CN112368590A - 微波天线结构、微波旋转雷达及可移动平台 - Google Patents

Abstract

本发明用于提供一种微波天线结构(100)、微波旋转雷达(200)及可移动平台(300)，该微波天线结构(100)包括：基板(101)，其第一侧面上形成有多个天线阵列，多个所述天线阵列包括至少2个发射天线阵列(1、2)，和多个接收天线阵列(3‑9)；多个所述接收天线阵列(3‑9)沿第一方向延伸；至少2个所述发射天线阵列(1、2)沿第一方向延伸；其中，至少2个所述发射天线阵列(1、2)与多个所述接收天线阵列(3‑9)在第二方向上并行布置，所述第二方向与所述第一方向垂直。根据本发明的微波天线结构(100)、微波旋转雷达(200)及可移动平台(300)通过对发射天线阵列和接收天线阵列合理布局，实现一种低成本紧凑型、且高测角精度的雷达。

Description

微波天线结构、微波旋转雷达及可移动平台

技术领域

本发明总地涉及天线结构技术领域，更具体地涉及一种微波天线结构、微波旋转雷达及可移动平台。

背景技术

随着微波器件的发展，微波雷达可实现小型化、集成化，在天线口径相同的情况下，微波雷达可获得更窄的天线波束，更高的天线增益，可提高雷达的测角分辨率和测角精度，并且有利于抗电子干扰、杂波干扰和多径反射干扰。

现有微波雷达主要存在以下问题：高精度测角雷达尺寸，尤其是测角方向尺寸较大，雷达成本高。这是因为：对于常规单发射通道雷达而言，雷达测角精度与雷达接收通道数量密切相关，精度越高，雷达接收通道数量越多，雷达尺寸越大，成本越高。为了降低雷达尺寸和成本，开发出了VMIMO雷达。VMIMO雷达通过增加少量的发射通道，通过时分或者相位调制方式控制发射通道发射正交信号，并对接收信号进行相干信号处理，最终实现等效于成倍增加接收通道的常规单发射通道雷达的测角精度，极大降低雷达成本和雷达尺寸。VMIMO雷达天线等效效果如下图1所示。

虽然目前的VMIMO雷达已经极大降低雷达成本和雷达尺寸，但是由于VMIMO雷达要实现测角，接收天线或者发射天线要在测角面内等距排布，而且发射天线的间距一般等于接收天线间距的数倍(取决于接收天线数量，参见图1中发射天线之间的距离为4倍接收天线距离)，这导致对小型雷达例如车载或小型无人机的雷达，由于空间尺寸较小，即使使用目前的VMIMO雷达，雷达尺寸仍然相对较大，尤其是在测角方向的尺寸较大。

发明内容

为了解决上述问题中的至少一个而提出了本发明。本发明提供一种微波天线结构、微波旋转雷达及可移动平台，该天线结构采用多发射通道和多接收通道，并通过对发射天线阵列和接收天线阵列合理布局，实现一种低成本紧凑型、且高测角精度的雷达。

具体地，本发明第一方面提供一种微波天线结构，包括：

基板，在所述基板的第一侧面上形成有多个天线阵列，多个所述天线阵列包括至少2个发射天线阵列和多个接收天线阵列；

多个所述接收天线阵列沿第一方向延伸，且多个所述接收天线阵列彼此平行且间隔布置；

至少2个所述发射天线阵列沿第一方向延伸，且至少2个所述发射天线阵列彼此平行且间隔布置；

其中，至少2个所述发射天线阵列与多个所述接收天线阵列在第二方向上并行布置，所述第二方向与所述第一方向垂直。

在本发明一个实施例中，相邻所述发射天线阵列之间的间距等于n倍相邻所述接收天线阵列之间的间距，其中n为与所述接收天线阵列数量相关的整数。

在本发明一个实施例中，所述第一方向为所述基板的长度方向或宽度方向。

在本发明一个实施例中，多个所述天线阵列采用微带天线，每个所述天线阵列包括一组彼此电连接的微带贴片单元。

在本发明一个实施例中，每组所述微带贴片单元中的各个所述微带贴片单元大小彼此相同。

在本发明一个实施例中，每组所述微带贴片单元中的各个所述微带贴片单元的面积自对称中心向两侧依次减小。

在本发明一个实施例中，所述微带贴片单元的形状为矩形、圆形、半圆形或椭圆。

在本发明一个实施例中，每组微带贴片单元包括6个以上的微带贴片单元。

在本发明一个实施例中，所述接收天线阵列的数量为4个以上。

在本发明一个实施例中，还包括：

馈电网络，其形成在所述基板的第一侧面上，所述馈电网络包括分别与每组所述微带贴片单元电连接的多个微带线。

在本发明一个实施例中，所述微带线与每组所述微带贴片单元通过并馈方式连接。

在本发明一个实施例中，所述微带线与每组所述微带贴片单元通过串馈方式连接。

在本发明一个实施例中，还包括：与所述馈电网络电连接的射频电路，所述射频电路包括至少一个发射芯片和两个接收芯片，以及与两个所述接收芯片电连接的功分器。

在本发明一个实施例中，所述射频电路形成在所述基板的第二侧面上。

在本发明一个实施例中，在所述基板上还形成有分别与每组所述微带贴片单元的微带线电连接的多个过孔或馈电探针，所述馈电网络通过多个所述过孔或馈电探针与所述射频电路连接。

