录媒介，载波记录媒介等。
并且，若对包含技术性或科学性用语的所有用语，未在详细说明中另行定义，与本发明所属技术领域中具有一般知识的人所一般理解的具有相同的意思，与字典中定义的用语相同而一般使用的用语应解释为与相关技术的文脉上的意思一致，只要本发明没有明确定义，不能解释成异常或过度形式化的意思。
上述说明只是例示性地说明了本发明的技术思想，在本发明所属技术领域具有一般知识的人，能够在不脱离本发明本质特性的范围内，可进行多种修改，变更及替换。因此，本发明公开的实施例及附图并不在于限定本发明的技术思想，而是为了说明，本发明的技术思想的范围并不受这种实施例及附图的限定。本发明的保护范围应根据以下的权利要求所解释，与其同等范围内的所有技术思想都包括在本发明的权利范围。

Claims (15)

1.一种贴片阵列天线，其特征在于，包括：
第1单位元件，其包括生成事先规定的辐射方向图的第1贴片及形成于所述第1贴片的两侧并具有相同的宽度的第1馈电线；及
第2单位元件，与所述第1单位元件邻接，包括生成所述辐射方向图的第2贴片及形成于所述第2贴片的两侧并具有相同的宽度且不同于所述第1馈电线的宽度的第2馈电线。
2.根据权利要求1所述的贴片阵列天线，其特征在于：
所述第1单位元件中所述第1馈电线的宽度根据与所述辐射方向图相关的辐射量进行调整。
3.根据权利要求2所述的贴片阵列天线，其特征在于：
所述第1馈电线的宽度根据与所述辐射量成反比地进行调整。
4.根据权利要求1所述的贴片阵列天线，其特征在于，还包括：
第3单位元件，与所述第2单位元件邻接，包括生成所述辐射方向图的第3贴片及形成于所述第3贴片的两侧并具有相同的宽度的第3馈电线；
所述第1单位元件的所述第1馈电线，所述第2单位元件的所述第2馈电线，及所述第3单位元件的所述第3馈电线具有互不相同的宽度，各馈电线的宽度根据各单位元件的辐射量进行调整。
5.根据权利要求1所述的贴片阵列天线，其特征在于，还包括：
第4单位元件，与所述第2单位元件邻接，包括生成所述辐射方向图的第4贴片及形成于所述第4贴片的两侧并具有相同的宽度的第4馈电线；及
第5单位元件，与所述第4单位元件邻接，包括生成所述辐射方向图的第5贴片及形成于所述第5贴片的两侧并具有相同的宽度的第5馈电线；
各馈电线的宽度根据各单位元件的辐射量进行调整。
6.根据权利要求1所述的贴片阵列天线，其特征在于：
所述第1单位元件与所述第2单位元件形成于电介体基板上。
7.根据权利要求6所述的贴片阵列天线，其特征在于：
所述第1单位元件和所述第2单位元件以形成接地面的特氟隆(Teflon)形态或PCB(PrintedCircuitBoard)形态形成于所述电介体基板上。
8.根据权利要求1所述的贴片阵列天线，其特征在于：
所述贴片阵列天线包含包括所述第1贴片和所述第2贴片的事先规定的个数的贴片，
所述事先规定的个数的贴片中位于终端的至少一个贴片的一侧被开放。
9.根据权利要求8所述的贴片阵列天线，其特征在于：
位于所述终端的至少一个贴片不形成一馈电线，位于两侧的两个馈电线中不与其他贴片的馈电线连接。
10.根据权利要求1所述的贴片阵列天线，其特征在于：
所述第1贴片和所述第2贴片是多角形及对角的棱角被倒角的多角形中的其中一个，以相同的形态形成。
11.根据权利要求1所述的贴片阵列天线，其特征在于：
所述第1馈电线和所述第2馈电线具有以波导波长(GuideWavelength)为基础的相同的长度。
12.根据权利要求1所述的贴片阵列天线，其特征在于：
所述贴片阵列天线呈现为具有串联馈电结构的微带天线。
13.一种雷达信号收发装置，其特征在于，包括：
雷达信号生成部，生成雷达信号；及
贴片阵列天线，包括：第1单位元件，把所述雷达信号输出到外部并接收反射而回的所述雷达信号，包括生成事先规定的辐射方向图的第1贴片及形成于所述第1贴片的两侧并具有相同的宽度的第1馈电线；及第2单位元件，与所述第1单位元件邻接，包括生成所述辐射方向图的第2贴片及形成于所述第2贴片的两侧并具有相同的宽度且不同于所述第1馈电线的宽度的第2馈电线。
14.根据权利要求13所述的雷达信号收发装置，其特征在于：
所述雷达信号收发装置被安装到车辆。
15.根据权利要求13所述的雷达信号收发装置，其特征在于：
所述贴片阵列天线把所述雷达信号输出为具有事先规定的角度的偏波信号。
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