CN113823891A - 天线模组、毫米波雷达以及车辆 - Google Patents

Abstract

本发明实施例涉及天线技术领域，公开了一种天线模组、毫米波雷达以及车辆。该天线模组包括第一天线，包括第一介质基板、第一天线阵列以及第一射频芯片，第一射频芯片通过第一天线阵列发送和接收具有第一波束宽度的第一波束序列；以及第二天线，包括第二介质基板、第二天线阵列以及第二射频芯片，第二射频芯片通过第二天线阵列发送和接收具有第二波束宽度的第二波束序列；第一介质基板与第二介质基板均设置于预设平面，且第一介质基板与第二介质基板呈角度设置，以使得第一波束宽度与第二波束宽度叠加后的波束宽度分别覆盖预设平面的两侧。如此设置，使得该天线模组可达到探测距离远与覆盖范围宽的兼顾。

Description

天线模组、毫米波雷达以及车辆

技术领域

本发明实施例涉及天线技术领域，特别是涉及一种天线模组、毫米波雷达以及车辆。

背景技术

汽车毫米波雷达根据应用场景可以划分为前向雷达，侧向雷达，角雷达等。前向雷达具有窄的天线波束，要求探测距离远，但覆盖范围窄，角雷达具有较宽度天线波束，可以覆盖前方和侧方，要求覆盖范围广，探测距离较近，侧向雷达具有很宽的覆盖范围要求，一般FOV都要150°以上，探测距离近。通常情况下，单板雷达探测距离越远，要求天线增益越大，则波束越窄，单板雷达很难做到覆盖范围广且探测距离又远，一般需要通过机械扫描或相控阵方式来达到远距离和宽覆盖的兼顾，此时系统设计复杂度和成本会增加很多。当前技术应用中侧向雷达覆盖范围为150°，通常是通过两个整体雷达成一定角度拼接而成，覆盖范围不够，探测距离也较近。

发明人在实现本发明的过程中，发现：在需要毫米波雷达的波束扫描覆盖方位需要满足FOV(FOV:雷达视角范围)0°～180°范围且具有较好地天线增益的应用场景中，单个雷达难以满足应用需求，若采用多个雷达组合覆盖，这会增加系统设计复杂度和成本。

发明内容

本发明实施例提供了一种天线模组、毫米波雷达以及车辆，旨在改善天线模组展宽波束宽度的同时，具有较好地天线增益。

为解决上述技术问题，本发明实施方式采用的一个技术方案是：提供一种天线模组，包括：第一天线，包括第一介质基板、第一天线阵列以及第一射频芯片，所述第一天线阵列与所述第一射频芯片均设置于所述第一介质基板，所述第一射频芯片通过所述第一天线阵列发送和接收具有第一波束宽度的第一波束序列；以及第二天线，包括第二介质基板、第二天线阵列以及第二射频芯片，所述第二天线阵列与所述第二射频芯片均设置于所述第二介质基板，所述第二射频芯片通过所述第二天线阵列发送和接收具有第二波束宽度的第二波束序列；所述第一介质基板与所述第二介质基板均设置于预设平面，且所述第一介质基板与所述第二介质基板呈角度设置，以使得所述第一波束宽度与所述第二波束宽度叠加后的波束宽度分别覆盖所述预设平面的两侧，其中，所述第二波束序列的传播方向与所述第一波束序列的传播方向均为朝向远离所述预设平面的方向。

在一些可选地实施例中，所述第一波束序列的第一波束宽度与所述第二波束序列的第二波束宽度相同。

在一些可选地实施例中，所述第一天线阵列包括至少两个第一接收阵元与至少两个第一发射阵元，沿第一方向，至少两个所述第一接收阵元以及至少两个所述第一发射阵元均间隔设置于所述第一介质基板，其中，所述第一方向为所述第一介质基板的长度方向；所述第一射频芯片包括至少两个第一接收引脚与至少两个第一发射引脚，一所述第一接收阵元与一所述第一接收引脚电连接，一所述第一发射阵元与一所述第一发射引脚电连接；其中，所述第一射频芯片、至少两个所述第一接收阵元以及至少两个所述第一发射阵元共同形成在空间上的第一TD-MIMO天线阵列；

所述第二天线阵列包括至少两个第二接收阵元与至少两个第二发射阵元，沿第二方向，至少两个所述第二接收阵元与至少两个所述第二发射阵元均间隔设置于所述第二介质基板，其中，所述第二方向为所述第二介质基板的长度方向；所述第二射频芯片包括至少两个第二接收引脚与第二发射引脚，一所述第三接收阵元与一所述第二接收引脚电连接，一所述第三发射阵元与一所述第二发射引脚电连接；其中，所述第二射频芯片、至少两个所述第二接收阵元以及至少两个第二发射阵元共同形成在空间上的第二TD-MIMO天线阵列。

