CN113394560B - 天线组件、天线装置以及可移动平台 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种天线组件、天线装置以及可移动平台，所述天线组件包括：介质基板，具有至少一非直线型边缘；第一金属层，设于所述介质基板的一表面；第二金属层，设于所述介质基板的相对另一表面；以及至少一天线，覆于所述介质基板；其中，所述至少一非直线型边缘用于抑制所述天线收发射频信号时所产生的表面波。本发明提供的天线组件、天线装置以及可移动平台可以达到降低射频信号波动幅度的目的，进而天线装置可以更稳定、更准确地获取目标物与天线组件之间的距离信息，以使天线装置获取的距离信息更加准确。本发明提供的可移动平台输出的预警信息的准确率更高，以此降低可移动平台输出错误预警的几率。

Description

天线组件、天线装置以及可移动平台

技术领域

本发明涉及天线领域，尤其涉及一种天线组件、天线装置以及可移动平台。

背景技术

基片集成波导（Substrate-Integrated Waveguide，下文简称SIW）缝隙天线由于其损耗小、平面集成度高等优点，因此在交通领域被广泛使用。此外，基片集成波导缝隙天线具有天然的高通特性，可用以增强两个天线之间在微波频段的隔离度。而在现有技术中，天线的介质基板越厚、射频信号频率越高，越易产生表面波，由于介质基板的阻抗值与空气的阻抗值不同，两者会产生阻抗突变，进而导致大部分表面波反射回天线，大大影响了射频信号的收发质量。而且，射频信号因表面波影响而导致波动较大，进而降低了射频信号的精度。像上述的表面波影响在上述基片集成波导缝隙天线中显得尤为明显。

若将上述天线应用于车载雷达中，车载雷达的探测精度将会大大降低。若车载雷达因表面波产生误判断，会在一定程度上危害驾驶员的安全。

因此，亟需对天线的结构进行改进，以克服上述缺陷。

发明内容

本发明的目的在于，提供一种天线组件、天线装置以及可移动平台，以解决天线收发的电磁波易因表面波而产生波动的技术问题。

为实现上述目的，本发明实施例提供了一种天线组件，包括：介质基板，具有至少一非直线型边缘；第一金属层，设于所述介质基板的一表面；第二金属层，设于所述介质基板的相对另一表面；以及至少一天线，覆于所述介质基板；其中，所述至少一非直线型边缘用于抑制所述天线收发射频信号时所产生的表面波。

进一步地，所述非直线型边缘为锯齿状边缘；所述锯齿状边缘包括若干三角形结构。

进一步地，所述非直线型边缘为矩形边缘；所述矩形边缘包括若干矩形结构。

进一步地，所述矩形结构等间距设置于所述矩形边缘。

进一步地，所述非直线型边缘为梯形边缘，所述梯形边缘包括若干梯形结构。

进一步地，所述梯形结构等间距设置于所述梯形边缘。

进一步地，所述非直线型边缘为曲线边缘。

进一步地，所述天线为基片集成波导缝隙天线，每一所述基片集成波导缝隙天线包括：两组金属通孔阵列，所述两组金属通孔阵列沿同一所述基片集成波导缝隙天线的中心线的方向相对设置；每一所述基片集成波导缝隙天线包括若干缝隙辐射单元；同一所述基片集成波导缝隙天线的缝隙辐射单元沿所属的基片集成波导缝隙天线的中心线的两侧交替分布。

本发明实施例还提供了一种天线装置，其包括信号处理装置以及本发明任一实施例所述的天线组件；所述信号处理装置用于获取所述天线组件收发的射频信号，并对所述射频信号进行处理，以获取目标物相对于所述天线装置的方位信息。

本发明实施例还提供了一种可移动平台，所述可移动平台搭载有至少一个所述天线装置；所述可移动平台包括中央处理器，所述中央处理器用以根据所述方位信息输出预警信息。

本发明的技术效果在于，提供了一种天线组件、天线装置以及可移动平台，通过在介质基板设有至少一非直线型的边缘的方式，以增加表面波在介质基板上的反射次数，进而增加表面波的损耗。本发明通过抑制表面波的方式，提高了天线收发的射频信号的精度，从而降低了在可移动平台中天线出现误判断的几率。

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为本发明一示例性实施例的一种天线组件的介质基板的结构示意图。

