CN109546300A - 24GHz微带阵列天线及其组件、车载毫米波雷达 - Google Patents

24GHz微带阵列天线及其组件、车载毫米波雷达 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种24GHz微带阵列天线及其组件、车载毫米波雷达,包括:至少两组辐射体组,每一所述辐射体组包括多个串联的辐射体;馈电点,通过馈电线与所述辐射体组电连接,用于为所述辐射体组进行馈电;以及至少一个匹配模块,设于所述馈电线上,用于为所述辐射体组提供功率匹配;其中,所述馈电线穿设于每一所述辐射体组的中部,以使所述辐射体组之间形成串馈关系。本发明实施例通过将馈电线穿设于每一辐射体组的中部,以使辐射体组之间形成串馈关系,可以大大节省微带阵列天线所占用的空间,且拥有较高的增益。

Description

24GHz微带阵列天线及其组件、车载毫米波雷达
技术领域
本发明涉及射频领域,特别涉及一种24GHz微带阵列天线及其组件、车载毫米波雷达。
背景技术
24GHz频段工作的民用雷达传感器使用越来越广泛应用于如安防、自动控制、汽车ADAS系统等领域,用以探测目标的信息(速度、方位、距离)。微带天线以其低成本、低剖面的特点,尤其适用于民用微波雷达传感器。
雷达的探测能力上限主要受限于所采用的的天线的增益,为了获得高的天线增益,同时兼顾射频尺寸与覆盖,需要将阵列设计为平面阵列。常规的微带平面面阵列设计通常会将阵列天线与馈电网络分开,馈电网络会占用一部分空间,导致产品尺寸过大。
发明内容
本发明为了解决上述技术问题,提供一种24GHz微带阵列天线及其组件、车载毫米波雷达,可以在减少微带阵列天线面积的前提下做到高增益。
本发明实施例提供一种微带阵列天线,包括:
至少两组辐射体组,每一所述辐射体组包括多个串联的辐射体;
馈电点,通过馈电线与所述辐射体组电连接,用于为所述辐射体组进行馈电;以及
至少一个匹配模块,设于所述馈电线上,用于为所述辐射体组提供功率匹配;
其中,所述馈电线穿设于每一所述辐射体组的中部,以使所述辐射体组之间形成串馈关系。
可选的,所述馈电线在所述馈电线与辐射体组的连接处的其中一侧设有用于调节谐振相位的弯折部,所述馈电点从所述弯折部处对所述辐射体组进行馈电。
可选的,所述馈电点与所述辐射体组位于同一平面。
可选的,所述馈电线包括串馈线,所述串馈线穿设于每一所述辐射体组的中部,所述串馈线的一端设有连接端,所述连接端用于连接射频芯片。
可选的,所述匹配模块包括阻抗匹配器,所述阻抗匹配器设于靠近所述连接端的所述串馈线上。
可选的,所述匹配模块包括匹配块,所述匹配块设于两个所述辐射体组之间的所述串馈线上。
可选的,在所述馈电线远离所述馈电点的延伸方向上,所述辐射体的宽度递减。
可选的,所述微带阵列天线设于同一平面上。
本发明还提供一种微带阵列天线组件,包括微带阵列天线、与所述微带阵列天线电连接的射频芯片,以及用于固定所述微带阵列天线和所述射频芯片的基板;
所述微带阵列天线包括:
至少两组辐射体组,每一所述辐射体组包括多个串联的辐射体;
馈电点,通过馈电线与所述辐射体组电连接,用于为所述辐射体组进行馈电;以及
至少一个匹配模块,与所述辐射体组及所述馈电线电连接,用于为所述辐射体组提供功率匹配;
其中,所述馈电线穿设于每一所述辐射体组的中部,以使所述辐射体组之间形成串馈关系;
所述微带阵列天线与所述射频芯片设于所述基板的同一平面上。
可选的,所述馈电线在所述基板的侧边位置设有连接端,所述连接端与所述射频芯片的信号收发端电连接,以使所述射频芯片与所述微带阵列天线之间实现耦合。
