CN113169448A - 天线阵列、雷达和可移动平台 - Google Patents

Abstract

一种天线阵列(100)，包括：天线基板(101)，包括多个阵元(111)的辐射单元(110)，其中，多个阵元(111)中位于端部的阵元(111’)连接短路节点(10)；接地层(102)开设有缝隙(1021)；馈电单元(120)通过缝隙(1021)将能量耦合到辐射单元(110)的中部。本申请能够抑制天线旁瓣水平，还提供了雷达和可移动平台。

Description

天线阵列、雷达和可移动平台

技术领域

本申请涉及天线技术领域，尤其涉及一种天线阵列、雷达和可移动平台。

背景技术

毫米波雷达，是工作在毫米波波段(millimeter wave)探测的雷达。毫米波的波长介于厘米波和光波之间，穿透雾、烟、灰尘的能力强，具有全天候、全天时的特点。

现有技术中，考虑到加工便利性和生产良率，毫米波天线的设计基本采用驻波型天线阵列，例如微带贴片天线阵列。微带贴片天线阵列具有边缘电场效应，会导致整体天线方向图旁瓣的抬升，在诸如雷达探测等应用场景，会增加多方向干扰的引入。

发明内容

基于此，本申请提供了一种天线阵列、雷达和可移动平台，能够抑制天线方向图旁瓣的抬升。

根据本申请的第一方面，本申请提供了一种天线阵列，包括：

天线基板，所述天线基板具有相背的第一表面和第二表面；

辐射单元，所述辐射单元设置于所述第一表面，所述辐射单元包括多个阵元，所述多个阵元中位于端部的阵元连接短路节点；

接地层，所述接地层设置于所述第二表面，所述接地层开设有缝隙；

馈电单元，所述馈电单元通过所述缝隙将能量耦合到所述辐射单元的中部。

根据本申请的第二方面，本申请提供了一种雷达。所述雷达包括电源和前述的天线阵列，所述电源用于向所述天线阵列供电。

根据本申请的第三方面，本申请提供了一种可移动平台，所述可移动平台包括机身和前述的雷达，所述雷达设置在所述可移动平台的机身上。

本申请实施例提供了一种天线阵列、雷达和可移动平台，通过在辐射单元的多个阵元中位于端部的阵元连接短路节点，抑制辐射单元的末端沿着辐射单元纵向上电场分量的传播，使得天线阵列在工作的带宽内满足低旁瓣要求；通过接地层上的缝隙耦合激励辐射单元的中部，产生辐射单元两侧阵元的同相位激励，可以实现在宽带内的高波束稳定，相位中心稳定的天线阵列。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本申请实施例提供的天线阵列辐射面的结构示意图；

图2是图1中天线阵列的示意性剖视图；

图3是一实施方式中天线阵列的结构示意图；

图4是图3中天线阵列电场分量传播的示意图；

图5是图1中天线阵列电场分量传播的示意图；

图6是一实施方式中短路节点的结构示意图；

图7是一实施方式中天线阵列的结构示意图；

图8是另一实施方式中短路节点的结构示意图；

图9是一实施方式中天线阵列的结构示意图；

图10是图9中馈电单元的结构示意图；

图11是本申请实施例的天线阵列的俯仰面方向图的示意图；

图12是本申请实施例提供的雷达的结构示意图。

附图标记说明：

100、天线阵列；101、天线基板；1011、第一表面；1012、第二表面；102、接地层；1021、缝隙；102’、第一接地层；1021’、第一缝隙；101’、第一天线基板；103、第二天线基板；104、第二接地层；1041、第二缝隙；110、辐射单元；111、阵元；112、第一微带线；111’、端部的阵元；113、第二微带线；120、馈电单元；121、基片集成波导；122、第三微带线；123、第一贴片；124、第二贴片；1241、第二凹槽；125、第二金属通孔；130、电场分量；10、短路节点；11、第一金属通孔；12、开路微带线；