在本发明一个实施例中，在所述基板的第二侧面上还形成有多个微带线，每个所述过孔或馈电探针通过对应的所述微带线连接至所述射频电路。

在本发明一个实施例中，每组所述微带贴片单元通过耦合馈电方式与所述射频电路电连接。

在本发明一个实施例中，所述射频电路形成在所述基板的第一侧面上。

在本发明一个实施例中，每组所述微带贴片单元通过微带线连接至所述射频电路，其中馈电点位于所述天线阵列的一侧或中间的所述微带线上。

在本发明一个实施例中所述微带线与每组所述微带贴片单元以垂直方式或倾斜方式连接。

在本发明一个实施例中，所述基板为双层板、三层板、四层板、五层板或六层板。

在本发明一个实施例中，所述基板包括：

天线板，所述天线阵列形成在所述天线板上；

接地板，位于所述天线板的下方，用于与所述天线阵列的地电连接；以及

多个走线板，位于所述接地板的下方，用于与射频电路电连接，其中，所述天线板、所述接地板以及多个所述走线板依次层叠设置。

在本发明一个实施例中，所述天线阵列采用水平极化方式或垂直极化方式。

本发明第二方面提供一种微波旋转雷达，其特征在于，包括：

固定支架；

电机，安装在所述固定支架上；

旋转支架，安装在所述电机的转子上，并且随着所述电机的转子一起转动；以及

根据本发明第一方面的所述的微波天线结构，安装在所述旋转支架上。

本发明第三方面提供一种可移动平台，其特征在于，包括：

机身；

动力装置，安装在所述机身上，并且为所述机身提供移动动力；以及

根据本发明第二方面所述的微波旋转雷达，安装在所述机身上。

在本发明一个实施例中所述可移动平台为无人机、自动驾驶汽车或地面遥控机器人。

本发明提供了一种微波天线结构、微波旋转雷达及可移动平台，该天线结构采用多发射天线阵列和多接收天线阵列构成VMIMO天线阵列，通过时分或者相位调制方式控制发射通道，发射正交信号，并对接收信号进行相干信号处理，实现等效加倍接收天线数量的高精度测角能力；并且发射天线阵列与接收天线阵列并排布置，与发射天线阵列和接收天线阵列布置在同一直线上相比，极大减小雷达在测角方向的尺寸，使雷达具有更好的适装性。

附图说明

图1是VMIMO雷达的天线等效示意图；

图2是本发明一实施例的微波天线结构的天线阵列示意图；

图3是图1所示的的微波天线结构的剖视图；

图4是图1所示的的微波天线结构的天线与射频器件连接示意图；

图5是应用图1所示微波天线结构的微波旋转雷达的示意性剖面图；

图6是应用图5所示微波旋转雷达的可移动平台的示意性结构图。

具体实施方式

为了使得本发明的目的、技术方案和优点更为明显，下面将参照附图详细描述根据本发明的示例实施例。显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是本发明的全部实施例，应理解，本发明不受这里描述的示例实施例的限制。基于本发明中描述的本发明实施例，本领域技术人员在没有付出创造性劳动的情况下所得到的所有其它实施例都应落入本发明的保护范围之内。

在下文的描述中，给出了大量具体的细节以便提供对本发明更为彻底的理解。然而，对于本领域技术人员而言显而易见的是，本发明可以无需一个或多个这些细节而得以实施。在其他的例子中，为了避免与本发明发生混淆，对于本领域公知的一些技术特征未进行描述。

应当理解的是，本发明能够以不同形式实施，而不应当解释为局限于这里提出的实施例。相反地，提供这些实施例将使公开彻底和完全，并且将本发明的范围完全地传递给本领域技术人员。

在此使用的术语的目的仅在于描述具体实施例并且不作为本发明的限制。在此使用时，单数形式的“一”、“一个”和“所述/该”也意图包括复数形式，除非上下文清楚指出另外的方式。还应明白术语“组成”和/或“包括”，当在该说明书中使用时，确定所述特征、整数、步骤、操作、元件和/或部件的存在，但不排除一个或更多其它的特征、整数、步骤、操作、元件、部件和/或组的存在或添加。在此使用时，术语“和/或”包括相关所列项目的任何及所有组合。

为了彻底理解本发明，将在下列的描述中提出详细的步骤以及详细的结构，以便阐释本发明提出的技术方案。本发明的较佳实施例详细描述如下，然而除了这些详细描述外，本发明还可以具有其他实施方式。

图2是根据本发明一实施例的微波天线结构的天线阵列示意图；图3是根据本发明一实施例的微波天线结构的剖视图；图4是根据本发明一实施例的微波天线结构的天线与射频器件连接示意图。

