CN106848540A - W波段汽车防撞雷达天线 - Google Patents

Abstract

本发明适用于天线技术领域，提供了一种W波段汽车防撞雷达天线。该天线包括：介质基板，整体呈长方形；天线单元，设置在所述介质基板的第一表面，包括至少两个天线子单元；每个所述天线子单元包括多个并排的金属天线贴片组；其中，所述金属天线贴片组包括多个串联在一起的金属天线贴片；馈电单元，设置在所述介质基板的第一表面，包括多个金属馈电贴片；所述多个金属馈电贴片形成至少两个馈电子单元；所述馈电子单元与所述天线子单元一一对应；各个所述馈电子单元的一端与各个所述天线子单元对应连接，各个所述馈电子单元的另一端连接同一控制芯片。该W波段汽车防撞雷达天线具有较宽的带宽能够提高目标距离分辨率，而且还具有较高的天线增益。

Description

W波段汽车防撞雷达天线

技术领域

本发明涉及天线技术领域，具体涉及一种W波段汽车防撞雷达天线。

背景技术

汽车主动防撞控制技术的研究一直受到广泛关注，汽车主动防撞控制系统等主动安全辅助装置，可以明显减少司机的负担和判断错误，对于提高交通安全，降低恶性交通事故发生率，减少生命财产损失起到重要作用。NHTSA(美国高速公路安全管理局)的研究结果表明，防撞报警系统可以使追尾碰撞事故平均减少51％，使因改变车道而引起的交通事故平均减少47％。

由于低频谱的频谱紧张，通信趋于向越来越高的频率发展，目前K波段和W波段的电磁波已经成为汽车防撞雷达的主要趋势。K波段的电磁信号雷达天线口径很大，因此基本用于长途客运大巴士和集装箱货车上。然而在小轿车防撞雷达领域中，目前国内的W波段汽车防撞雷达天线的带宽很窄，目标的距离分辨率相对较低；同时天线的增益较低，导致目标反射回来的信号功率很低，不能被准确检测和接收。

发明内容

有鉴于此，本发明实施例提供W波段汽车防撞雷达天线，解决W波段汽车防撞雷达天线带宽较窄导致的目标距离分辨率相对较低的技术问题。

本发明实施例提供一种W波段汽车防撞雷达天线，包括：

介质基板，整体呈长方形；

天线单元，设置在所述介质基板的第一表面，包括至少两个天线子单元；每个所述天线子单元包括多个并排的金属天线贴片组；其中，所述金属天线贴片组包括多个串联在一起的金属天线贴片；

馈电单元，设置在所述介质基板的第一表面，包括多个金属馈电贴片；所述多个金属馈电贴片形成至少两个馈电子单元；所述馈电子单元与所述天线子单元一一对应；各个所述馈电子单元的一端与各个所述天线子单元对应连接，各个所述馈电子单元的另一端连接同一控制芯片。

优选的，还包括：

金属地板，贴设在所述介质基板的第二表面上；其中，所述第二表面与所述第一表面相对。

优选的，所述天线单元包括第一天线子单元和第二天线子单元；

所述第一天线子单元包括M个并排的金属天线贴片组，各个所述金属天线贴片组与与所述第一天线子单元对应的馈电子单元连接；

所述第二天线子单元包括N个并排的金属天线贴片组，各个所述金属天线贴片组与与所述第二天线子单元对应的馈电子单元连接；

其中，M和N均为正整数，且M大于N。

优选的，所述天线单元还可以包括第三天线子单元；所述第三天线子单元的结构与所述第一天线子单元的结构相同；所述第一天线单元、所述第三天线子单元和所述第二天线单元依次并列设置在所述介质基板的第一表面上。