图2为本发明实施例提供的天线组件的侧视角度的结构示意图。

图3为图1所示介质基板的参考示意图。

图4为产生于介质基板的表面波的折射方向的参考示意图。

图5为本发明另一示例性实施例的天线组件的介质基板的结构示意图。

图6为本发明又一示例性实施例的天线组件的介质基板的结构示意图。

图7为本发明再一示例性实施例的天线组件的介质基板的结构示意图。

图8为图1所示的天线组件的性能测试图。

图9为本发明一示例性实施例所提供的一种天线装置的结构示意图。

图10为本发明一示例性实施例所提供的一种可移动平台的结构示意图。

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。

参阅图1所示，本实施例提供了一种天线组件100，包括：介质基板110、天线120、第一金属层130、以及第二金属层140。介质基板110具有至少一非直线型边缘。至少一天线120覆于介质基板110。其中，至少一非直线型边缘用于抑制所述天线收发射频信号时所产生的表面波。具体地，介质基板110具有非直线型边缘可以有效增加表面波的反射次数，进而抑制收发射频信号时出现的信号波动现象。参阅图2所示，第一金属层130设于介质基板110的一表面，第二金属层140设于介质基板110的相对另一表面（图2中的第一金属层、第二金属层、介质基板三者的厚度关系仅起到示意作用）。

继续参阅图1所示，介质基板110的非直线型边缘为锯齿状边缘。锯齿状边缘包括至少一个三角形结构。进一步地，三角形结构的数量大于等于两个。而且，每一三角形结构都为等腰三角结构。示例性地，三角形结构的一条边的边长为天线120收发的射频信号在空气中波长的1至2倍。参阅图4所示，进一步地，沿着三角形结构的远离天线120的端点A向同一三角形结构的对边CD做垂直线段AB，该垂直线段AB的长度为天线120收发的射频信号在空气中波长的1至2倍，且相邻的两个三角形结构的中心点的距离也为天线120收发的射频信号在空气中波长的1至2倍。图4中箭头示意了天线组件100上出现表面波时，表面波的扩散情况。表面波将从天线组件100的中心线向天线组件的两侧扩散。由于天线组件100具有非直线型边缘，故表面波将在天线组件的边缘多次反射，进而增加表面波的损耗，以降低表面波对天线组件的收发射频信号效果的影响。厂商可根据实际需求设定三角形结构每一条边的长度。示例性地，若垂直线段AB或边CD的长度太小，则会增加加工难度；若垂直线段AB或边CD的长度太大，则会减少介质基板上三角形结构的数量，进而降低表面波的滤除效果。进一步地，非直线型边缘对称于介质基板110的中心线分布。

参阅图5所示，介质基板110的至少一条非直线型边缘可以为矩形边缘，每一矩形边缘包括若干矩形结构。上述矩形结构等间距设置于所述矩形边缘上，以至当天线组件100出现故障时，可以降低故障排查的难度。而且，如上设置也可降低介质基板110的加工难度。当然，矩形结构在等间距设置时的间距值可以为零，即相邻的矩形结构共用一边缘。进一步地，矩形结构的数量大于或等于两个。此外，图5中矩形结构的边AB和/或边AC为天线120收发的射频信号在空气中波长的1至2倍。厂商可根据实际需求设定矩形结构每一条边的长度，若图5中的边AB或边AC的长度太小，则会增加加工难度；若图5中的边AB或边AC的长度太大，则会减少介质基板110上矩形结构的数量，进而降低表面波的滤除效果。

参阅图6所示，介质基板110的至少一条非直线型边缘可以为梯形边缘。每一梯形边缘包括若干梯形结构。上述梯形结构等间距设置于所述梯形边缘上，以至当天线组件100出现故障时，可以降低故障排查的难度。此外，如上设置也可降低介质基板110的加工难度。当然，梯形结构在等间距设置时的间距值可以为零。进一步地，图6中梯形结构的下底边CD的长度为天线120收发的射频信号在空气中波长的1至2倍。垂直于下底的高AB的长度为天线120收发的射频信号在空气中波长的1至2倍。厂商可根据实际需求设定梯形结构每一条边的长度，若图6中的下底边CD或高AB的长度太小，则会增加加工难度；若图6中的下底边CD或高AB的长度太大，则会减少介质基板110上梯形结构的数量，进而降低表面波的滤除效果。

参阅图7所示，介质基板110的至少一条非直线型边缘可以为曲线边缘。每一曲线边缘包括若干曲线结构。曲线结构等间距设置于所述曲线边缘上，以至当天线组件100出现故障时，可以降低故障排查的难度。此外，如上设置也可降低介质基板110的加工难度。当然，上述曲线结构在等间距设置时的间距值可以为零。此外，相邻的两个曲线结构的波峰的间距（即图7中A点与B点的间距）为天线120收发的射频信号在空气中波长的1至2倍。进一步地，曲线结构的波峰距离波谷的垂直距离为天线120收发的射频信号在空气中波长的1至2倍。厂商可根据实际需求设定曲线结构波峰距离波谷的垂直距离以及相邻两个曲线结构的两个波峰之间的距离。