请参阅图2至图4，在本发明实施例中提供的微波天线结构100包括基板101，在所述基板101的第一侧面(即正面)上形成有多个天线阵列，多个所述天线阵列包括至少2个发射天线阵列(例如发射天线阵列1和2)和多个接收天线阵列(例如接收天线阵列3-10)。

多个所述接收天线阵列沿第一方向延伸，且多个所述接收天线阵列彼此平行且间隔布置。示例性地，在本实施例中，包括8个接收天线阵列，接收天线阵列3-10。当然，在其它实施例中，接收天线阵列的数量也可以根据需要采用其它数量，例如可以为采用4个接收天线阵列，或者16个接收天线阵列。在本文中，多个所述接收天线阵列沿第一方向延伸指的是多个所述接收天线阵列沿第一方向依次布置。

至少2个所述发射天线阵列沿第一方向延伸，且至少2个所述发射天线阵列彼此平行且间隔布置。示例性地，在本实施例中，包括2个发射天线阵列，发射天线阵列1和2。然，在其它实施例中，发射天线阵列的数量也可以根据需要采用其它数量，例如可以为采用3或者4个发射天线阵列。在本文中，至少2个所述发射天线阵列沿第一方向延伸指的是多至少2个所述发射天线阵列沿第一方向依次布置。在本发明实施例中，相邻所述发射天线阵列之间的间距等于n倍相邻所述接收天线阵列之间的间距，其中n为与所述接收天线阵列数量相关的整数。示例性地，在本实施例中，发射天线阵列1和2之间的间距等于8倍的相邻接收天线阵列之间的间距D。相邻接收天线阵列之间的间距D指的是相邻接收天线阵列对应的边之间的距离或相邻接收天线阵列中心之间的距离。以图2所采用的微带天线阵列为例，相邻接收天线阵列之间的间距D指的是相邻接收天线阵列的微带贴片对应边之间的距离或微带贴片中心之间的距离。

本实施例的微波天线结构100采用多个接收天线阵列和至少两个发射天线阵列构成VMIMO天线阵列，因此可以通过时分或者相位调制方式控制发射通道，发射正交信号，并对接收信号进行相干信号处理，实现等效加倍接收天线数量的高精度测角能力，以图2所示为例，参见图1所示原理，其可以实现等效于16个接收天线阵列的测角能力。

进一步地，由于发射天线阵列之间的间距数倍于接收天线阵列之间的间距，为了减小微波天线结构100在测角方向的尺寸，在本实施例中，如图2所示，将至少2个所述发射天线阵列与多个所述接收天线阵列在第二方向上并行布置，所述第二方向与所述第一方向垂直。示例性地，在本发明实施例中，所述第一方向为所述基板的长度方向或宽度方向，以图2所示，第一方向为基板101的宽度方向或纵向。

在本实施例中，发射天线阵列与接收天线阵列并排布置，与发射天线阵列和接收天线阵列布置在同一直线上相比，极大减小雷达在测角方向的尺寸，使雷达具有更好的适装性，可以安装在空间更小的设备中。

在本实施例中，发射天线阵列和接收天线阵列采用微带天线。当然，在其它实施例中，也可以采用其它形式的天线。在本文中，以微带天线为例对发射天线阵列和接收天线阵列的结构进行描述。

如图2所示，每个天线阵列，例如接收天线阵列或发射天线阵列，包括一组彼此电连接的微带贴片单元11。示例性地，在本实施例中，每组所述微带贴片单元11包括8个微带贴片单元11。应当理解，虽然在本实施例中，每组所述微带贴片单元11包括8个微带贴片单元11，但是在本发明的其它实施例中，每组所述微带贴片单元11中包含的微带贴片单元11的数量不限于8个，可以多余8个，例如为12个，也可以少于8个，例如为6个。

如图2所示，在本实施例中，每组微带贴片单元11中各个贴片单元11的大小相同，且均为矩形。示例性地，微带贴片单元11的长度A为3.1mm，宽度B为4.3mm，即微带贴片单元11的尺寸为3.1*4.3mm。相邻两个微带贴片单元11的间距C为7.6mm。相邻两个微带贴片单元11的间距C指的相邻两个微带贴片单元11同一边之间的距离，例如图2中表示为相邻两个微带贴片单元11左侧边之间的距离。

应当理解，微带贴片单元11的大小与微带贴片单元11的辐射能量、介电常数等相关，本实施例公开的尺寸仅是示例性的，在其它实施例中，微带贴片单元11可以采用各种其它合适的尺寸。

进一步地，根据阵列天线理论相邻两个所述接收天线阵列3-10之间的间距D决定了天线结构100的测角范围，相邻两个所述接收天线阵列3-10之间的间距D越小，测角范围越大，但间距过小会造成天线间耦合增大、增益降低、方向图恶化，考虑实际应用在本实施例中，相邻两个所述接收天线阵列3-10之间的间距D为6.0mm～15.0mm。优选地，间距D为6.2mm～12.5mm。更有选地，间距D为6.6mm。其中，当间距D为6.2mm时对应测角范围为正负90度，间距D为6.6mm时对应测角范围为正负70度，间距D为12.5mm时对应测角范围正负30度。其中，测角范围的角度θ＝arcsin(λ/2D)，λ＝C/f，其中C为光速，f＝24.15×10⁹HZ。

