CN112731298A - 天线装置及雷达装置 - Google Patents

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谢倩倩
王绍龙
夏寒
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Nanjing Hawkeye Electronic Technology Co Ltd
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Nanjing Hawkeye Electronic Technology Co Ltd
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    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
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    • G01S7/02—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00 of systems according to group G01S13/00

Abstract

本发明公开了一种天线装置及雷达装置。所述天线装置包括：至少一天线单元；功分器，所述至少一天线单元连接至所述功分器；每一所述天线单元均包括多个微带贴片天线，且每一所述微带贴片的宽度各不相同。本发明通过设计符合雷达装置探测距离需求的天线装置，以使雷达装置的探测距离能够满足天线方向波束图要求。

Description

天线装置及雷达装置
技术领域
本发明涉及天线技术领域，尤其涉及一种天线装置及雷达装置。
背景技术
前向雷达为了形成特有的场视角(Field of view，简称FOV)，即前向雷正前方有较远的探测距离，且大角度又能进行行人检测。对于天线来说，由于本身的工作机制，在增益较高时，波束宽度一般就会很窄，显然传统的天线无法满足前向雷达的工作FOV。为了实现前向雷达的探测要求，需设计多种形式天线，进行波束进行合成。目前国内外的汽车雷达设计普遍采用将发射天线设计成高增益的天线或宽波束的天线。若两种天线同时工作，能够实现前向雷达有较远的探测距离，同时大角度的增益不至于太低。
发明内容
本发明实施例提供一种天线装置及雷达装置，有效解决前向雷达高探测距离同时宽的探测角度的问题。
根据本发明的一方面，本发明一实施例提供一种天线装置，至少一天线单元；功分器，所述至少一天线单元连接至所述功分器；每一所述天线单元包括多个微带贴片天线，每一所述微带贴片天线包括多个天线阵列，每一所述天线阵列包含多个微带贴片，且每一所述微带贴片的宽度的宽度各不相同。
进一步地，每一所述天线单元的天线方向波束图具有三个顶点，所述三个顶点用于表示所述天线单元的探测距离，且所述三个顶点中的位于中间顶点的增益大于剩余顶点的增益。
进一步地，每一所述微带贴片天线的方向图矢量叠加后与所述天线的天线方向波束图相匹配。
进一步地，每一所述天线阵列均具有相同数量的微带贴片。
进一步地，每一所述微带贴片天线的增益满足等式：
Figure BDA0002841050980000021
Figure BDA0002841050980000022
其中Pt为发射机的功率，Pr为接收机的功率，G为发射增，σ为目标处的面积，R为目标距离。
进一步地，所述微带贴片的形状为矩形。
进一步地，所述微带贴片呈阵列分布。
进一步地，所述天线单元为串馈微带天线。
根据本发明的另一方面，本发明实施例提供一种雷达装置，所述雷达装置包括本发明实施例所提供的天线装置。
本发明的优点在于，通过设计符合雷达装置探测距离需求的天线装置，以使雷达装置的探测距离能够满足天线方向波束图要求。
附图说明
下面结合附图，通过对本发明的具体实施方式详细描述，将使本发明的技术方案及其它有益效果显而易见。
图1为本发明一实施例提供的一种天线装置结构示意图。
图2为本发明一实施例提供的天线方向波束图。
图3为本发明一实施例提供的一种雷达装置的示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接或可以相互通讯；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。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发明中的具体含义。在本实施例中，所述模拟显示屏触摸单元与所述头部追踪单元连接，用于获取所述显示设备中的感应光标的移动路径。
如图1所示，为本发明一实施例提供的天线装置结构示意图。该天线装置包括：至少一天线单元100及功分器10。
在本实施例中，所述天线单元100为串馈微带天线。
所述至少一天线单元100连接至所述功分器10，其中所述每一所述天线单元100包括多个微带贴片天线20，且每一所述微带贴片天线20的微带贴片21的宽度各不相同。
功分器输10出端口能量分配比例为1：4：8：4：1，相位分布为0：20：310：20：0。
如图2所示，为本发明一实施例提供的天线方向波束图。
每一所述天线单元100的天线方向波束图具有三个顶点分别为A点、B点和C点，所述三个顶点用于表示所述天线单元100的探测距离。所述三个顶点中的位于中间顶点的增益大于剩余顶点的增益。即A点的增益大于B点和C点的增益。如此设置，使得天线单元100在道路中间的有较远的探测距离的同时，由于B点与C点的增益也较高，因此天线单元100在道路两侧也具备探测行人的能力。
每一所述微带贴片天线20的方向图矢量叠加后与所述天线的天线方向波束图相匹配，从而使得雷达装置探测距离满足天线方向波束图的要求。
具体地，每一所述天线单元100的增益满足等式：
Figure BDA0002841050980000031
其中Pt为发射机的功率，Pr为接收机的功率，G为发射增，σ为目标处的面积，R为目标距离。
在一实施例中，所述微带贴片天线20的数量为六个。在其他部分实施例中，所述微带贴片天线20的数量也可以为两个、三个、四个、五个或偶数个。
所述微带贴片21的形状为矩形，从端口方向观察，矩形的长边可以确定天线工作的中心频点，矩形的宽边可以确定端口的阻抗匹配。在其他实施例中，所述微带贴片21的形状不限于矩形，还可以为圆形、三角形或菱形等等。
每一所述微带贴片天线20均具有相同数量的微带贴片21，所述微带贴片21呈阵列分布。如此设置，保证了多个微带贴片天线20之间具有相同的物理参数。天线单元100的辐射振元数量是根据俯仰面指标而确定的。一般而言，对于微带贴片21天线，其贴片数量与俯仰面3dB波束宽度的关系为：
Figure BDA0002841050980000042
其中，HP为俯仰面3dB波束宽度，λ为微带贴片21天线的波长，N为贴片数量，d为辐射振元的中心间距。
信号经过一个周期时，相位改变360°，步进前进一个λ。当信号在介质中传播时，此时的波长会有所改变，改变关系为：
Figure BDA0002841050980000043
其中λg为介质波长，λ为空气波长，εr为介质的介电常数。因此，信号经过的路径长度每增加λg，则相位就会发生改变。根据正比关系，若需要获得输出端口的某一个相位，只需要控制信号经过路径的长度即可。
微带贴片21天线的阻抗值Z0与线宽W、线厚度t、介质厚度h、介电常数εr有如下关系：
Figure BDA0002841050980000044
当线宽越窄时，则阻抗越大。为了简化计算，目前可以通过使用软件来计算阻抗值，例如:linecalc，txline,Si9000等。
本发明的优点在于，通过设计符合雷达装置探测距离需求的天线装置，以使雷达装置的探测距离能够满足天线方向波束图要求。
参阅图3，本发明实施例还提供一种雷达装置1000，所述雷达装置包括：收发装置200及数据传输装置300，收发装置200包括上述实施例所述的天线装置。其中天线装置可以包括多个天线单元100，所述雷达装置可以应用于各种交通工具中，以使得交通工具的定位更加精准。
以上各个操作的具体实施可参见前面的实施例，在此不再赘述。
综上所述，虽然本发明已以优选实施例揭露如上，但上述优选实施例并非用以限制本发明，本领域的普通技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，均可作各种更动与润饰，因此本发明的保护范围以权利要求界定的范围为准。