如厂商有特定需求，介质基板110的至少一条非直线型边缘可以为组合边缘。示例性地，组合边缘为上述梯形边缘与矩形边缘的结合。示例性地，组合边缘为上述矩形边缘与锯齿状边缘的组合，本实施例在此并不限定介质基板100组合边缘的具体形状。

继续参阅图1所示，示例性地，第一金属层130以及第二金属层140为覆铜层。可选地，介质基板110采用PCB（印刷电路板）工艺制作，以降低天线组件100的制造成本。此外，介质基板110若采用PCB工艺制作可降低批量生产的难度。进一步地，介质基板110具有两个非直线型边缘，以增加天线120两侧的表面波的反射次数。可选地，两条非直线型边缘对称于所述介质基板的中心线分布，以至当安装有所述天线组件的装置出现故障时，可以降低故障排查的难度。

结合图3所示，可选地，介质基板110上可设有多个天线120（图3中天线之间的距离仅起到示意作用，并不限定天线120的数量及间距），厂商可根据实际需求在介质基板110上设置接收天线和/或发送天线。在本实施例中，天线120可以为基片集成波导缝隙天线。每一所述基片集成波导缝隙天线包括：两组金属通孔阵列121，所述两组金属通孔阵列121沿同一个所属的所述基片集成波导缝隙天线的中心线的方向相对设置。而且，两组金属通孔阵列贯穿于第一金属层130以及第二金属层140，以实现波导的场传播。上述金属通孔阵列121包括若干金属化通孔，金属通孔阵列121中的每一所述金属化通孔的孔径相同。此外，在两组金属通孔阵列121的同一端均设有短路通孔阵列122。短路通孔阵列122中的每一金属化通孔的孔径相同。进一步地，相邻的基片集成波导缝隙天线可以共用一组金属通孔阵列，以增加天线组件100的平面集成度。

此外，第一金属层130在金属通孔阵列121远离短路通孔阵列122的一端设有馈电部123，馈电部123用于传输所述基片集成波导缝隙天线所收发的射频信号。可选地，基片集成波导缝隙天线通过共面波导结构馈电，共面波导结构制造难度低，且能够提高电路密度，具备更高的灵活性。

基片集成波导缝隙天线的馈电方式不仅限于共面波导结构馈电，厂商可根据实际情况将上述共面波导结构替换为微带线。若通过微带线替代上述共面波导结构，可在微带线与金属通孔阵列121之间加装微带渐变线，以实现阻抗匹配。可选地，厂商也可根据需要加装基片集成波导滤波器。上述滤波器由若干滤波通孔阵列组成，用以除去无用电波的干扰。

继续参阅图1所示，每一基片集成波导缝隙天线包括若干缝隙辐射单元124，缝隙辐射单元124用以收发射频信号。进一步地，同一个所述基片集成波导缝隙天线的缝隙辐射单元124沿所属的基片集成波导缝隙天线的中心线的两侧交替分布。在本实施例中，天线的辐射层（即缝隙辐射单元以及金属通孔阵列）设于第一金属层130上，天线的金属地层为第二金属层140。亦即，缝隙辐射单元124为单面缝隙辐射单元（即第一金属层上存在缝隙辐射单元，第二金属层上不存在缝隙辐射单元），且每一单面缝隙辐射单元的缝隙长度相等、每一缝隙宽度相等、每一缝隙的中心点偏离基片集成波导缝隙天线中心线的距离相等、每一缝隙的中心点与第二金属层的距离相等，以至当天线组件100出现故障时，可以降低故障排查的难度。在其他部分实施例中，缝隙辐射单元124可为双面对称缝隙辐射单元（即第一金属层与第二金属层存在相对设置的缝隙辐射单元），且每一双面对称缝隙辐射单元的缝隙长度相等、每一缝隙宽度相等、每一缝隙的中心点偏离基片集成波导缝隙天线中心线的距离相等，以至当天线组件100出现故障时，可以降低故障排查的难度。可选地，厂商可根据实际需求确定缝隙辐射单元的数量。