如图3所示，基板101包括天线板102、接地板103和两个走线板104，以及设置在天线板102、接地板103和多个走线板104彼此之间的介质板105。所述天线板102、所述接地板103以及多个所述走线板104依次层叠设置。天线阵列形成在天线板102上，天线板102可以通过蚀刻形成在第一介质板105A上的导体贴片形成。接地板103位于所述天线板102的下方，用于与所述天线阵列的地电连接。接地板103与天线板102之间通过第一介质板105A隔离。走线板104位于所述接地板103的下方，用于与射频电路电连接。走线板104与接地板103之间通过第二介质板105B隔离，走线板104之间通过第三介质板105C隔离。示例性地，在本实施例中，射频电路形成在所述基板101的第二侧面(即背面)上，也即形成在第三介质板105C的一侧或图2中最下方的走线板104上。

示例性地，在本实施例中，介质板105的长度为92mm，宽度为87mm，厚度为32mil。介质板105的介电常数为3.6。

应当理解，虽然在本实施例中，基板101包括天线板102、接地板103和两个走线板104，但是本发明不限于此，根据本发明的微波天线结构100，其基板101可以包括一个走线板104，也可以包括三个以上的走线板104，或者还可以不包括走线板104，走线板104数量根据介质板105的大小以及天线和射频电路以及连线的大小确定，如果在一个介质板的表面上即可容纳天线板、射频电路和走线，此时便可不需要设置走线板104，此时，所述射频电路形成在所述基板的第一侧面上。即，在本发明一个实施例中，根据本发明的微波天线结构100，其基板101可以为双层板(天线板加接地板)、三层板(天线板、接地板和一个走线板)、四层板(天线板、接地板和两个走线板)、五层板(天线板、接地板和三个走线板)或六层板(天线板、接地板和四个走线板)等各种结构。

请再次参考图2，微波天线结构100还包括馈电网络，其形成在所述基板101的第一侧面上，所述馈电网络包括分别与每组所述微带贴片单元11电连接的多个微带线12。并且，在本实施例中，如图2所示，所述微带线12与每组所述微带贴片单元11通过串馈方式连接。在本实施例中，接收天线阵列和发射天线阵列的馈电点位于接收天线阵列或发射天线阵列的一侧或中间，例如位于天线阵列中位于一侧或中间的微带线与射频网络进行电连接。应当理解，虽然在本实施例中，接收天线阵列和发射天线阵列直接通过微带线馈电，但是在其它实施例中，也可以通过过孔或馈电探针进行馈电。例如，可以基板101上形成分别与每组所述微带贴片单元11的微带线12电连接的多个过孔或馈电探针，所述馈电网络通过多个所述过孔或馈电探针与射频电路连接，或者，每组所述微带贴片单元11通过耦合馈电方式与射频电路电连接。相应地，在所述基板的第二侧面上还形成有多个微带线，每个所述过孔或馈电探针通过对应的所述微带线连接至所述射频电路。

虽然在本实施例中，每组微带贴片单元采用串馈方式，但是在其它实施例中，也可以采用并馈方式，此时每组所述微带贴片单元中各个微带贴片单元并联练级在微带线上，且所述微带线与每组所述微带贴片单元以垂直方式或倾斜方式连接。

如图4所示，本实施例提供的微波天线结构100还包括与所述馈电网络电连接的射频电路，所述射频电路包括1个发射芯片20和两个接收芯片21，以及与2个所述接收芯片21电连接的功分器22。发射芯片20与发射天线TX1和TX2电连接，接收芯片21与接收天线RX(RX1-8)电连接。在本实施例中，每个接收芯片21分别连接至4个接收天线，即第一接收芯片21与接收天线RX1、RX2、RX3和RX4连接，第二接收芯片21与接收天线RX5、RX6、RX7和RX8连接。功分器22用于接收芯片21接收辐射能量合成一路输出。应当理解，发射芯片20、接收芯片21和功分器22的数量与发射天线和接收天线的数量相关，而不限于图3所示的数量。发射芯片20、接收芯片21和功分器22可以采用各种合适的芯片，例如功分器22可以采用威尔金森功分器。

进一步地，由于目标对雷达电磁波反射强弱与天线极化相关，考虑不同应用环境采取不同的天线极化方式，例如在农田作业环境里很细的横拉电线对农业无人机的威胁更大，此时本实施例提供的微波天线结构100采用水平极化方式，而其他更关注垂直目标的情景本实施例提供的微波天线结构100使用垂直极化方式。

本实施例提供的微波天线结构100由于采用微带阵列天线，其占用空间较小，并且结构相对简单，成本降低，并且可以较大的测角范围、较高测角分辨率，增益、波束宽度、副瓣均能满足实际使用需求。