本发明还提供一种车载毫米波雷达,所述车载毫米波雷达包括微带阵列天线组件,所述微带阵列天线组件为上述任意一项所述的微带阵列天线组件。
由上可知,通过将馈电线穿设于每一辐射体组的中部,以使辐射体组之间形成串馈关系,可以大大节省微带阵列天线所占用的空间,且拥有较高的增益。
附图说明
图1为本发明实施例提供的微带阵列天线的结构示意图。
图2为本发明实施例提供的微带阵列天线组件的结构示意图。
图3为本发明实施例提供的微带阵列天线组件的回波损耗图。
图4为本发明实施例提供的微带阵列天线组件的副瓣电平随频率变化曲线图。
图5为本发明实施例提供的微带阵列天线组件的E面与H面增益方向图。
图6为本发明实施例提供的车载毫米波雷达的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的较佳实施例进行详细阐述,以使本发明的优点和特征更易被本领域技术人员理解,从而对本发明的保护范围作出更为清楚的界定。
在本发明的描述中,需要理解的是,术语 “上”、“下”、“前”、“后”、 “左”、“右”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“头”、“尾”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系,仅是为了便于描述本发明和简化描述,而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作,因此不能理解为对本发明的限制。
请参阅图1,图中示出了本发明实施例提供的微带阵列天线的结构。
如图1所示,该微带阵列天线1包括至少两组辐射体组11、馈电点12以及至少一个匹配模块13,其中,该两组辐射体组11、馈电点12以及至少一个匹配模块13均设置在一基板2的同一平面上。
该辐射体组11,每一辐射体组11包括多个串联的辐射体111。该辐射体111可以是由金属贴片构成,或者是其他金属导电结构,如覆铜结构。多个辐射体111以辐射体组11的中部为轴点,向相反的两端方向延伸并呈对称排列,并通过馈电线相连。其中,该馈电线远离馈电点12的延伸方向上,该辐射体111的宽度递减,通过调整每个辐射体111的宽度来控制副瓣加权。由该辐射体组11所组成的微带阵列天线1,其工作频段可以为24G~24.25G。通过控制辐射体组11之间的间距,可以保证被连接的4组辐射体组11满足馈电相位同相。
该馈电点12,通过馈电线与辐射体组11电连接,用于为辐射体组11进行馈电。其中,该馈电线穿设于每一辐射体组11的中部,以使辐射体组11之间形成串馈关系。该馈电线可以是0.2mm宽度的馈电线,当然,具体的宽度可以根据实际使用而进行调整,不作限定。
在一些实施例中,该馈电线在馈电线与辐射体组11的连接处一侧设有用于调节谐振相位的弯折部112,该馈电点12从该弯折部112处对辐射体组11进行馈电。通过弯折部112的弯折可以实现两侧的相位相差180度。其中,每一辐射体组11均包含一个弯折部112,并从该弯折部112的馈电点12获得馈电,以缩小馈电点12与辐射体组11之间的馈电距离,提高增益。
可选的,该馈电点12与辐射体组11位于同一平面,使得辐射体组11无需通过开设导电过孔获得馈电,可以减少制造成本,提高成品率。
在一些实施例中,该馈电线包括串馈线121,该串馈线121穿设于每一辐射体组11的中部,该串馈线121的一端设有连接端14,该连接端14用于连接射频芯片。通过在每一辐射体组11的中部设置串馈线121,并将该串馈线121的一端与设于微带阵列天线1一侧的射频芯片连接,可以使得该辐射体组11之间实现串馈,减少微带阵列天线1的占用面积,并可以提高该微带阵列天线1的增益。
