CN111211405A - 一种梳状微带天线、毫米波雷达及车辆 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种梳状微带天线，包括天线覆铜层、介质层、地层覆铜层。在天线覆铜层设置有微带天线，微带天线包括匹配端、馈线端、馈线两侧的辐射贴片宽窄及长度的比例不同。馈线两侧的辐射贴片交错排列，宽度差值和天线工作中心频点介质波长度的倍数关系。辐射贴片的差异设置，可以提高天线增益，同时增加天线带宽。
Description
技术领域：
本发明涉及天线技术领域，特别涉及一种微带天线部件、一种具有该天线部件的毫米波雷达和一种具有该毫米波雷达的车辆。
背景技术：
目前毫米波雷达在交通探测领域应用十分广泛，其中77GHz毫米波雷达拥有更好的探测性能，同时具有分辨率高及体积小巧等优势，成为车载雷达的主流方向。但是，由于极高的频率和极小的波长，使得对电子线路加工工艺及精度提出了很高的要求。
传统毫米波雷达微带天线驻波带宽较窄，对工艺加工要求很高。
专利WO2018097398A1中提供了一种雷达阵列天线，该雷达阵列天线馈电线不是平行于贴片散热器的排列方向。所公开的雷达阵列天线可以根据其布置方向形成45°的极化波，可以减少电流损失，并具有减小的尺寸，但减少了增益及驻波带宽。同时这种天线两侧的尺寸相同，产生相同频率的谐振点，影响副瓣的稳定性。
发明内容：
本发明旨在至少在一定程度上解决上述技术中的技术问题之一。为此，本发明的第一个目的在于提出一种天线部件。该天线部件的整体结构主要由天线覆铜层、介质层、地层覆铜层。
所述的天线覆铜层为金属铜层，介质层为PCB板，地层覆铜层为金属覆铜层。
其中，在天线覆铜层设置有微带天线，微带天线包括匹配端、馈线端、第一辐射贴片、第二辐射贴片，第一辐射贴片位于馈线端左侧，第二辐射贴片位于馈线端右侧，第一辐射贴片和第二辐射贴片交错排列。
所述，左侧第一辐射贴片与右侧第一辐射贴片交错单元间距为天线工作中心频点的0.35—0.60倍介质波长度。
贴片宽度为天线工作中心频点的0.11—0.4倍介质波长度。
贴片之间的间距为天线工作中心频点的0.35—0.60倍介质波长度。
所述贴片间间距为左右两侧相邻间距。
优选的，第一辐射贴片与第二辐射贴片的宽度差值为天线工作中心频点的0.05—0.3倍介质波长度。优选的，梳状微带天线，第一辐射贴片和第二辐射贴片长度差值为天线工作中心频点的0.02—0.06倍介质波长度。梳状微带天线，第一辐射贴片和第二辐射贴片长度为天线工作中心频点的0.46—0.53倍介质波长度。
本发明提供了另一实施例中一种梳状微带天线，该梳状微带天线的第一辐射贴片馈线成顺时针45°，同时该梳状微带天线的第二辐射贴片与馈线方向成顺时针45°。
本发明还提供了另一实施例中的一种梳状微带天线，天线极化方向为顺时针45°。
该梳状微带天线，第一辐射贴片与馈线成逆时针45°，第二辐射贴片与馈线方向成逆时针45°。
天线极化方向为逆时针45°，一种雷达天线，其特征在于，包括如权利要求1-5任一项所述的设置有本技术方案中的梳状微带天线。
本发明中的微带天线设置两种不同尺寸的贴片，产生不同频率的谐振点，微带天线在不影响副瓣电平的情况下，可以提升天线的驻波带宽，并且提高增益。
为达到上述目的，本发明第三方面实施例提出了一种汽车，其包括上述的车载雷达。
本发明实施例的车载雷达，通过上述的天线部件，可以在确保77GHz毫米波雷达拥有较好的探测性能提高分辨率及体积小巧，同时降低了工艺难度节省成本。本发明实施例的汽车，通过上述的毫米波雷达，能够提高天线增益的同时，又展宽了天线的驻波带宽。对于车辆来说，毫米波雷达在进行环境识别的过程中的距离分辨率。在一定程度上提高了车辆的安全性能。
本发明实施例的雷达，通过调整梳状微带天线的辐射贴片的左右两侧的比例，可以有效提高天线增益，增加驻波宽度。
附图说明：
图1图示了根据本发明实施例的梳状微带天线图的结构示意图；
图2图示了根据本发明实施例的宽带梳状天线整体结构示意图；
图3图示了根据本发明实施例的宽带梳状微带顺时针45度天线极化图；
图4图示了根据本发明实施例的宽带梳状微带逆时针45度天线极化图；