应当理解，上述仅仅对本发明的微波天线结构进行示例性说明，根据本发明的微波天线结构还可以采用各种类似上述原理的结构。

图5是根据本发明一实施例的微波旋转雷达的示意性剖面图。如图5所示，在本发明实施例中，微波旋转雷达200包括罩体201，在罩体201中设置有固定支架202，在固定支架202上安装有电机，电机包括定子203和转子204，在转子204上安装有旋转支架205，旋转支架205随着所述电机的转子204一起转动；在旋转支架205上安装有微波天线结构206和天线控制器207，微波天线结构206的具体结构如前所述，天线控制器207用于控制微波天线结构206发射和接收微波信号。

进一步地，在某些实施方式中，微波旋转雷达200还包括角度传感器208，角度传感器208用于检测转子204的转动角度。角度传感器208可以是霍尔传感器、电位器和编码器中的一种或几种。可以理解，角度传感器208检测转子204的转动角度，也就是检测微波旋转雷达200的转动角度。使用微波旋转雷达200的装置可根据微波旋转雷达200的转动角度来辅助判断微波信号的发射方向和接收到的微波信号的方向，并进一步地判断障碍物与使用微波旋转雷达200的装置的相对方向。

图6是根据本发明一实施例的可移动平台的示意性框图。虽然可移动平台300被描绘为无人飞行器，但这种描绘并不旨在是限制性的，其可以使用任何合适类型的可移动物体，例如可移动平台300可以为无人机、自动驾驶汽车或地面遥控机器人。

如图6所示，可移动平台300包括机身301和微波旋转雷达200，微波旋转雷达200安装在机身301上。具体地，机身301包括机架302和安装在机架302上的脚架303。机架302可作为可移动平台300的飞行控制系统、处理器、摄像机、照相机等的安装载体。脚架303安装在机架302的下方，微波旋转雷达200安装在脚架303上。脚架303可用于为可移动平台300降落时提供支撑，在一个实施例中，脚架303还可以搭载水箱，并用于通过喷头对植物喷洒农药和肥料等。微波旋转雷达200的结构如前所述，在此不再赘述。

进一步地，可移动平台300还包括自机身301延伸的机臂304，机臂304可用于搭载动力装置305以为可移动平台300提供飞行的动力。搭载动力装置305可以包括旋翼、螺旋桨、桨叶、引擎、电机、轮子、轮轴、磁体或喷嘴中的一种或多种。可移动平台300可以具有一个或多个、两个或更多个、三个或更多个或者四个或更多个搭载动力装置305。动力装置305可以全都是同一类型。备选地，一个或多个动力装置305可以是不同类型的动力装置305。动力装置305可以使用任何合适的装置来安装在可移动平台300上。

尽管这里已经参考附图描述了示例实施例，应理解上述示例实施例仅仅是示例性的，并且不意图将本发明的范围限制于此。本领域普通技术人员可以在其中进行各种改变和修改，而不偏离本发明的范围和精神。所有这些改变和修改意在被包括在所附权利要求所要求的本发明的范围之内。

本领域普通技术人员可以意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、或者计算机软件和电子硬件的结合来实现。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本发明的范围。

在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的设备和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的设备实施例仅仅是示意性的，例如，所述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个设备，或一些特征可以忽略，或不执行。

在此处所提供的说明书中，说明了大量具体细节。然而，能够理解，本发明的实施例可以在没有这些具体细节的情况下实践。在一些实例中，并未详细示出公知的方法、结构和技术，以便不模糊对本说明书的理解。

类似地，应当理解，为了精简本发明并帮助理解各个发明方面中的一个或多个，在对本发明的示例性实施例的描述中，本发明的各个特征有时被一起分组到单个实施例、图、或者对其的描述中。然而，并不应将该本发明的方法解释成反映如下意图：即所要求保护的本发明要求比在每个权利要求中所明确记载的特征更多的特征。更确切地说，如相应的权利要求书所反映的那样，其发明点在于可以用少于某个公开的单个实施例的所有特征的特征来解决相应的技术问题。因此，遵循具体实施方式的权利要求书由此明确地并入该具体实施方式，其中每个权利要求本身都作为本发明的单独实施例。

本领域的技术人员可以理解，除了特征之间相互排斥之外，可以采用任何组合对本说明书(包括伴随的权利要求、摘要和附图)中公开的所有特征以及如此公开的任何方法或者设备的所有过程或单元进行组合。除非另外明确陈述，本说明书(包括伴随的权利要求、摘要和附图)中公开的每个特征可以由提供相同、等同或相似目的替代特征来代替。

此外，本领域的技术人员能够理解，尽管在此所述的一些实施例包括其它实施例中所包括的某些特征而不是其它特征，但是不同实施例的特征的组合意味着处于本发明的范围之内并且形成不同的实施例。例如，在权利要求书中，所要求保护的实施例的任意之一都可以以任意的组合方式来使用。