优选的，所述金属天线贴片组中的各个金属天线贴片长度相同但宽度不同；

各个所述金属天线贴片沿长度方向排列，相邻两个所述金属天线贴片之间通过第一微带线连接在一起；

任意两个相邻的所述金属天线贴片之间的距离相同；

各个所述金属天线贴片组中的金属天线贴片的数量相同。

优选的，由所述金属天线贴片组的中部到所述金属天线贴片组的两端的方向上，所述金属天线贴片的宽度依次减小。

优选的，在所述金属天线贴片组中，最靠近所述馈电单元的所述金属天线贴片的宽度最小。

优选的，所述第一微带线的两端与两个所述金属天线贴片边缘的接触位置为宽度方向上的中间位置。

优选的，所述第一天线子单元中的M个并排的金属天线贴片组靠近所述馈电单元的一端，通过微带线组连接在一起；

其中，所述第一微带线组包括相互间隔设置的第二微带线和第三微带线；

所述第二微带线的宽度大于所述第三微带线的宽度。

优选的，所述金属天线贴片组中，靠近所述馈电单元的所述金属天线贴片通过第二微带线组与所述第一微带线组连接；

其中，所述第二微带线组包括相互连接的第四微带线和第五微带线；

所述第四微带线的另一端与靠近所述馈电单元的金属天线贴片连接，所述第五微带线的另一端与所述第二微带线组连接；

所述第四微带线的宽度大于所述第五微带线的宽度。

采用上述技术方案，本发明至少可取得下述技术效果：各个所述天线子单元均包括多个并排的金属天线贴片组，所述金属天线贴片组包括多个串联在一起的金属天线贴片，而贴片天线具有比较宽的带宽，从而能够解决W波段汽车防撞雷达天线带宽较窄导致的目标距离分辨率相对较低的技术问题，提高目标距离分辨率，且各个金属天线贴片组组成阵列形成天线单元，采用特定的激励幅度分布，能够得到较高的天线增益。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对本发明实施例描述中所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据本发明实施例的内容和这些附图获得其他的附图。

图1是本实施例所述的W波段汽车防撞雷达天线的结构示意图；

图2是图1中的局部放大图；

图3是本实施例所述的W波段汽车防撞雷达天线的反射系数曲线示意图；

图4是本实施例所述的W波段汽车防撞雷达天线的二维增益方向示意图。

具体实施方式

提供以下参照附图的描述来帮助全面理解由权利要求及其等同物限定的本公开的各种实施例。以下描述包括帮助理解的各种具体细节，但是这些细节将被视为仅是示例性的。因此，本领域普通技术人员将认识到，在不脱离本公开的范围和精神的情况下，可对本文所述的各种实施例进行各种改变和修改。另外，为了清晰和简洁，公知功能和构造的描述可被省略。

以下描述和权利要求书中所使用的术语和词汇不限于文献含义，而是仅由发明人用来使本公开能够被清晰和一致地理解。因此，对于本领域技术人员而言应该明显的是，提供以下对本公开的各种实施例的描述仅是为了示例性目的，而非限制由所附权利要求及其等同物限定的本公开的目的。

应该理解，除非上下文明确另外指示，否则单数形式也包括复数指代。因此，例如，对“组件表面”的引用包括对一个或更多个这样的表面的引用。

图1是本实施例所述的W波段汽车防撞雷达天线的结构示意图。参考图1，本实施例所述的W波段汽车防撞雷达天线可以包括介质基板100、天线单元(图未标)和馈电单元(图未标)。其中：

介质基板100，整体呈长方形。本实施例中，介质基板100可以采用罗杰斯板，但不限于此。

天线单元，设置在介质基板100的第一表面，包括至少两个天线子单元。每个所述天线子单元包括多个并排的金属天线贴片组240。其中，金属天线贴片组240包括多个串联在一起的金属天线贴片。

馈电单元，设置在介质基板100的第一表面，包括多个金属馈电贴片。所述多个金属馈电贴片形成至少两个馈电子单元。所述馈电子单元与所述天线子单元一一对应。各个所述馈电子单元的一端与各个所述天线子单元对应连接，各个所述馈电子单元的另一端连接同一控制芯片。

上述W波段汽车防撞雷达天线，各个所述天线子单元均包括多个并排的金属天线贴片组240，所述金属天线贴片组240包括多个串联在一起的金属天线贴片，而贴片天线具有比较宽的带宽，能够提高目标距离分辨率，且各个金属天线贴片组240组成阵列形成天线单元，采用特定的激励幅度分布，能够得到较高的天线增益。

一个实施例中，参见图1和图2，所述天线单元可以包括第一天线子单元210和第二天线子单元230。所述第一天线子单元210包括M个并排的金属天线贴片组240，各个所述金属天线贴片组240与与所述第一天线子单元210对应的馈电子单元连接。所述第二天线子单元230包括N个并排的金属天线贴片组240，各个所述金属天线贴片组240与与所述第二天线子单元230对应的馈电子单元连接。其中，M和N均为正整数，且M大于N。例如，M可以取值为8，N可以取值为4，但并不以此为限。M取值为8时，所述第一天线子单元210包括8个并排的金属天线贴片组240，8个并排的金属天线贴片组240靠近所述馈电单元的一端连接在一起，然后与对应的馈电单元连接。N取值为4时，所述第二天线子单元230包括4个并排的金属天线贴片组240，4个并排的金属天线贴片组240靠近所述馈电单元的一端连接在一起，然后与对应的馈电单元连接。