200、天线阵列；201、辐射单元；202、天线基板；210、电场分量；

1000、雷达；1100、电源；100、天线阵列。

具体实施方式

下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

还应当理解，在此本申请说明书中所使用的术语仅仅是出于描述特定实施例的目的而并不意在限制本申请。如在本申请说明书和所附权利要求书中所使用的那样，除非上下文清楚地指明其它情况，否则单数形式的“一”、“一个”及“该”意在包括复数形式。

还应当进一步理解，在本申请说明书和所附权利要求书中使用的术语“和/或”是指相关联列出的项中的一个或多个的任何组合以及所有可能组合，并且包括这些组合。

毫米波雷达系统所处的工作环境是多散射源，其中地面产生的地杂波信号极大的影响有用雷达信号的接收，因此对天线部分提出了高旁瓣抑制的要求。基于此，本申请实施例提供一种天线阵列、雷达和可移动平台。下面结合附图，对本申请的一些实施方式作详细说明。在不冲突的情况下，下述的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

本申请实施例提供一种天线阵列100，如图1所示为一实施方式中天线阵列100用于辐射能量的一侧的示意图，如图2所示为一实施方式中天线阵列100的示意性剖视图。

如图1和图2所示，天线阵列100包括天线基板101、辐射单元110、接地层102和馈电单元120。天线基板101具有相背的第一表面1011和第二表面1012，辐射单元110设置于第一表面1011，辐射单元110包括多个阵元111，多个阵元111中位于端部的阵元111’连接短路节点10，接地层102设置于第二表面1012，接地层102开设有缝隙1021，馈电单元120通过缝隙1021将能量耦合到辐射单元110的中部。

如图3和图4所示，为没有将端部的阵元连接短路节点的天线阵列的示例。如图3所示，天线阵列200的辐射单元201通过PCB工艺刻蚀在天线基板202的上表面。天线基板202可以为适合毫米波电磁信号低损耗传播的高频介质板材。天线基板202的下表面铺有铜层，作为辐射单元201的参考地。

本申请的发明人发现，由于在毫米波频段，例如76GHz至81GHz，最短波长为3.7mm，与PCB厚度尺寸相比拟。采用PCB工艺的天线激励起表面波，容易在介质基板和空气界面传播，会对天线方向图产生诸如旁瓣抬升等不利影响。

如图4所示为辐射单元201末端电场的传播示意图。微带贴片天线具有边缘电场效应，会导致位于辐射单元201末端的贴片天线产生传播方向为沿着天线阵列200纵向的电场分量210，该电场分量210存在于空气与天线基板202界面附近传播，作为远场天线方向图的源，并影响天线阵列200俯仰面方向图旁瓣的分布。

针对该发现，本申请的发明人对天线阵列进行了改进，以抑制天线方向图旁瓣的抬升。

如图2所示，天线基板101具有相背的第一表面1011和第二表面1012，具体的，辐射单元110设置于第一表面1011，接地层102设置于第二表面1012。

示例性的，辐射单元110可以粘接在天线基板101的第一表面1011，或者通过刻蚀的方法设置在天线基板101的第一表面1011。接地层102为金属材质，例如铜箔、铝箔、银箔等。

如图1所示，辐射单元110包括多个阵元111。在一些实施方式中，阵元111为辐射贴片，如图1所示，多个辐射贴片之间通过第一微带线112依次连接。辐射单元110采用微带贴片结构的形式，从中部向两端逐级辐射，可以保证在宽带范围内波束指向稳定在法向点，稳定性好。

示例性的，第一微带线112上可以设有阻抗匹配结构(图中未示出)，阻抗匹配结构呈多边形的形状。阻抗匹配结构用于调节阻抗匹配，以使辐射单元110辐射的能量满足预设带宽。阻抗匹配结构为片状，整体延伸平面与阵元111的平面平行。在天线基板101的正投影中，阻抗匹配结构的形状可以为三角形、四边形、五边形、六边形等。