本发明的各个部件实施例可以以硬件实现，或者以在一个或者多个处理器上运行的软件模块实现，或者以它们的组合实现。本领域的技术人员应当理解，可以在实践中使用微处理器或者数字信号处理器(DSP)来实现根据本发明实施例的一些模块的一些或者全部功能。本发明还可以实现为用于执行这里所描述的方法的一部分或者全部的装置程序(例如，计算机程序和计算机程序产品)。这样的实现本发明的程序可以存储在计算机可读介质上，或者可以具有一个或者多个信号的形式。这样的信号可以从因特网网站上下载得到，或者在载体信号上提供，或者以任何其他形式提供。

应该注意的是上述实施例对本发明进行说明而不是对本发明进行限制，并且本领域技术人员在不脱离所附权利要求的范围的情况下可设计出替换实施例。在权利要求中，不应将位于括号之间的任何参考符号构造成对权利要求的限制。本发明可以借助于包括有若干不同元件的硬件以及借助于适当编程的计算机来实现。在列举了若干装置的单元权利要求中，这些装置中的若干个可以是通过同一个硬件项来具体体现。单词第一、第二、以及第三等的使用不表示任何顺序。可将这些单词解释为名称。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式或对具体实施方式的说明，本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。本发明的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

Claims (70)

1.一种微波天线结构，其特征在于，包括：

基板，在所述基板的第一侧面上形成有多个天线阵列，多个所述天线阵列包括至少2个发射天线阵列和多个接收天线阵列；

多个所述接收天线阵列沿第一方向延伸，且多个所述接收天线阵列彼此平行且间隔布置；

至少2个所述发射天线阵列沿第一方向延伸，且至少2个所述发射天线阵列彼此平行且间隔布置；

其中，至少2个所述发射天线阵列与多个所述接收天线阵列在第二方向上并行布置，所述第二方向与所述第一方向垂直。

2.根据权利要求1所述的微波天线结构，其特征在于，相邻所述发射天线阵列之间的间距等于n倍相邻所述接收天线阵列之间的间距，其中n为与所述接收天线阵列数量相关的整数。

3.根据权利要求1所述的微波天线结构，其特征在于，所述第一方向为所述基板的长度方向或宽度方向。

4.根据权利要求1-3任意一项所述的微波天线结构，其特征在于，多个所述天线阵列采用微带天线，每个所述天线阵列包括一组彼此电连接的微带贴片单元。

5.根据权利要求4所述的微波天线结构，其特征在于，每组所述微带贴片单元中的各个所述微带贴片单元大小彼此相同。

6.根据权利要求4所述的微波天线结构，其特征在于，每组所述微带贴片单元中的各个所述微带贴片单元的面积自对称中心向两侧依次减小。

7.根据权利要求4所述的微波天线结构，其特征在于，所述微带贴片单元的形状为矩形、圆形、半圆形或椭圆。

8.根据权利要求4所述的微波天线结构，其特征在于，每组微带贴片单元包括6个以上的微带贴片单元。

9.根据权利要求1所述的微波天线结构，其特征在于，所述接收天线阵列的数量为4个以上。

10.根据权利要求4所述的微波天线结构，其特征在于，还包括：

馈电网络，其形成在所述基板的第一侧面上，所述馈电网络包括分别与每组所述微带贴片单元电连接的多个微带线。

11.根据权利要求10所述的微波天线结构，其特征在于，所述微带线与每组所述微带贴片单元通过并馈方式连接。

12.根据权利要求10所述的微波天线结构，其特征在于，所述微带线与每组所述微带贴片单元通过串馈方式连接。

13.根据权利要求10所述的微波天线结构，其特征在于，还包括：与所述馈电网络电连接的射频电路，所述射频电路包括至少一个发射芯片和两个接收芯片，以及与两个所述接收芯片电连接的功分器。

14.根据权利要求13所述的微波天线结构，其特征在于，所述射频电路形成在所述基板的第二侧面上。

15.根据权利要求14所述的微波天线结构，其特征在于，在所述基板上还形成有分别与每组所述微带贴片单元的微带线电连接的多个过孔或馈电探针，所述馈电网络通过多个所述过孔或馈电探针与所述射频电路连接。