参阅图8所示，图8为具有锯齿状边缘的天线组件100的性能测试图，图中坐标系的Y轴为天线增益，X轴为角度（Theta,单位为度（deg））。相较于常规天线系统，本实施例提供的天线组件100的射频信号波动更小，换言之，天线组件100在不同角度收发射频信号的性能更加稳定，介质基板110滤除表面波的效果更好。

本实施例提供的天线组件100，通过在介质基板上设有至少一非直线型的边缘的方式，增加了表面波在介质基板上的反射次数，进而增加了表面波的损耗，以达到降低射频信号波动幅度的目的。由于射频信号的波动幅度的降低，本实施例提供的天线组件可以更稳定、更准确地获取目标物与天线组件之间传输的射频信号。

参阅图9所示，基于同一发明构思，本实施例还提供了一种天线装置200，天线装置200包括天线组件100以及信号处理装置210。

信号处理装置210用于获取天线组件100收发的射频信号，并对上述射频信号进行处理，以获取目标物相对于天线装置200的方位信息。

具体地，上述信号处理装置可为一处理器，射频信号经馈电部转换为电信号，处理器通过该电信号获取目标物相对于天线装置200的方位信息。

参阅图10所示，基于同一发明构思，本实施例还提供了一种可移动平台300，包括天线装置200以及中央处理器310。

可移动平台可选为配置有自动驾驶功能或辅助驾驶功能的机动车、无人机等。可移动平台的中央处理器310可以根据天线装置200输出的方位信息输出预警信息以提示驾驶员。

天线装置200包括了天线组件100，因此，天线装置获取的方位信息更加精准。由于可移动平台的预警信息是基于精准的方位信息得到的，故可移动平台的中央处理器输出的预警信息的准确率更高，降低了可移动平台的中央处理器产生误判断的几率。

本发明实施例提供了一种天线组件、天线装置以及可移动平台，通过在介质基板上设有至少一非直线型的边缘的方式，增加了表面波在介质基板上的反射次数，进而增加了表面波的损耗，以达到降低射频信号波动幅度的目的。由于射频信号的波动幅度的降低，本实施例提供的天线装置可以更稳定、更准确地获取目标物与天线组件之间的距离信息。由于天线装置获取的距离信息更加准确，本实施例提供的可移动平台输出的预警信息的准确率更高，以此降低可移动平台输出错误预警的几率。

以上对本申请实施例所提供的一种天线组件、天线装置以及可移动平台进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本申请的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本申请的技术方案及其核心思想；本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本申请各实施例的技术方案的范围。

Claims (6)

1.一种天线组件，用于车载雷达，其特征在于，包括：

介质基板，具有至少一非直线型边缘；

第一金属层，设于所述介质基板的一表面；

第二金属层，设于所述介质基板的相对另一表面；以及

至少一天线，覆于所述介质基板；其中，所述至少一非直线型边缘用于抑制所述天线收发射频信号时所产生的表面波所导致的方向图波动；

所述天线为基片集成波导缝隙天线，每一所述基片集成波导缝隙天线包括：两组金属通孔阵列，所述两组金属通孔阵列沿同一所述基片集成波导缝隙天线的中心线的方向相对设置；每一所述基片集成波导缝隙天线包括若干缝隙辐射单元；同一所述基片集成波导缝隙天线的缝隙辐射单元沿所属的基片集成波导缝隙天线的中心线的两侧交替分布；在两组金属通孔阵列的同一端均设有短路通孔阵列；第一金属层在金属通孔阵列远离短路通孔阵列的一端设有馈电部，馈电部用于传输所述基片集成波导缝隙天线所收发的射频信号；

所述非直线型边缘为矩形边缘；所述矩形边缘包括若干矩形结构；矩形结构的边为天线收发的射频信号在空气中波长的1至2倍；所述矩形结构等间距设置于所述矩形边缘。

2.如权利要求1所述的天线组件，其特征在于，所述非直线型边缘为梯形边缘，所述梯形边缘包括若干梯形结构。

3.如权利要求2所述的天线组件，其特征在于，所述梯形结构等间距设置于所述梯形边缘。

4.如权利要求1所述的天线组件，其特征在于，所述非直线型边缘为曲线边缘。

5.一种天线装置，其特征在于，包括信号处理装置以及如权利要求1-4任一项所述的天线组件；

所述信号处理装置用于获取所述天线组件收发的射频信号，并对所述射频信号进行处理，以获取目标物相对于所述天线装置的方位信息。

6.一种可移动平台，其特征在于，所述可移动平台搭载有至少一个如权利要求5所述的天线装置；所述可移动平台包括中央处理器，所述中央处理器用以根据所述方位信息输出预警信息。

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