如图2所示，接地层102开设有缝隙1021，馈电单元120通过缝隙1021将能量耦合到辐射单元110的中部。

示例性的，可以将发射机传导来的功率信号通过缝隙1021与辐射单元110的中部的电流耦合作用，进一步向辐射单元110的两侧传导，进而激励辐射单元110辐射工作。

示例性的，可以将辐射单元110接收到的电磁信号，通过辐射单元110的中部与缝隙1021的电流耦合作用，向接收机端口传导。

馈电单元120的能量通过缝隙1021耦合的方式传播到接地层102开设的缝隙1021，缝隙1021再通过耦合的方式将能量传播到辐射单元110的中部，再通过辐射单元110将能量以电磁波形式向空间辐射。

示例性的，辐射单元110的中部可以包括第一微带线112，也可以包括辐射贴片。可以理解的，馈电单元120可以通过缝隙1021将能量耦合到辐射单元110中部的第一微带线112，或者馈电单元120通过缝隙1021将能量耦合到辐射单元110中部的辐射贴片。缝隙1021耦合以及从辐射单元110中部馈电的馈电结构，可以使得该天线阵列100具有较宽的工作带宽，并且在宽带内满足增益平坦度好、波束指向稳定的要求。

示例性的，缝隙1021可以为矩形、H形、哑铃形、蝴蝶结形、沙漏形的任意一种。

示例性的，缝隙1021的长度方向与辐射单元110的长度方向相互垂直。可以理解的是，在实际产品上，由于制造公差等原因，允许缝隙1021的长度方向与辐射单元110的长度方向之间的夹角稍有浮动，例如，夹角在85°至95°时，亦可认为缝隙1021的长度方向与辐射单元110的长度方向相互垂直。通过设置缝隙1021的长度方向与辐射单元110的长度方向相互垂直，使得缝隙1021能够更好的与辐射单元110的中部，如辐射单元110中部的第一微带线112耦合而传播能量。

在一些实施方式中，如图2所示，前述的天线基板101为第一天线基板101’，天线阵列100还包括第二天线基板103。接地层102设置于第一天线基板101’和第二天线基板103之间，馈电单元120设置于第二天线基板103。

示例性的，第一天线基板101’、第二天线基板103可以为层压板，例如天线基板101的材质为高频低损耗材料，如Rogers Ro4835，Rogers Ro3003等。

上述各层的材质选择是根据用途划分，第一天线基板101’作为辐射单元110的承载基础，一方面用于给予辐射单元110足够的支撑，另一方面，用于隔离辐射单元110和接地层102，使得缝隙1021能够和辐射单元110产生耦合；第二天线基板103作为馈电单元120的承载基础，一方面用于给予馈电单元120足够的支撑，另一方面，用于隔离馈电单元120和接地层102，使得缝隙1021能够和馈电单元120产生耦合，因此第一天线基板101’、第二天线基板103可以选择高频低损耗材料，降低能量损耗，可提升耦合效率。

示例性的，馈电单元120设置于第二天线基板103远离辐射单元110的一侧。通过背馈方式可以减少馈电单元120上的馈电过程对辐射单元110的电磁干扰，可以保证在宽带范围内波束指向稳定在法向点，稳定性好。

如图1和图5所示，多个阵元111中位于端部的阵元111’连接短路节点10。

示例性的，如图1和图6所示，多个辐射贴片中位于端部的辐射贴片通过第二微带线113连接短路节点10。

示例性的，短路节点10处的阻抗为0，或者短路节点10处的等效阻抗为0。如图5展示了辐射单元110末端电场的传播示意图。在辐射单元110的末端处，最后一级阵元111的表面电流向短路节点10位置传导，并形成电流驻波点，也是电流波的反射点，并不影响辐射单元110的驻波电流分布，也在各个阵元111的中心形成电流波腹点。通过在端部的阵元111’连接短路节点10，可以抑制辐射单元110的末端沿着辐射单元110纵向上电场分量130的传播，抑制形成俯仰面方向图旁瓣区域的部分源分量。