16.根据权利要求15所述的微波天线结构，其特征在于，在所述基板的第二侧面上还形成有多个微带线，每个所述过孔或馈电探针通过对应的所述微带线连接至所述射频电路。

17.根据权利要求14所述的微波天线结构，其特征在于，每组所述微带贴片单元通过耦合馈电方式与所述射频电路电连接。

18.根据权利要求13所述的微波天线结构，其特征在于，所述射频电路形成在所述基板的第一侧面上。

19.根据权利要求17所述的微波天线结构，其特征在于，每组所述微带贴片单元通过微带线连接至所述射频电路，其中馈电点位于所述天线阵列的一侧或中间的所述微带线上。

20.根据权利要求11所述的微波天线结构，其特征在于，所述微带线与每组所述微带贴片单元以垂直方式或倾斜方式连接。

21.根据权利要求1所述的微波天线结构，其特征在于，所述基板为双层板、三层板、四层板、五层板或六层板。

22.根据权利要求1所述的微波天线结构，其特征在于，所述基板包括：

天线板，所述天线阵列形成在所述天线板上；

接地板，位于所述天线板的下方，用于与所述天线阵列的地电连接；以及

多个走线板，位于所述接地板的下方，用于与射频电路电连接，

其中，所述天线板、所述接地板以及多个所述走线板依次层叠设置。

23.根据权利要求1所述的微波天线结构，其特征在于，所述天线阵列采用水平极化方式或垂直极化方式。

24.一种微波旋转雷达，其特征在于，包括：

固定支架；

电机，安装在所述固定支架上；

旋转支架，安装在所述电机的转子上，并且随着所述电机的转子一起转动；以及

安装在所述旋转支架上的微波天线结构，

所述微波天线结构包括：

基板，在所述基板的第一侧面上形成有多个天线阵列，多个所述天线阵列包括至少2个发射天线阵列和多个接收天线阵列；

多个所述接收天线阵列沿第一方向延伸，且多个所述接收天线阵列彼此平行且间隔布置；

至少2个所述发射天线阵列沿第一方向延伸，且至少2个所述发射天线阵列彼此平行且间隔布置；

其中，至少2个所述发射天线阵列与多个所述接收天线阵列在第二方向上并行布置，所述第二方向与所述第一方向垂直。

25.根据权利要求24所述的微波旋转雷达，其特征在于，相邻所述发射天线阵列之间的间距等于n倍相邻所述接收天线阵列之间的间距，其中n为与所述接收天线阵列数量相关的整数。

26.根据权利要求24所述的微波旋转雷达，其特征在于，所述第一方向为所述基板的长度方向或宽度方向。

27.根据权利要求24-26任意一项所述的微波旋转雷达，其特征在于，多个所述天线阵列采用微带天线，每个所述天线阵列包括一组彼此电连接的微带贴片单元。

28.根据权利要求27所述的微波旋转雷达，其特征在于，每组所述微带贴片单元中的各个所述微带贴片单元大小彼此相同。

29.根据权利要求27所述的微波旋转雷达，其特征在于，每组所述微带贴片单元中的各个所述微带贴片单元的面积自对称中心向两侧依次减小。

30.根据权利要求27所述的微波旋转雷达，其特征在于，所述微带贴片单元的形状为矩形、圆形、半圆形或椭圆。

31.根据权利要求27所述的微波旋转雷达，其特征在于，每组微带贴片单元包括6个以上的微带贴片单元。

32.根据权利要求24所述的微波旋转雷达，其特征在于，所述接收天线阵列的数量为4个以上。

33.根据权利要求27所述的微波旋转雷达，其特征在于，还包括：

馈电网络，其形成在所述基板的第一侧面上，所述馈电网络包括分别与每组所述微带贴片单元电连接的多个微带线。

34.根据权利要求33所述的微波旋转雷达，其特征在于，所述微带线与每组所述微带贴片单元通过并馈方式连接。

35.根据权利要求33所述的微波旋转雷达，其特征在于，所述微带线与每组所述微带贴片单元通过串馈方式连接。

36.根据权利要求33所述的微波旋转雷达，其特征在于，还包括：与所述馈电网络电连接的射频电路，所述射频电路包括至少一个发射芯片和两个接收芯片，以及与两个所述接收芯片电连接的功分器。

37.根据权利要求36所述的微波旋转雷达，其特征在于，所述射频电路形成在所述基板的第二侧面上。

38.根据权利要求37所述的微波旋转雷达，其特征在于，在所述基板上还形成有分别与每组所述微带贴片单元的微带线电连接的多个过孔或馈电探针，所述馈电网络通过多个所述过孔或馈电探针与所述射频电路连接。