图5图示了根据本发明实施例的宽带梳状微带天线方向对比图；
图6图示了根据本发明实施例仿真得到的宽带梳状微带天线方向细节图；
图7图示了根据本发明实施例仿真得到的宽带梳状微带天线增益带宽示意图。
图8图示了根据本发明申请实施例宽带梳状微带天线驻波带宽示意图。
其中：匹配端1、馈线端2、第一辐射贴片21、第二辐射贴片22、天线覆铜层3、介质层54、地层覆铜5、第三辐射贴片24、第四辐射贴片25(负)、第五辐射贴片26、第六辐射贴片27(正)。
具体实施方式：
下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
下面结合附图来描述根据本发明实施例提出的天线部件、毫米波雷达及汽车。
实施例一
图1是本发明申请实施例的宽带梳状微带天线的结构示意图包括匹配端1、馈线端2、第一辐射贴片21、第二辐射贴片22。天线覆铜层为金属铜层，介质层为PCB板，地层覆铜层为金属覆铜层。
匹配端21和馈线端2相连，第一辐射贴片21位于馈线一侧，第二辐射贴片22位于馈线另一侧，第一辐射贴片和第二辐射贴片上下交错排列。左侧第一辐射贴片与右侧第一辐射贴片交错单元间距为天线工作中心频点的0.35—0.60 倍介质波长度。
匹配端1用于将天线与外部通道连通。
馈电线2用于将电磁能量贯穿传输到整体梳状贴片阵。
第一辐射贴片21及第二辐射贴片22垂直于馈线端向馈线外侧延伸。
第一辐射贴片21与第二辐射贴片22长度雷达天线工作的中心频点的0.46 —0.53倍介质波长度，宽度为雷达天线工作中心频点的0.11—0.4倍介质波长度，第一辐射贴片21与第二辐射贴片22长度差值为天线工作中心频点的0.02—0.06 倍介质波长度，宽度差值为天线工作中心频点的0.05—0.3倍介质波长度，单侧第一辐射贴片21及第二辐射贴片22之间交错单元间距为天线工作中心频点的 0.35—0.60倍介质波长度。
图2是宽带梳状天线结构示意图，包括天线覆铜层3、介质层4、地层覆铜 5，天线位于天线覆铜层。介质层为PCB材料。天线覆铜层3和地层覆铜5分别赋予介质层的两侧。
图5所示为宽带梳状微带天线方向图
图5中的横坐标为角度θ，单位是°，纵坐标为增益，单位是dB。
图中实线表示为使用本发明结构的梳状天线雷达仿真实验的结果，图中虚线传统梳状微带天线。从设计结构图中可以看出，现有的天线装置改进后的梳状天线与现有梳状天线的方向图趋势基本一致，增益略有提升，并且对副瓣的影响较小。
本发明中的微带天线设置两种不同尺寸的贴片，产生不同频率的谐振点，微带天线在不影响副瓣电平的情况下，可以提升天线的驻波带宽，并且提高增益。
为达到上述目的，本发明第三方面实施例提出了一种汽车，其包括上述的车载雷达。
本发明实施例的车载雷达，通过上述的天线部件，可以在确保77GHz毫米波雷达拥有较好的探测性能提高分辨率及体积小巧，同时降低了工艺难度节省成本。
本发明实施例的车载雷达，通过上述的天线部件，可以在确保毫米波雷达拥有较好的探测性能提高分辨率及体积小巧，同时降低了工艺难度节省成本。本发明实施例的汽车，通过上述的毫米波雷达，能够提高毫米波雷达天线增益的同时，又展宽了天线的驻波带宽。对于车辆来说，提高了毫米波雷达在进行环境识别的过程中的距离分辨率。在一定程度上提高了车辆的安全性能。本实施例还提供了一种具有该宽带梳状天线的雷达，可以提高天线增益，提高雷达的距离分辨率。
具有该雷达的汽车可以提高汽车对周围环境的探测性能。
实施例二
图3所示，雷达所使用的天线基板由天线覆铜层3、介质层4、地层覆铜5；天线位于天线覆铜层。介质层为PCB材料。天线覆铜层3和地层覆铜5分别位于介质层的两侧，附着于介质层上。
第一辐射贴片21位于馈线一侧，第二辐射贴片22位于馈线另一侧，第一辐射贴片和第二辐射贴片上下交错排列。
第一辐射贴片26及第二辐射贴片27与馈线成45度角，天线极化方向为— 45°。
第一辐射贴片与第二辐射贴片长度雷达天线工作的中心频点的0.46—0.53 倍介质波长度，辐射贴片宽度为雷达天线工作中心频点的0.11—0.4倍介质波长度。
第一辐射贴片与第二辐射贴片长度差值为天线工作中心频点的0.02—0.06 倍介质波长度，宽度差值为天线工作中心频点的0.05—0.3倍介质波长度。单侧第一辐射贴片及第二辐射贴片之间交错单元间距为天线工作中心频点的0.35— 0.60倍介质波长度。