在一些可选地实施例中，所述第一天线阵列包括两个第三接收阵元与至少两个第三发射阵元，两个所述第三接收阵元与至少两个所述第三发射阵元均接地；两个所述第三接收阵元分别设置于所述至少两个第一接收阵元沿所述第一方向的两侧；每两个所述第三发射阵元分别设置于一所述第一发射阵元沿所述第一方向的两侧，其中，每两个所述第三发射阵元与一第一发射阵元组成一第一发射阵元组。

在一些可选地实施例中，所述第一天线阵列中的任一阵元均包括第一连接线以及交错设置于所述第一连接线两侧的多个第一贴片，且一侧所述第一贴片的宽度由中间至两侧逐个减小，使得沿第二方向，各个所述第一贴片的宽度服从切比雪夫分布，其中，所述第二方向与所述第一方向垂直。

在一些可选地实施例中，所述第一接收阵元中的任意相邻的两个所述第一贴片之间的距离为所述第一贴片的介质波长的0.5倍；所述第一发射阵元中的任意相邻的两个所述第一贴片之间的距离为所述第一贴片的介质波长的2倍。

在一些可选地实施例中，所述第一天线还包括至少两个第一四分之一波长阻抗变换段与至少两个第二四分之一波长阻抗变换段，一所述第一接收阵元与所述第一接收引脚的连接处设有一所述第一四分之一波长阻抗变换段，一所述第一发射阵元与一所述第一发射引脚的连接处设有一所述第二四分之一波长阻抗变换段。

在一些可选地实施例中，所述第二接收天线阵列包括两个第四接收阵元与至少两个第四发射阵元，两个所述第四接收阵元与至少两个所述第四发射阵元均接地；两个所述第四接收阵元分别设置于至少两个所述第二接收阵元沿所述第二方向的两侧；两个所述第四发射阵元分别设置于一所述第二发射阵元沿所述第二方向的两侧，其中，每两个所述第四发射阵元与一第二发射阵元组成一第二发射阵元组。

在一些可选地实施例中，所述第二天线阵列中的任一阵元均包括第二连接线以及交错设置于所述第二连接线的两侧的多个第二贴片，且一侧所述第二贴片的宽度由中间至两侧逐个减小，使得沿第四方向，各个所述第二贴片的宽度服从切比雪夫分布，其中，所述第四方向与所述第三方向垂直。

在一些可选地实施例中，所述第二接收阵元中的任意相邻的两个所述第二贴片之间的距离为所述第二贴片的介质波长的0.5倍；所述第二发射阵元中的任意相邻的两个所述第二贴片之间的距离为所述第二贴片的介质波长的2倍。

在一些可选地实施例中，所述第二天线还包括至少两个第三四分之一波长阻抗变换段与至少两个第四四分之一波长阻抗变换段，一所述第二接收阵元与所述第二接收引脚的连接处设有一所述第三四分之一波长阻抗变换段，一所述第二发射阵元与所述第二发射引脚的连接处设有一所述第四四分之一波长阻抗变换段。

为解决上述技术问题，本发明实施例采用的另一个技术方案是：提供一种毫米波雷达，包括如上述所述的天线模组。

为解决上述技术问题，本发明实施例采用的另一个技术方案是：提供一种车辆，包括车辆主体与如上述所述的毫米波雷达，所述毫米波雷达安装于所述车辆主体。

本发明实施方式的有益效果是：区别于现有技术的情况，本发明实施例提供的天线模组、毫米波雷达以及车辆，将第一天线与第二天线呈角度设置，以使得第一波束宽度与第二波束宽度叠加形成能够覆盖预设平面两侧的天线模组的波束宽度，进而使得处于预设平面两侧之间的任一区域均具有较好地天线增益。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对本申请实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面所描述的附图仅仅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，还可以根据附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的天线模组的结构示意图；