39.根据权利要求38所述的微波旋转雷达，其特征在于，在所述基板的第二侧面上还形成有多个微带线，每个所述过孔或馈电探针通过对应的所述微带线连接至所述射频电路。

40.根据权利要求37所述的微波旋转雷达，其特征在于，每组所述微带贴片单元通过耦合馈电方式与所述射频电路电连接。

41.根据权利要求36所述的微波旋转雷达，其特征在于，所述射频电路形成在所述基板的第一侧面上。

42.根据权利要求40所述的微波旋转雷达，其特征在于，每组所述微带贴片单元通过微带线连接至所述射频电路，其中馈电点位于所述天线阵列的一侧或中间的所述微带线上。

43.根据权利要求34所述的微波旋转雷达，其特征在于，所述微带线与每组所述微带贴片单元以垂直方式或倾斜方式连接。

44.根据权利要求24所述的微波旋转雷达，其特征在于，所述基板为双层板、三层板、四层板、五层板或六层板。

45.根据权利要求24所述的微波旋转雷达，其特征在于，所述基板包括：

天线板，所述天线阵列形成在所述天线板上；

接地板，位于所述天线板的下方，用于与所述天线阵列的地电连接；以及

多个走线板，位于所述接地板的下方，用于与射频电路电连接，

其中，所述天线板、所述接地板以及多个所述走线板依次层叠设置。

46.根据权利要求24所述的微波旋转雷达，其特征在于，所述天线阵列采用水平极化方式或垂直极化方式。

47.一种可移动平台，其特征在于，包括：

机身；

动力装置，安装在所述机身上，并且为所述机身提供移动动力；以及

安装在所述机身上微波旋转雷达，

所述微波旋转雷达包括：

固定支架；

电机，安装在所述固定支架上；

旋转支架，安装在所述电机的转子上，并且随着所述电机的转子一起转动；以及

安装在所述旋转支架上的微波天线结构，

所述微波天线结构包括：

基板，在所述基板的第一侧面上形成有多个天线阵列，多个所述天线阵列包括至少2个发射天线阵列和多个接收天线阵列；

多个所述接收天线阵列沿第一方向延伸，且多个所述接收天线阵列彼此平行且间隔布置；

至少2个所述发射天线阵列沿第一方向延伸，且至少2个所述发射天线阵列彼此平行且间隔布置；

其中，至少2个所述发射天线阵列与多个所述接收天线阵列在第二方向上并行布置，所述第二方向与所述第一方向垂直。

48.根据权利要求47所述的可移动平台，其特征在于，相邻所述发射天线阵列之间的间距等于n倍相邻所述接收天线阵列之间的间距，其中n为与所述接收天线阵列数量相关的整数。

49.根据权利要求47所述的可移动平台，其特征在于，所述第一方向为所述基板的长度方向或宽度方向。

50.根据权利要求47-49任意一项所述的可移动平台，其特征在于，多个所述天线阵列采用微带天线，每个所述天线阵列包括一组彼此电连接的微带贴片单元。

51.根据权利要求50所述的可移动平台，其特征在于，每组所述微带贴片单元中的各个所述微带贴片单元大小彼此相同。

52.根据权利要求50所述的可移动平台，其特征在于，每组所述微带贴片单元中的各个所述微带贴片单元的面积自对称中心向两侧依次减小。

53.根据权利要求50所述的可移动平台，其特征在于，所述微带贴片单元的形状为矩形、圆形、半圆形或椭圆。

54.根据权利要求50所述的可移动平台，其特征在于，每组微带贴片单元包括6个以上的微带贴片单元。

55.根据权利要求47所述的可移动平台，其特征在于，所述接收天线阵列的数量为4个以上。

56.根据权利要求50所述的可移动平台，其特征在于，还包括：

馈电网络，其形成在所述基板的第一侧面上，所述馈电网络包括分别与每组所述微带贴片单元电连接的多个微带线。

57.根据权利要求56所述的可移动平台，其特征在于，所述微带线与每组所述微带贴片单元通过并馈方式连接。

58.根据权利要求56所述的可移动平台，其特征在于，所述微带线与每组所述微带贴片单元通过串馈方式连接。

59.根据权利要求56所述的可移动平台，其特征在于，还包括：与所述馈电网络电连接的射频电路，所述射频电路包括至少一个发射芯片和两个接收芯片，以及与两个所述接收芯片电连接的功分器。

60.根据权利要求59所述的可移动平台，其特征在于，所述射频电路形成在所述基板的第二侧面上。

61.根据权利要求60所述的可移动平台，其特征在于，在所述基板上还形成有分别与每组所述微带贴片单元的微带线电连接的多个过孔或馈电探针，所述馈电网络通过多个所述过孔或馈电探针与所述射频电路连接。

62.根据权利要求61所述的可移动平台，其特征在于，在所述基板的第二侧面上还形成有多个微带线，每个所述过孔或馈电探针通过对应的所述微带线连接至所述射频电路。

63.根据权利要求60所述的可移动平台，其特征在于，每组所述微带贴片单元通过耦合馈电方式与所述射频电路电连接。

64.根据权利要求59所述的可移动平台，其特征在于，所述射频电路形成在所述基板的第一侧面上。

65.根据权利要求63所述的可移动平台，其特征在于，每组所述微带贴片单元通过微带线连接至所述射频电路，其中馈电点位于所述天线阵列的一侧或中间的所述微带线上。

66.根据权利要求57所述的可移动平台，其特征在于，所述微带线与每组所述微带贴片单元以垂直方式或倾斜方式连接。

67.根据权利要求47所述的可移动平台，其特征在于，所述基板为双层板、三层板、四层板、五层板或六层板。

68.根据权利要求47所述的可移动平台，其特征在于，所述基板包括：

天线板，所述天线阵列形成在所述天线板上；

接地板，位于所述天线板的下方，用于与所述天线阵列的地电连接；以及

多个走线板，位于所述接地板的下方，用于与射频电路电连接，

其中，所述天线板、所述接地板以及多个所述走线板依次层叠设置。

69.根据权利要求47所述的可移动平台，其特征在于，所述天线阵列采用水平极化方式或垂直极化方式。

70.根据权利要求47所述的可移动平台，其特征在于，所述可移动平台为无人机、自动驾驶汽车或地面遥控机器人。

Images