示例性的，如图1所示，多个辐射贴片中位于端部的辐射贴片有两个，每个位于端部的辐射贴片分别连接对应的短路节点10。从而可以抑制天线阵列100两端的天线方向图旁瓣的抬升。

示例性的，如图1所示，辐射单元110呈中心对称的结构。例如，辐射单元110呈相对中部的第一微带线112对称的结构，或者辐射单元110呈相对中部的辐射贴片对称的结构。对称的辐射单元110，使得能量以相同的形式从中部向两侧的辐射贴片上进行辐射，得到的天线方向图呈对称结构，波束在宽带范围内稳定指向法向点。

示例性的，如图1所示，多个阵元111的大小从中部到端部逐渐减小。多个阵元111呈渐变结构时，可以满足在各个阵元111上的能量分布更优，旁瓣更低。由于辐射单元110的中部的能量向两端辐射过程中，能量是逐级衰减的，越往两端传输，能量越弱，因此，设置渐变结构可使得每个阵元111的能量分布更合理。具体的，从辐射单元110的中部向两端排列的多个阵元111的结构逐渐减小。

示例性的，多个阵元111结构也可以相同。多个阵元111结构相同时，辐射单元110便于加工。

在一些实施方式中，多个阵元111中位于端部的阵元111’的中心与短路节点10的中心之间的距离与天线阵列100的介质波长有关，介质波长是根据天线阵列100的中心频率和天线基板101的介电常数确定的。

如图6所示，L表示端部的阵元111’的中心与短路节点10的中心之间的距离。

示例性的，多个阵元111中位于端部的阵元111’的中心与短路节点10的中心之间的距离为二分之一的介质波长的整数倍。

如图6所示，来自前级辐射贴片的电磁信号，依次激励第一微带线112、辐射贴片。依据天线理论，当该天线谐振在工作频段时，阵元111的中心位置处为内场电场的零点位置，阵元111的边缘位置处为电场波波峰点，电场的零点位置和电场波波峰点两者间距为四分之一的介质波长。通过将位于端部的阵元111’的中心与短路节点10的中心之间的距离设置为二分之一的介质波长的整数倍，可以降低或消除短路节点10对辐射单元110的驻波分布形态的影响。

可以理解的，通过短路节点10的频率稳定性，能够使得辐射单元110上不易产生随频变产生的相位恶化，达到宽带内天线实现低旁瓣的目的。

在一些实施方式中，如图6和图7所示，短路节点10通过开设于天线基板101的第一金属通孔11连接接地层102。通过将短路节点10连接至接地层102，将短路节点10处的阻抗置为0。可以在辐射单元110的末端的形成较为稳定的短路点位置，使得阵元111的相位分布在宽带内保持稳定。可以通过表面印刷工艺实现第一金属通孔11将短路节点10接接地层102，工艺简单成本低。

在另一些实施方式中，如图8所示，短路节点10连接开路微带线12，开路微带线12的长度为四分之一的介质波长。开路微带线12又可称为短路变换枝节。可以通过表面印刷工艺在第一表面1011设置开路微带线12，工艺简单成本低。

如图8所示，来自前级辐射贴片的电磁信号，依次激励第一微带线112、辐射贴片。L2表示开路微带线12的长度，L1表示端部的阵元111’的中心与短路节点10的中心之间的距离。在射频微带电路中，四分之一波长的开路微带线12在谐振频率处可以等效为短路接地，通过开路微带线12可以使短路节点10处的等效阻抗为0。可以在辐射单元110的末端的形成较为稳定的短路点位置，使得阵元111的相位分布在宽带内保持稳定。

L1可以为二分之一的介质波长的整数倍，依据天线理论，当该天线谐振在工作频段时，阵元111的中心位置处为内场电场的零点位置，阵元111的边缘位置处为电场波波峰点，电场的零点位置和电场波波峰点两者间距为四分之一的介质波长。通过将位于端部的阵元111’的中心与短路节点10的中心之间的距离设置为二分之一的介质波长的整数倍，可以降低或消除短路节点10对辐射单元110的驻波分布形态的影响。