该匹配模块13,设于馈电线上,用于为辐射体组11提供功率匹配。其中,该匹配模块13可以通过多种途径实现功率匹配,例如采用具有阻抗的走线结构,或者阻抗元件,如电阻、电容等。
在一些实施例中,匹配模块13可以包括阻抗匹配器,该阻抗匹配器设于靠近连接端14的串馈线121上。具体的,该阻抗匹配器可以包括第一阻抗匹配部分133以及第二阻抗匹配部分134,从而通过微带走线上的阻抗实现阻抗匹配作用。
在另一些实施例中,匹配模块13还可以包括匹配块,该匹配块设于两个辐射体组11之间的串馈线121上,使得通过该匹配块实现对不同辐射体组11的功率匹配,从而压低副瓣。
如图1所示,在该图的实施例中,微带阵列天线1设有4组辐射体组,分别为第一辐射体组11a、第二辐射体组11b、第三辐射体组11c以及第四辐射体组11d。该辐射体组的中部通过串馈线121进行穿设连接,使得该4组辐射体组之间形成串馈。
在每一辐射体组中,在位于串馈线121的一侧的馈电线上设有弯折部112,该馈电点12通过弯折部112进行馈电。该弯折部112延伸出方向相反的两路馈电线,该两路馈线线上分别串联有5个辐射体111,通过弯折部112实现辐射体组两侧相位相差180度。其中,这些辐射体111沿着弯折部112所延伸出的两路馈电线的延伸方向,其宽度逐渐递减,以提高辐射体111的增益。
在串馈线121上,设有若干匹配模块13以及连接端14,该匹配模块13包括匹配块以及阻抗匹配器。其中,该匹配块由并行的两路馈电线分支构成,以提供阻抗匹配。具体的,在第一辐射体组11a与第二辐射体组11b之间,设有第一匹配块131;在第三辐射体111与第四辐射体111之间,设有第二匹配块132;在第四辐射体111靠近连接端14之间,设有由第一阻抗匹配部分133与第二阻抗匹配部分134组成的阻抗匹配器。在连接端14与阻抗匹配器之间,为50Ω馈线。除上述匹配器、匹配块、辐射贴片外的结构为0.2mm宽度的馈线。
由上可知,通过将馈电线穿设于每一辐射体组的中部,以使辐射体组之间形成串馈关系,可以大大节省微带阵列天线所占用的空间,且拥有较高的增益。
请参阅图2,图中示出了本发明实施例提供的微带阵列天线组件的结构。
其中,微带阵列天线组件10,包括微带阵列天线1、与所述微带阵列天线1电连接的射频芯片3,以及用于固定所述微带阵列天线1和所述射频芯片3的基板2;
所述微带阵列天线1包括:
至少两组辐射体组,每一辐射体组包括多个串联的辐射体;
馈电点,通过馈电线与辐射体组电连接,用于为辐射体组进行馈电;以及
至少一个匹配模块,与辐射体组及馈电线电连接,用于为辐射体组提供功率匹配;
其中,馈电线穿设于每一辐射体组的中部,以使辐射体组之间形成串馈关系;
该微带阵列天线1与射频芯片3设于基板2的同一平面上。
可选的,该馈电线在基板2的侧边位置设有连接端,该连接端与射频芯片3的信号收发端电连接,以使射频芯片3与微带阵列天线1之间实现耦合。
该微带阵列天线1的具体结构可以参考图1中任一实施例所述的微带阵列天线1。
结合图1中的微带阵列天线1,将射频芯片3设于与微带阵列天线1同一平面上后,可以使得该微带阵列天线组件10的结构更加紧凑,且与射频芯片3同层布置能简化馈电线的走线布局,并减少高频板材使用面积,从而降低馈电线带来的损耗以及PCB加工成本与难度。
如图3-5所示,图3为本发明实施例提供的微带阵列天线组件的回波损耗;图4为本发明实施例提供的微带阵列天线组件的副瓣电平随频率变化曲线;图5为本发明实施例提供的微带阵列天线组件的E面与H面增益方向图。