本实施例中，所述馈电单元对应包括第一馈电子单元301和第二馈电子单元303。所述第一天线子单元210的各个所述金属天线贴片组240与第一馈电子单元301连接。所述第二天线子单元230的各个所述金属天线贴片组240与第二馈电子单元303连接。

进一步的，参见图1，所述天线单元还可以包括第三天线子单元220。所述第三天线子单元220的结构可以与所述第一天线子单元210的结构相同。所述第一天线单元210、所述第三天线子单元220和所述第二天线单元230依次并列设置在所述介质基板100的第一表面上。

本实施例中，天线单元采用双套天线的探测方式，第一天线子单元301和第三天线子单元302均包括8个并排的金属天线贴片组240，以达到较高的天线增益和相对较大的主瓣功率强度。第二天线子单元303包括4个并排的金属天线贴片组240。相对于第一天线子单元301和第三天线子单元302，第二天线子单元303的主瓣上的功率强度相比副瓣的功率强度差别不是特别高。因此，第一天线子单元210和第三天线子单元230具有较高的方向性，主瓣方向上的增益与副瓣方向上的增益的比值相对较大，辐射区域相对较窄。第二天线子单元230的方向性相对较低，副瓣电平相对较高，辐射区域相对较宽，具有较宽的探测区域。

其中，第一天线子单元301和第三天线子单元302可以用于探测本车道或本车道正前方的区域。第二天线子单元303可以用于扫描车前方大范围的区域，比如相邻车道、弯道上行驶的车辆以及公路护栏等，防止第一天线子单元301和第三天线子单元302探测不到的探测盲区，在小的虚警概率和大的探测面积之间求得平衡。同时第一天线子单元301、第二天线子单元303和第三天线子单元302通过所述馈电单元连接到同一块芯片上，由同一块芯片同时对三个天线子单元进行馈电，并同时完成对发射、接收信号的处理，能够大大减小芯片的数量和成本。

具体的，第三天线子单元220可以包括M个并排的金属天线贴片组240，各个所述金属天线贴片组240与与所述第三天线子单元220对应的馈电子单元连接。对应的，所述馈电单元还可以包括第三馈电子单元302。所述第三天线子单元220的各个所述金属天线贴片组240与第三馈电子单元302连接。

优选的，参见图1和图2，所述金属天线贴片组240中的各个金属天线贴片的长度相同但宽度不同。各个所述金属天线贴片沿长度方向排列，相邻两个所述金属天线贴片之间通过第一微带线401连接在一起。任意两个相邻的所述金属天线贴片之间的距离相同。各个所述金属天线贴片组204中的金属天线贴片的数量相同。各个天线子单元的长度相同，保证各个天线子单元谐振在同一个频率左右；所述金属天线贴片的宽度不同是为了保证每个所述金属天线贴片的辐射方向远场大致在同一个最大方向上。

以下以所述金属天线贴片组240包括十个金属天线贴片为例进行说明，但并不以此为限。参见图1，所述金属天线贴片组240包括第一金属天线贴片201、第二金属天线贴片202、第三金属天线贴片203、第四金属天线贴片204、第五金属天线贴片205、第六金属天线贴片206、第七金属天线贴片207、第八金属天线贴片208、第九金属天线贴片209和第十金属天线贴片2010。十个金属天线贴片的长度相同，但宽度不全相同或全不相同。十个金属天线贴片沿长度方向排列，相邻两个金属天线贴片之间通过第一微带线401连接在一起。且任意两个相邻的金属天线贴片之间的距离相同。也即，连接任意两个相邻的金属天线贴片的第一微带线401的长度相同。

优选的，所述第一微带线401的两端与两个所述金属天线贴片边缘的接触位置为两个所述金属天线贴片宽度方向上的中间位置。参见图1，以第一金属天线贴片201和第二金属天线贴片202为例进行说明，但并不以此为限。连接第一金属天线贴片201和第二金属天线贴片202的第一微带线401的两端，分别与第一金属天线贴片201和第二金属天线贴片202宽度方向上的中间位置。

进一步的，由所述金属天线贴片组240的中部到所述金属天线贴片组240的两端的方向上，所述金属天线贴片的宽度依次减小。具体的，参见图1，第五金属天线贴片205、第四金属天线贴片204、第三金属天线贴片203、第二金属天线贴片202和第一金属天线贴片201的宽度依次减小。第六金属天线贴片206、第七金属天线贴片207、第八金属天线贴片208、第九金属天线贴片209和第十金属天线贴片2010的宽度依次减小。