在一些实施方式中，如图2和图7所示，馈电单元120包括基片集成波导121(Substrate integrated waveguide，SIW)，基片集成波导121设置于第二天线基板103，基片集成波导121的一侧与缝隙1021的位置对应。

示例性的，基片集成波导121包括围绕缝隙1021设置的多个金属通孔，这些金属通孔链接接地层102，以将能量限制在金属通孔和接地层102之间传输以通过接地层102上的缝隙1021耦合至辐射单元110，可实现高性能的毫米波平面电路，减小天线阵列100的体积。

示例性的，基片集成波导121的延伸方向与辐射单元110的长度方向平行。可以提高辐射单元110和馈电单元120的耦合效率。

在一些实施方式中，如图9和图10所示，馈电单元120包括第三微带线122，第三微带线122设置于第二天线基板103的与接地层102相背的表面，第三微带线122的一侧与缝隙1021的位置对应。第三微带线122的能量可以经缝隙1021耦合至辐射单元110。

示例性的，第三微带线122的延伸方向与辐射单元110的长度方向平行，换而言之，第三微带线122的延伸方向与缝隙1021的长度方向相互垂直，实现缝隙1021耦合，可以提高辐射单元110和馈电单元120的耦合效率。

示例性的，如图9和图10所示，馈电单元120包括第一贴片123和第二贴片124，第一贴片123设置于第一表面1011并围合辐射单元110的中部，第二贴片124开设有第二凹槽1241，第三微带线122伸入第二凹槽1241内，并与第二凹槽1241的内壁具有间隔，第一贴片123通过多个第二金属通孔125连接第二贴片124，以形成等效波导结构。通过构成等效波导结构，可以使得能量在该等效波导结构中传输，减少衰减。设置第二凹槽1241包围第三微带线122，可以避免第三微带线122的能量向两侧辐射，降低能量的损耗，使得耦合到缝隙1021的能量更多。

示例性的，第三微带线122的结构可以为长条状，并且在能量流动的前端位置可设置宽度更宽，可进行阻抗匹配。第三微带线122的能量流动的前端可以用于耦合辐射单元110接收的能量，能量在第三微带线122流动并在能量流动的末端将能量传输给射频芯片；或者第三微带线122的能量流动的前端用于接收射频芯片的能量，能量在第三微带线122流动并在能量流动的末端将能量经缝隙1021耦合至辐射单元110。

其他一些实施方式中，将能量耦合到缝隙1021的结构不限于微带线结构和基片集成波导121，还可以采用共面波导形式(GCPW)等，其结构参照现有技术即可，不再赘述。

在一些实施方式中，如图9所示，第二天线基板103的数量为多个，前述的接地层102为第一接地层102’，前述的缝隙1021为第一缝隙1021’。天线阵列100还包括第二接地层104，第二接地层104设置于相邻两个第二天线基板103之间，第二接地层104开设有第二缝隙1041，且第二缝隙1041在第二接地层104上的位置与第一缝隙1021’在第一接地层102’上的位置相同。

示例性的，第二缝隙1041可以为矩形、H形、哑铃形、蝴蝶结形、沙漏形的任意一种。

示例性的，如图9所示，第一缝隙1021’与第二缝隙1041的位置对应。例如，在第一天线基板101’的板面上，第一缝隙1021’和第二缝隙1041的正投影重合。进一步的，多个第二金属通孔125的延伸方向与第一天线基板101’的板面垂直，多个第二金属通孔125构成的等效波导结构在垂直于第一天线基板101’板面的方向上的截面形状呈矩形。通过在第一缝隙1021’和第二缝隙1041的周围设置可等效为波导结构的多个第二金属通孔125，可以有效的降低能量在介质中的损耗。