交错单元间距是指贴片间间距为左右两侧相邻间距。
在另一种实施方式中天线的极化方向可以为顺时针45°，和极化方向顺时针45°具有相同的技术效果。
图6为宽带梳状微带天线方向图细节，图中虚线为传统方案梳状微带天线的图，虚线为本发明微带天线图，图中可以看出在本发明梳状天线在不影响副瓣电平的情况下主瓣增益提高了0.18dB。
图7为仿真得到的宽带梳状微带天线增益带宽。虚线为传统梳状微带天线，实线为本发明宽带微带梳状天线。相比传统梳状天线，本发明梳状天线增益带宽展宽63％。图8所示横坐标是频率，纵坐标是增益，虚线为传统梳状微带天线，实线为本发明宽带微带梳状天线。从仿真结果图中可以看出梳状天线增益带宽展宽63％，驻波带宽展宽93％，
相比传统梳状天线，本发明宽带梳状微带天线在大幅度展宽驻波带宽的同时，还提高了增益，增加了增益带宽。
实施例一中的具有该宽带梳状天线经过仿真得到图5所示的宽带梳状微带天线方向图，横坐标为角度θ，单位是°；纵坐标为增益，单位是dB。
本实施例还提供了一种具有该宽带梳状天线的雷达，可以提高雷达距离分辨率增益。
具有该雷达的汽车可以提高汽车对周围环境的探测性能，提高车辆运行的稳定性及安全性能。
本发明中的微带天线设置两种不同尺寸的贴片，产生不同频率的谐振点，微带天线在不影响副瓣电平的情况下，可以提升天线的驻波带宽，并且提高增益。
为达到上述目的，本发明第三方面实施例提出了一种汽车，其包括上述的车载雷达。
本发明实施例的车载雷达，通过上述的天线部件，可以在确保77GHz毫米波雷达拥有较好的探测性能提高分辨率及体积小巧，同时降低了工艺难度节省成本。本发明实施例的汽车，通过上述的毫米波雷达，能够提高毫米波雷达天线增益的同时，又展宽了天线的驻波带宽。对于车辆来说，提高了毫米波雷达在进行环境识别的过程中的距离分辨率。在一定程度上提高了车辆的安全性能。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”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。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。
Claims (9)
1.一种梳状微带天线，包括天线覆铜层、介质层、地层覆铜层，其特征在于：
所述天线覆铜层设置有微带天线，微带天线包括匹配端、馈线端、第一辐射贴片、第二辐射贴片；
所述第一辐射贴片位于馈线端左侧，第二辐射贴片位于馈线端右侧；
所述第一辐射贴片和第二辐射贴片交错排列；
所述宽度差值为天线工作中心频点的0.05—0.3倍介质波长度。
2.根据权利要求1所述的梳状微带天线，其特征在于：
所述的第一辐射贴片和第二辐射贴片长度差值为天线工作中心频点的0.02—0.06倍介质波长度。
3.根据权利要求2所述的梳状微带天线，其特征在于：
第一辐射贴片和第二辐射贴片长度为天线工作中心频点的0.46—0.53倍介质波长度。
4.根据权利要求3所述的梳状微带天线，其特征在于：
贴片宽度为天线工作中心频点的0.11—0.4倍介质波长度。
5.根据权利要求2所述的梳状微带天线，其特征在于：
贴片之间的间距为天线工作中心频点的0.35—0.60倍介质波长度；
所述贴片间间距为左右两侧相邻间距。
6.根据权利要求3所述的梳状微带天线，其特征在于：
第一辐射贴片与馈线成顺时针45°，第二辐射贴片与馈线方向为顺时针45°；
天线极化方向为顺时针45°。
7.根据权利要求3所述的梳状微带天线，其特征在于：
第一辐射贴片馈线成逆时针45°，第二辐射贴片与馈线方向成逆时针45°；
天线极化方向为逆时针45°。
8.一种毫米波雷达，其特征在于，包括如权利要求1-5任一项所述的梳状微带天线。
9.一种车辆，其特征在于，包括如权利要求8所述的毫米波雷达。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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