较佳的，在所述金属天线贴片组240中，最靠近所述馈电单元的所述金属天线贴片的宽度最小。具体的，参见图1，第一金属天线贴片201的宽度小于第二金属天线贴片202至第十金属天线贴片2010中任一金属天线贴片的宽度。

参见图1和图2，一个实施例中，各个天线子单元中的金属天线贴片组靠近所述馈电单元的一端，通过第一微带线组(图未标)连接在一起。其中，所述第一微带线组包括相互间隔设置的第二微带线402和第三微带线403。所述第二微带线402的宽度大于所述第三微带线403的宽度。

具体的，第一天线子单元210中的各个金属天线贴片组240靠近第一馈电子单元301的一端，通过所述第一微带线组连接在一起。第二天线子单元230中的各个金属天线贴片组240靠近第二馈电子单元303的一端，通过所述第一微带线组连接在一起。第三天线子单元220中的各个金属天线贴片组240靠近第三馈电子单元302的一端，通过所述第一微带线组连接在一起。

可以理解的，将所述第一微带线组设置成相互间隔设置的不同宽度的第二微带线402和第三微带线403，能够起到阻抗匹配的作用，调节由馈电单元输入到天线单元的能量。

进一步的，参见图1和图2，在所述金属天线贴片组240中，靠近所述馈电单元的所述金属天线贴片通过第二微带线组(图未标)与所述第一微带线组连接。其中，所述第二微带线组可以包括相互连接的第四微带线404和第五微带线405。所述第四微带线404的另一端与靠近所述馈电单元的金属天线贴片连接。所述第五微带线405的另一端与所述第二微带线组连接。且所述第四微带线404的宽度大于所述第五微带线405的宽度。例如，第一金属天线贴片201可以通过第四微带线404和第五微带线405与第一微带线组连接。

作为一种可实施方式，所述馈电单元可以包括直线型的金属馈电贴片和弧线型的金属馈电贴片。例如，直线型的金属馈电贴片整体可以呈长方形，弧线型的金属馈电贴片整体可以呈扇形，但并不以此为限。可以理解的，通过直线型的金属馈电贴片和弧线型的金属馈电贴片的相互组接配合，形成所述馈电单元。例如，第一馈电子单元301可以包括直线型的金属馈电贴片和弧线型的金属馈电贴片。直线型的金属馈电贴片和弧线型的金属馈电贴片相互组接配合，形成第一馈电子单元301。

参见图1，第一馈电子单元301由第一天线子单元210横向(也即第一微带线组)的中心位置经L型连接至A，第三馈电子单元302由第三天线子单元220横向的中心位置经C型连接至A，第二馈电子单元303由第二天线子单元230横向的中心位置经倒L型微带线连接至A。

本实施例中，馈电网络采用1/4波长阻抗变换的方式进行馈电，使各个馈电子单元的端口可以以任意功率比值进行馈电。

另外，天线系统选择收发合置的方案，为解决收发天线合置存在的时间盲区，可以在接收机和发射机之间添加环行器。

进一步的，所述W波段汽车防撞雷达天线还可以包括金属地板。所述金属地板，贴设在所述介质基板100的第二表面上。其中，所述第二表面与所述第一表面相对。所述金属地板区域可以布局其它元器件或电路。

本实施例中，所述天线单元的尺寸可以大概为67mm*27mm，所述馈电单元的尺寸可以大概为52mm*17mm，所述天线单元和所述馈电单元布列在一个尺寸大概为82mm*56mm的长方形介质基板100上，所述天线单元和所述馈电单元整体位于介质基板100的中心位置，上下左右各预留约7.5mm的区域。

参见图3，横坐标为频率，单位为GHz；纵坐标为反射系数，单位为dB。从图3中可知，在应用需要的W频段的某个频率点左右，本发明实施例的W波段汽车防撞雷达天线的反射系数在-12dB以下的带宽有1GHz左右，而带宽相对越宽，目标的距离分辨率就相应的更高。并且反射系数的最小值达到了-24dB，天线的增益相对越高，雷达的作用距离就越远。

参见图4，横坐标为角度，单位为GHz；纵坐标为增益，单位为dB。从图4中可以看出本发明实施例的W波段汽车防撞雷达天线的主瓣辐射强度比副瓣辐射强度高20dB左右，天线的副瓣电平越低，方向性就越好，虚警概率就越低。因此，本发明实施例的W波段汽车防撞雷达天线在如此小的口径下能够达到很高的增益、较宽的带宽和较低的旁瓣电平。