Claims (9)

1.一种天线装置，其特征在于，包括：
至少一天线单元；
功分器，所述至少一天线单元连接至所述功分器；
每一所述天线单元包括多个微带贴片天线，每一所述微带贴片天线包括多个天线阵列，每一所述天线阵列包含多个微带贴片，且每一所述微带贴片的宽度的宽度各不相同。
2.根据权利要求1所述的天线装置，其特征在于，每一所述天线单元的天线方向波束图具有三个顶点，所述三个顶点用于表示所述天线单元的探测距离，且所述三个顶点中的位于中间顶点的增益大于剩余顶点的增益。
3.根据权利要求2所述的天线装置，其特征在于，每一所述微带贴片天线的方向图矢量叠加后与所述天线单元的天线方向波束图相匹配。
4.根据权利要求1所述的天线装置，其特征在于，每一所述天线阵列均具有相同数量的微带贴片。
5.根据权利要求1所述的天线装置，其特征在于，每一所述天线单元的增益满足等式：
Figure FDA0002841050970000011
其中Pt为发射机的功率，Pr为接收机的功率，G为发射增，σ为目标处的面积，R为目标距离。
6.根据权利要求1所述的天线装置，其特征在于，所述微带贴片的形状为矩形。
7.根据权利要求1所述的天线装置，其特征在于，所述微带贴片呈阵列分布。
8.根据权利要求1所述的天线装置，其特征在于，所述天线单元为串馈微带天线。
9.一种雷达装置，其特征在于，包括权利要求1至8任意一项所述的天线装置。
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