示例性的，在设置多个第二金属通孔125时，在平行于第一天线基板101’的板面的方向上，多个第二金属通孔125所围合的空间所构成的等效波导结构的截面形状可以与第一缝隙1021’或第二缝隙1041相同。例如，该截面形状可以为矩形、H形、哑铃形、蝴蝶结形、沙漏形的任意一种。

示例性的，在平行于第一天线基板101’的板面的方向上，多个第二金属通孔125所围合的空间所构成的等效波导结构的截面形状也可以与第一缝隙1021’或第二缝隙1041不同，例如，该截面形状可以为矩形、圆形、平行四边形、梯形等任意一种。

示例性的，每个第二金属通孔125与第一缝隙1021’或第二缝隙1041可以等间距间隔设置；或者每个第二金属通孔125与第一缝隙1021’或第二缝隙1041间距可设置不全相同或全不相同。

示例性的，相邻两个第二接地层104之间的第二天线基板103可称为中间介质基板，可以用于雷达走线。由于中间介质基板的引入，使得第一缝隙1021’和第二缝隙1041的纵向距离增大，通过多个第二金属通孔125所围合的部分构成等效波导结构，可将第二缝隙1041耦合的能量更加集中地传输到第一缝隙1021’，减少衰减。

考虑到成本因素，中间介质基板可选择普通的FR4材料。

示例性的，中间介质基板的数量可以为多个。具体的，可设置中间介质基板的数量为5层。中间介质基板的数量与能量的幅相特性相关，馈电单元120耦合到第二缝隙1041的能量传播到第一缝隙1021’时，需尽可能的保持幅相特性不变。其他实施例中，并不限制中间介质基板的数量为5层，中间介质基板的数量可以为1层、2层、3层、4层、5层、6层……N层，N为正整数。此外，也不限制每层中间介质基板的板厚。

示例性的，如图9所示，第三微带线122设置于多个第二天线基板103中远离辐射单元110的第二天线基板103的与第二接地层104相背的表面。

示例性的，第一缝隙1021’的形状和结构与第二缝隙1041相同，可以使得能量通过第二缝隙1041和第一缝隙1021’耦合至辐射单元110的过程中，能量的衰减较小。

示例性的，与第三微带线122相邻的第二接地层104上的第二缝隙1041与第一缝隙1021’的尺寸不同，例如，与第三微带线122相邻的第二接地层104上的第二缝隙1041窄于第一缝隙1021’。可以实现阻抗匹配。

示例性的，前述的金属通孔可以为采用在各层基板和接地层上开设对应的通孔，并在通孔内填充金属材料形成。例如在将各层堆叠形成整体后，在各层的通孔内壁镀制一层金属，或者在各层的通孔填满金属，从而形成金属通孔。金属通孔的金属材质可以为铜、铝、银等。

本申请实施例提供的天线阵列，通过在辐射单元的多个阵元中位于端部的阵元连接短路节点，抑制辐射单元的末端沿着辐射单元纵向上电场分量的传播，使得天线阵列在工作的带宽稳定实现俯仰面方向图的低旁瓣水平；通过接地层上的缝隙耦合激励辐射单元的中部，产生辐射单元两侧阵元在带宽内的同相位激励，实现高波束稳定，相位中心稳定的天线阵列。

缝隙耦合平衡馈电的方式可以在宽带工作中使辐射单元两侧的阵元产生的相位误差累积形成对消，克服边馈天线产生的方向图频扫现象，实现波束稳定和相位中心的稳定。

本申请实施例提供的天线阵列拓展了工作频带，提高了分辨率指标，例如可以应用于宽带车载毫米波雷达产品。

在一些实施方式中，所述天线阵列为毫米波天线，可以用于毫米波波段。本申请实施例的毫米波天线可以实现高波束稳定，相位中心稳定的宽带毫米波天线，而且通过在末端连接短路节点，使得毫米波天线可以在大带宽稳定实现俯仰面方向图的超低旁瓣水平。将该天线阵列应用于车载毫米波雷达中，可以实现大带宽低干扰的高距离分辨率探测效果。