由上可知,通过上述图示,可以得知采用串馈方案的该微带阵列天线组件具有大于19.5dB的天线增益;通过低副瓣加权设计,E面H面副瓣均优于-20dB,可有效降低系统的干扰。
请参阅图3,图中示出了本发明实施例提供的车载毫米波雷达的结构。
如图3所示,该车载毫米波雷达100包括微带阵列天线组件10,该微带阵列天线组件10为上述任意一项实施例所述的微带阵列天线组件10。
在该车载毫米波雷达100中,该车载毫米波雷达100可以应用于车载探测雷达。
该车载毫米波雷达100可以通过微带阵列天线组件10对前方物体进行探测,以实现车辆避障等功能。
由上可知,采用该微带阵列天线组件的车载毫米波雷达,可以利用较小的体积放置微带阵列天线组件,减小车载毫米波雷达的体积,进而降低制造成本。
上面结合附图对本发明的实施方式作了详细说明,但是本发明并不限于上述实施方式,在本领域普通技术人员所具备的知识范围内,还可以在不脱离本发明宗旨的前提下作出各种变化。

Claims (11)

1.一种微带阵列天线,其特征在于,包括:
至少两组辐射体组,每一所述辐射体组包括多个串联的辐射体;
馈电点,通过馈电线与所述辐射体组电连接,用于为所述辐射体组进行馈电;以及
至少一个匹配模块,设于所述馈电线上,用于为所述辐射体组提供功率匹配;
其中,所述馈电线穿设于每一所述辐射体组的中部,以使所述辐射体组之间形成串馈关系。
2.如权利要求1所述的微带阵列天线,其特征在于,所述馈电线在所述馈电线与辐射体组的连接处的其中一侧设有用于调节谐振相位的弯折部,所述馈电点从所述弯折部处对所述辐射体组进行馈电。
3.如权利要求2所述的微带阵列天线,其特征在于,所述馈电点与所述辐射体组位于同一平面。
4.如权利要求1所述的微带阵列天线,其特征在于,所述馈电线包括串馈线,所述串馈线穿设于每一所述辐射体组的中部,所述串馈线的一端设有连接端,所述连接端用于连接射频芯片。
5.如权利要求4所述的微带阵列天线,其特征在于,所述匹配模块包括阻抗匹配器,所述阻抗匹配器设于靠近所述连接端的所述串馈线上。
6.如权利要求4所述的微带阵列天线,其特征在于,所述匹配模块包括匹配块,所述匹配块设于两个所述辐射体组之间的所述串馈线上。
7.如权利要求1所述的微带阵列天线,其特征在于,在所述馈电线远离所述馈电点的延伸方向上,所述辐射体的宽度递减。
8.如权利要求1-7任意一项所述的微带阵列天线,其特征在于,所述微带阵列天线设于同一平面上。
9.一种微带阵列天线组件,其特征在于,包括微带阵列天线、与所述微带阵列天线电连接的射频芯片,以及用于固定所述微带阵列天线和所述射频芯片的基板;
所述微带阵列天线包括:
至少两组辐射体组,每一所述辐射体组包括多个串联的辐射体;
馈电点,通过馈电线与所述辐射体组电连接,用于为所述辐射体组进行馈电;以及
至少一个匹配模块,与所述辐射体组及所述馈电线电连接,用于为所述辐射体组提供功率匹配;
其中,所述馈电线穿设于每一所述辐射体组的中部,以使所述辐射体组之间形成串馈关系;
所述微带阵列天线与所述射频芯片设于所述基板的同一平面上。
10.如权利要求9所述的微带阵列天线组件,其特征在于,所述馈电线在所述基板的侧边位置设有连接端,所述连接端与所述射频芯片的信号收发端电连接,以使所述射频芯片与所述微带阵列天线之间实现耦合。
11.一种车载毫米波雷达,其特征在于,所述车载毫米波雷达包括微带阵列天线组件,所述微带阵列天线组件为权利要求9-10任意一项所述的微带阵列天线组件。
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