CN110350301A - 一种毫米波雷达天线 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种毫米波雷达天线，毫米波雷达天线为罩型结构，由天线层、天线罩型结构件组成；天线层设置在所述天线罩型结构件上，通过天线罩型结构件与印刷电路板固定连接；天线层上印刷有阵列天线。本发明的阵列天线既利用了芯片所占的面积从而获得更大的设计空间，又利于实施不同毫米波阵列天线图案形式，还利于提高阵列天线间的隔离度，减小阵列天线间的互耦效应。

Description

一种毫米波雷达天线
技术领域
本发明属于集成电路技术领域，涉及一种毫米波雷达天线，特别是涉及一种新型毫米波雷达天线结构。
背景技术
毫米波雷达是工作在毫米波波段(millimeter wave)的雷达。通常毫米波是指频率范围30～300GHz(对应波长为1～10mm)的电磁波。毫米波的波长介于厘米波和光波之间，因此毫米波兼有微波制导和光电制导的优点。
汽车中使用的毫米波雷达是指利用波长为毫米级(目前主要使用24GHz、77GHz或79GHz频段)的雷达，其可以快速准确获取汽车和无人机周围目标信息，如相对距离、相对速度、角度、是否有物体、运动方向等，并根据探测的信息信息对目标进行追踪、识别分类，并作出相应警示或决策。毫米波雷达具有体积小、质量轻和空间分辨率高，具有全天候(大雨天除外)、全天时的特点。
毫米波雷达主要包括毫米波天线、毫米波收发前端、基带处理模块和报警模块。其中，毫米波收发前端采用单片毫米波集成电路(MMIC)技术，可以大大减小收发组件的体积，并适合于大批量生产，其具备电路损耗小、噪声低、频带宽、动态范围大、功率大等特点。
当前，人们利用大规模多输入多输出(MIMO)天线阵列实现波束成形、扫描、追踪、锁定来有效对抗毫米波移动信道的路径损耗。并且，未来汽车雷达应用将朝着成像发展，多前端芯片的级联是主流，同时汽车毫米波雷达尺寸也会受限，因此阵列天线的尺寸和形式无疑是一个需要突破的方向。
目前已有的典型的毫米波雷达产品中，毫米波收发前端芯片和阵列天线的集成方式为：首先利用倒扣技术将有关的裸芯片(die)封装在一个基(substrate)上，同时通过基片上的走线，将芯片的管脚调整为间距较大的焊球阵列(BGA)。最终将这种封装好的BGA阵列芯片倒扣在印刷电路板(PCB)上，然后通过印刷电路板上的金属走线与阵列天线相连接。
当前，毫米波雷达应用朝着图像化方向发展，多芯片级联方案成为主流，但是，传统的集成方式由于毫米波雷达芯片和阵列天线位于同一层，同时又对雷达产品面积尺寸有约束的情况下，这种方式的阵列天线尺寸会受到限制，不利于提升阵列天线的指标，也不利于提升毫米波雷达的性能。
发明内容
为了解决上述技术问题，本发明提供了一种新型毫米波雷达天线结构。
本发明所采用的技术方案是：一种毫米波雷达天线，其特征在于：所述毫米波雷达天线为罩型结构，由天线层、天线罩型结构件组成；
所述天线层设置在所述天线罩型结构件上，通过所述天线罩型结构件与印刷电路板固定连接；所述天线层上印刷有阵列天线。
本发明的有益效果是：阵列天线既利用了芯片所占的面积从而获得更大的设计空间，又利于实施不同毫米波阵列天线图案形式，还利于提高阵列天线间的隔离度，减小阵列天线间的互耦效应。
附图说明
图1为本发明现有技术中毫米波芯片和阵列天线的实施图；
图2为本发明实施例中毫米波雷达芯片的示意图1；
图3为本发明实施例中毫米波雷达芯片的示意图2；
图4为本发明实施例的阵列天线示意图；本阵列天线采用3路发射，8路接收，其中标注401,402,403分别为三路发射，404,405,406,407,408,409,410,411为8路接收；发射采用时分复用方式，形成虚拟MIMO阵；