如图11所示为本申请实施例的天线阵列俯仰面归一化增益方向图的结果，得到天线阵列在76GHz至81GHz的频段都具有较低的旁瓣水平，同时大角度(俯仰角，Theta角)的增益(分贝，dB)水平得到明显的抑制，能够实现降低大角度干扰引入的能量水平。而且，还可以实现76GHz至81GHz宽带内主波束指向的稳定性。

本申请实施例的天线阵列可以兼容76GHz至77GHz和77GHz至81GHz工作频段。可以实现超宽带高分辨率雷达(0.075m距离分辨率)，可以适用于长距离探测和中距离探测场景，还可以适用于相邻车道车辆切入本车道“加塞”等超近距离探测场景，还可以实现分米以下级别的分辨能力，例如可以增强车辆行驶的安全性。而且本申请实施例的天线阵列在车载雷达近地面工作场景，天线方向图在俯仰面上在5GHz带宽内能够保证高旁瓣抑制水平，减少地杂波的影响，具体指标为优于20dB的旁瓣抑制比，可以达到降低雷达底噪水平，从而降低虚警漏警概率的目的。

请参考图12，本申请实施例还提供了一种雷达1000，该雷达1000可以为毫米波雷达。雷达1000包括电源1100和前述的天线阵列100，电源1100用于向天线阵列100供电。

示例性的，在天线阵列100的第二天线基板上，还可以设置有数据线等结构，用于供电或传输控制信号等。雷达1000中还可包括信号处理器，信号处理器可以包括射频芯片，可用于向天线阵列100馈入能量。信号处理器还可以处理天线阵列100接收到的电信号。

本申请实施例提供的雷达的具体原理和实现方式均与前述实施例的天线阵列类似，此处不再赘述。

本申请实施例还提供了一种可移动平台，例如汽车、轮船、火车等，该可移动平台包括机身和本申请实施例提供的雷达，雷达设置在可移动平台的机身上。

本申请实施例提供的可移动平台的具体原理和实现方式均与前述实施例的天线阵列类似，此处不再赘述。

本申请实施例提供的雷达和可移动平台，通过在天线阵列辐射单元的多个阵元中位于端部的阵元连接短路节点，抑制辐射单元的末端沿着辐射单元纵向上电场分量的传播，使得天线阵列在工作的带宽稳定实现俯仰面方向图的低旁瓣水平；通过接地层上的缝隙耦合激励辐射单元的中部，产生辐射单元两侧阵元在带宽内的同相位激励，实现高波束稳定，相位中心稳定的天线阵列，从而可以提高雷达探测准确性和可移动平台运动的安全性。

应当理解，在此本申请中所使用的术语仅仅是出于描述特定实施例的目的而并不意在限制本申请。

需要说明的是，在本申请说明书和所附权利要求书中使用的“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。

以上，仅为本申请的具体实施方式，但本申请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申请揭露的技术范围内，可轻易想到各种等效的修改或替换，这些修改或替换都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此，本申请的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

Claims (22)

1.一种天线阵列，其特征在于，所述天线阵列包括：

天线基板，所述天线基板具有相背的第一表面和第二表面；

辐射单元，所述辐射单元设置于所述第一表面，所述辐射单元包括多个阵元，所述多个阵元中位于端部的阵元连接短路节点；

接地层，所述接地层设置于所述第二表面，所述接地层开设有缝隙；

馈电单元，所述馈电单元通过所述缝隙将能量耦合到所述辐射单元的中部。

2.根据权利要求1所述的天线阵列，其特征在于，所述阵元为辐射贴片，多个辐射贴片之间通过第一微带线依次连接，所述多个辐射贴片中位于端部的辐射贴片通过第二微带线连接所述短路节点。