上述W波段汽车防撞雷达天线，各个所述天线子单元均包括多个并排的金属天线贴片组240，所述金属天线贴片组240包括多个串联在一起的金属天线贴片，而贴片天线具有比较宽的带宽，能够提高目标距离分辨率，且各个金属天线贴片组240组成阵列形成天线单元，采用特定的激励幅度分布，能够得到较高的天线增益；而且天线的副瓣电平较低，方向性较好，虚警概率较低；由于天线的口径较小，使得该防撞雷达天下的体积较小，能够安装在更小型的车辆上。

应该注意的是，在本专利的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”“横向”、“上表面”、“下表面”、“左”、“右”、“竖直”，“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，只是为了便于描述本发明，而不是指示或暗示所指的装置或原件必须具有特定的方位、以特定的方位构造及操作，因此不能理解为本发明的限制。

除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接连接，也可以是通过中间媒质间接连接，还可以是两元件内部的连通。术语“金属天线贴片”、“金属馈电贴片”也应当做广义理解，例如，在实际的应用场景中，金属天线贴片可以是金属条也可以是金属块，金属条也有可能仅仅是一片很薄的金属片。对于术语“金属天线贴片”、“金属馈电贴片”的实际实现形式应当在具体的应用场景中具体理解。因此，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本专利中的具体含义。

尽管已参照本公开的各种实施例示出并描述了本公开，但是本领域技术人员将理解，在不脱离由所附权利要求及其等同物限定的本公开的精神和范围的情况下，可对其进行形式和细节上的各种改变。

Claims (10)

1.一种W波段汽车防撞雷达天线，其特征在于，包括：

介质基板，整体呈长方形；

天线单元，设置在所述介质基板的第一表面，包括至少两个天线子单元；每个所述天线子单元包括多个并排的金属天线贴片组；其中，所述金属天线贴片组包括多个串联在一起的金属天线贴片；

馈电单元，设置在所述介质基板的第一表面，包括多个金属馈电贴片；所述多个金属馈电贴片形成至少两个馈电子单元；所述馈电子单元与所述天线子单元一一对应；各个所述馈电子单元的一端与各个所述天线子单元对应连接，各个所述馈电子单元的另一端连接同一控制芯片。

2.如权利要求1所述天线，其特征在于，还包括：

金属地板，贴设在所述介质基板的第二表面上；其中，所述第二表面与所述第一表面相对。

3.如权利要求1所述天线，其特征在于，所述天线单元包括第一天线子单元和第二天线子单元；

所述第一天线子单元包括M个并排的金属天线贴片组，各个所述金属天线贴片组与与所述第一天线子单元对应的馈电子单元连接；

所述第二天线子单元包括N个并排的金属天线贴片组，各个所述金属天线贴片组与与所述第二天线子单元对应的馈电子单元连接；

其中，M和N均为正整数，且M大于N。

4.如权利要求3所述天线，其特征在于，所述天线单元还可以包括第三天线子单元；所述第三天线子单元的结构与所述第一天线子单元的结构相同；所述第一天线单元、所述第三天线子单元和所述第二天线单元依次并列设置在所述介质基板的第一表面上。

5.如权利要求3所述天线，其特征在于，所述金属天线贴片组中的各个金属天线贴片长度相同但宽度不同；

各个所述金属天线贴片沿长度方向排列，相邻两个所述金属天线贴片之间通过第一微带线连接在一起；

任意两个相邻的所述金属天线贴片之间的距离相同；

各个所述金属天线贴片组中的金属天线贴片的数量相同。

6.如权利要求5所述天线，其特征在于，由所述金属天线贴片组的中部到所述金属天线贴片组的两端的方向上，所述金属天线贴片的宽度依次减小。

7.如权利要求6所述天线，其特征在于，在所述金属天线贴片组中，最靠近所述馈电单元的所述金属天线贴片的宽度最小。

8.如权利要求5所述天线，其特征在于，所述第一微带线的两端与两个所述金属天线贴片边缘的接触位置为宽度方向上的中间位置。

9.如权利要求3所述天线，其特征在于，各个天线子单元中的金属天线贴片组靠近所述馈电单元的一端，通过第一微带线组连接在一起；

其中，所述第一微带线组包括相互间隔设置的第二微带线和第三微带线；

所述第二微带线的宽度大于所述第三微带线的宽度。

10.如权利要求9所述天线，其特征在于，所述金属天线贴片组中，靠近所述馈电单元的所述金属天线贴片通过第二微带线组与所述第一微带线组连接；

其中，所述第二微带线组包括相互连接的第四微带线和第五微带线；

所述第四微带线的另一端与靠近所述馈电单元的金属天线贴片连接，所述第五微带线的另一端与所述第二微带线组连接；

所述第四微带线的宽度大于所述第五微带线的宽度。