图5为本发明实施例的阵列天线示意图；本阵列天线由水平和垂直的天线子阵列1,2,3,4组，其中501,503采用同样的天线子阵列，502,504采用同样的子阵列，从水平和垂直两个维度对探测区域进行划分。本例采用的子阵列形式为8列，根据探测目标进行调整。
图6为本发明实施例的天线罩型结构件示意图(带侧板)；
图7为本发明实施例的天线罩型结构件示意图(带立柱)。
具体实施方式
为了便于本领域普通技术人员理解和实施本发明，下面结合附图及实施例对本发明作进一步的详细描述，应当理解，此处所描述的实施示例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。
请见图2，本发明提供的一种毫米波雷达天线，毫米波雷达天线为罩型结构，由天线层4、天线罩型结构件5组成；天线层4与印刷电路板2平行设置，设置在天线罩型结构件5顶面上，通过天线罩型结构件5与印刷电路板2固定连接；天线层4上印刷有阵列天线7；
毫米波雷达用裸芯片1的芯片非天线端口6焊接在印刷电路板2表面，并通过天线馈接通道3将芯片天线端口与天线层4馈接；天线层4通过天线罩型结构件5与印刷电路板2固定连接。
本实施例中，印刷电路板2、毫米波雷达裸芯片1、天线馈接通道3、天线层4从下向上顺利设置，天线层4为罩型结构，通过天线罩型结构件5与印刷电路板2固定连接，毫米波雷达裸芯片1、天线馈接通道3均设置在罩型结构内腔中。
请见图3，本发明提供的一种毫米波雷达天线，毫米波雷达天线为罩型结构，由天线层4、天线罩型结构件5组成；天线层4与印刷电路板2平行设置，通过天线罩型结构件5与印刷电路板2固定连接；天线层4上印刷有阵列天线7。
毫米波雷达用裸芯片1的芯片非天线端口6焊接在印刷电路板2表面，并通过天线馈接通道3将芯片天线端口与天线层4馈接；天线层4通过天线罩型结构件5与印刷电路板2固定连接。
本实施例中，毫米波雷达裸芯片1设置在印刷电路板2上；天线层4为罩型结构，通过天线罩型结构件5与印刷电路板2下底面固定连接，天线馈接通道3设置在罩型结构内腔中。
毫米波雷达产品一般包括天线、射频收发前端、基带处理模块和报警模块。其中，射频收发前端采用单片微波集成电路(MMIC)技术，可以大大减小收发组件体积，适合于大批量生产，具有电路损耗小、噪声低、频带宽、动态范围大、功率大等特点。单片微波集成电路包括多种功能电路，如低噪声放大器(LNA)、功率放大器、混频器、上变频器或完整的收发系统。
本实施例的毫米波雷达裸芯片1的个数可以是一个或者多个。毫米波雷达裸芯片1的个数为一个时，可以是包含射频收发前端芯片和基带处理芯片的集成芯片，也可以是单独的射频收发前端芯片。
本实施例的毫米波雷达裸芯片1的天线端口包含发射端口、接收端口,非天线端口包含配置接口、电源和参考时钟端口、测试端口，将毫米波雷达用裸芯片1的芯片非天线端口6焊接在印刷电路板2表面，并通过天线馈接通道3将芯片天线端口与阵列层4馈接。
本实施例的印刷电路板2上还可以互连有封装基片，封装基片为一个或多个。封装基片可以是基带处理模块封装芯片，或者是其他功能芯片，例如报警模块封装芯片。
本实施例的阵列天线7可以选择本领域常见的天线，如喇叭天线、反射阵天线、微带天线阵、透镜天线、3维天线等。天线可以集成在印刷电路板上，也可以独立设置。天线为一组或多组。天线的收发和接收分别设置。其中优选微带贴片天线，进一步优选集成在印刷电路板上。