3.根据权利要求2所述的天线阵列，其特征在于，所述多个辐射贴片中位于端部的辐射贴片有两个，每个位于端部的辐射贴片分别连接对应的短路节点。

4.根据权利要求1-3中任一项所述的天线阵列，其特征在于，所述多个阵元中位于端部的阵元的中心与所述短路节点的中心之间的距离与所述天线阵列的介质波长有关，所述介质波长是根据所述天线阵列的中心频率和所述天线基板的介电常数确定的。

5.根据权利要求4所述的天线阵列，其特征在于，所述多个阵元中位于端部的阵元的中心与所述短路节点的中心之间的距离为二分之一的所述介质波长的整数倍。

6.根据权利要求4所述的天线阵列，其特征在于，所述短路节点通过开设于所述天线基板的第一金属通孔连接所述接地层。

7.根据权利要求4所述的天线阵列，其特征在于，所述短路节点处的等效阻抗为0。

8.根据权利要求7所述的天线阵列，其特征在于，所述短路节点连接开路微带线，所述开路微带线的长度为四分之一的所述介质波长。

9.根据权利要求1-8中任一项所述的天线阵列，其特征在于，所述辐射单元呈中心对称的结构。

10.根据权利要求1-9中任一项所述的天线阵列，其特征在于，多个所述阵元结构相同，或者多个所述阵元的大小从中部到端部逐渐减小。

11.根据权利要求1-10中任一项所述的天线阵列，其特征在于，所述缝隙的长度方向与所述辐射单元的长度方向相互垂直。

12.根据权利要求1-11中任一项所述的天线阵列，其特征在于，所述天线基板为第一天线基板，所述天线阵列还包括第二天线基板；

所述接地层设置于所述第一天线基板和所述第二天线基板之间，所述馈电单元设置于所述第二天线基板。

13.根据权利要求12所述的天线阵列，其特征在于，所述馈电单元包括基片集成波导，所述基片集成波导设置于所述第二天线基板，所述基片集成波导的一侧与所述缝隙的位置对应。

14.根据权利要求13所述的天线阵列，其特征在于，所述基片集成波导的延伸方向与所述辐射单元的长度方向平行。

15.根据权利要求12所述的天线阵列，其特征在于，所述馈电单元包括第三微带线，所述第三微带线设置于所述第二天线基板的与所述接地层相背的表面，所述第三微带线的一侧与所述缝隙的位置对应。

16.根据权利要求15所述的天线阵列，其特征在于，所述第三微带线的延伸方向与所述辐射单元的长度方向平行。

17.根据权利要求15所述的天线阵列，其特征在于，所述第二天线基板的数量为多个；

所述接地层为第一接地层，所述缝隙为第一缝隙，所述天线阵列还包括第二接地层，所述第二接地层设置于相邻两个所述第二天线基板之间，所述第二接地层开设有第二缝隙，且第二缝隙在所述第二接地层上的位置与所述第一缝隙在所述第一接地层上的位置相同；

所述第三微带线设置于多个所述第二天线基板中远离所述辐射单元的第二天线基板的与所述第二接地层相背的表面。

18.根据权利要求17所述的天线阵列，其特征在于，与所述第三微带线相邻的第二接地层上的第二缝隙与所述第一缝隙的尺寸不同。

19.根据权利要求18所述的天线阵列，其特征在于，与所述第三微带线相邻的第二接地层上的第二缝隙窄于所述第一缝隙。

20.根据权利要求17-19中任一项中任一项所述的天线阵列，其特征在于，所述馈电单元包括第一贴片和第二贴片，所述第一贴片设置于所述第一表面并围合所述辐射单元的中部，所述第二贴片开设有第二凹槽，所述第三微带线伸入所述第二凹槽内，并与所述第二凹槽的内壁具有间隔，所述第一贴片通过多个第二金属通孔连接所述第二贴片，以形成等效波导结构。

21.一种雷达，其特征在于，包括电源和如权利要求1-20中任一项所述的天线阵列，所述电源用于向所述天线阵列供电。

22.一种可移动平台，其特征在于，包括机身和如权利要求21所述的雷达，所述雷达设置在所述可移动平台的机身上。

Images