请见图4，本阵列天线采用3路发射，8路接收，其中标注401,402,403分别为三路发射，404,405,406,407,408,409,410,411为8路接收；发射采用时分复用方式，形成虚拟MIMO阵；
请见图5，本阵列天线由水平和垂直的天线子阵列1,2,3,4组，其中501,503采用同样的天线子阵列，502,504采用同样的子阵列，从水平和垂直两个维度对探测区域进行划分。本例采用的子阵列形式为8列，根据探测目标进行调整。
请见图6，本实施例的天线罩型结构件5由一个顶面和四个侧面组成，侧面均与印刷电路板2垂直固定连接、或成一定角度固定连接。
其中，垂直固定连接，此方式优点便于加工，形成较好电磁屏蔽效果，同时也利于散热。
其中，一定角度固定连接，此方式能提供更大的屏蔽空间，同时具有更大的表面积更利于散热。
请见图7，本实施例的天线罩型结构件5由一个顶面和若干天线固定柱组成；天线固定柱均与印刷电路板2固定连接、或成一定角度固定连接。
其中，垂直固定连接，此方式优点便于加工，顶面天线设计面积扩展性很大，天线设计形式更加灵活多样。
本发明提供了一种新型雷达天线结构形式，其结构外观为罩形设计，分为顶部和侧边，其侧边为金属材料与印刷电路板垂直焊接实现接地，顶部与印刷电路板平行，顶部天线具有馈接接口，用来实现将天线信号和天线馈接通道的馈通。这种天线结构设计空间上具有很大的扩展性，可以开展阵列天线，3D天线，透镜多等多种形式的天线设计，同时具有屏蔽腔的作用。
应当理解的是，本说明书未详细阐述的部分均属于现有技术。
应当理解的是，上述针对较佳实施例的描述较为详细，并不能因此而认为是对本发明专利保护范围的限制，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不脱离本发明权利要求所保护的范围情况下，还可以做出替换或变形，均落入本发明的保护范围之内，本发明的请求保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (9)

1.一种毫米波雷达天线，其特征在于：所述毫米波雷达天线为罩型结构，由天线层(4)、天线罩型结构件(5)组成；
所述天线层(4)设置在所述天线罩型结构件(5)上，通过所述天线罩型结构件(5)与印刷电路板(2)固定连接；所述天线层(4)上印刷有阵列天线(7)。
2.根据权利要求1所述的毫米波雷达天线，其特征在于：所述阵列线(7)为三维天线。
3.根据权利要求1所述的毫米波雷达天线，其特征在于：所述阵列天线(7)为透镜天线。
4.根据权利要求1所述的毫米波雷达天线，其特征在于：所述阵列天线(7)为喇叭天线。
5.根据权利要求1所述的毫米波雷达天线，其特征在于：所述阵列天线(7)为反射阵天线。
6.根据权利要求1所述的毫米波雷达天线，其特征在于：所述阵列天线(7)为微带天线阵。
7.根据权利要求1所述的毫米波雷达天线，其特征在于：毫米波雷达用裸芯片(1)的芯片非天线端口(6)固定焊接在所述印刷电路板(2)表面，并通过天线馈接通道(3)和天线层(4)设置的馈接接口将芯片天线端口与天线层(4)上印刷的阵列天线(7)馈接。
8.根据权利要求1-7任意一项所述的毫米波雷达天线，其特征在于：所述天线罩型结构件(5)由一个顶面和若干侧面组成；所述侧面均与印刷电路板(2)垂直固定连接、或成一定角度固定连接。
9.根据权利要求1-7任意一项所述的毫米波雷达天线，其特征在于：所述天线罩型结构件(5)由一个顶面和若干天线固定柱组成；所述天线固定柱均与印刷电路板(2)垂直固定连接、或成一定角度固定连接。
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