图2为图1所示的天线模组中的第一天线的结构示意图；

图3为图1所示的天线模组中的第二天线的结构示意图；

图4为图1所示的天线模组中第一天线或第二天线中单个阵元测得的天线E面/H面的辐射方向图；

图5为图1所示的天线模组中第一天线的第一发射阵元组或第二天线的第二发射阵元组的驻波特性曲线；

图6为图5所示的第一发射阵元组或第二发射阵元组的测得的天线E面/H面的辐射方向图；

图7为图1所示的天线模组中第一天线或第二天线经泰勒分布优化后在波束扫描方向为0°的仿真图；

图8为图7所示的天线模组中第一天线或第二天线经泰勒分布优化后在波束扫描方向为30°的仿真图；

图9为图7所示的天线模组中第一天线或第二天线经泰勒分布优化后在波束扫描方向为60°的仿真图。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明技术方案的实施例进行详细的描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，因此只作为示例，而不能以此来限制本发明的保护范围。

在此使用的所有术语(包括技术和科学术语)具有本领域技术人员通常所理解的含义，除非另外定义。应注意，这里使用的术语应解释为具有与本说明书的上下文相一致的含义，而不应以理想化或过于刻板的方式来解释。例如，主瓣，是位于天线方向图上的最大辐射波束，主瓣的来由与天线方向性有关，即在远区相同距离r的条件下，天线辐射场所在的相对值与空间方向的关系。用天线方向图来表示天线方向性，因为天线方向图一般呈花瓣状，故又称为波瓣图，最大辐射方向两侧第一个零辐射方向线以内的波束就称为主瓣，其余的瓣称为副瓣或旁瓣。在主瓣最大辐射方向两侧，辐射强度降低3dB(功率密度降低一半)的两点间的夹角定义为波瓣宽度(又称波束宽度或主瓣宽度或半功率角)。波瓣宽度越窄，方向性越好，作用距离越远，抗干扰能力越强。

此外，下面所描述的本发明不同实施例中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。

图1为本发明实施例提供的天线模组的结构示意图。该天线模组的波束扫描覆盖方位满足0-180°范围的同时，具有较好地天线增益，可应用于毫米波雷达，亦可应用于其他技术领域。

如图1所示，该天线模组包括第一天线10与第二天线20，第一天线10用于发送和接收具有第一波束宽度α1的第一波束序列，第二天线20用于发送和接收具有第二波束宽度α2的第二波束序列。第一天线10与第二天线20均设置于预设平面，且第一天线10与第二天线20呈角度设置，以使得第一波束宽度α1与第二波束宽度α2叠加后的波束宽度分别覆盖预设平面的两侧，其中，第二波束序列的传播方向与第一波束序列的传播方向均为朝向远离预设平面的方向。可选地，第一波束序列的第一波束宽度α1与第二波束序列的第二波束宽度α2相同。较优地，第一波束宽度α1与第二波束宽度α2为120°。

应当说明的是，本实施例中所指的预设平面可以为位于毫米波雷达探测方向后侧且与毫米波雷达所在平面相平行的平面。或者，预设平面可以是人为设定的基准参考平面(即为虚拟平面)，也是为了用于安装毫米波雷达的安装平面(即为实体平面)，此处不做具体限制。

为便于读者理解本发明实施例，接下来，依次对上述的第一阵列天线与第二阵列天线的具体结构作出说明。

对于上述第一天线10，请参阅图2，第一天线10包括第一介质基板100、第一天线阵列110以及第一射频芯片120。第一介质基板100设置于预设平面，第一天线阵列110与第一射频芯片120均设置于第一介质基板100，第一射频芯片120通过第一天线阵列110发送和接收具有第一波束宽度α1的第一波束序列。可选地，第一天线阵列110可采用铜贴片或在介质基板的板面敷铜的方式设置于第一介质基板100。

对于前述第一介质基板100，第一介质基板100为第一天线阵列110与第一射频芯片120的安装支撑结构，用于支撑第一天线阵列110与第一射频芯片120。在本实施例中，第一介质基板100大致为长方形的板状结构，第一介质基板100的板面与预设平面呈夹角设置，其中，第一介质基板100朝向预设平面的板面用于设置第一射频芯片120，第一介质基板100背离预设平面的板面用于设置第一天线阵列110。可选地，第一介质基板100朝向预设平面的板面设有第一金属板(图未示)，第一介质基板100通过该第一金属板实现接地，第一金属板的材质包括以下之一：铝、铁、铜、银或金。

值得一提的是，第一介质基板100对第一天线10的影响主要体现在介电常数和介质损耗角正切值两个方面。其中，介质损耗角正切值可直接体现在天线品质因数Q值上，正切值越小，Q值越大，带宽越窄；正切值越大，Q值越小，阻抗带宽变宽，辐射效率降低，天线增益降低。本实施例中的第一介质基板100采用高频微波板材Rogers3003(罗杰斯板材)制成，该板材的介电常数为3.00，损耗正切角为0.0013。相对于同类型的其他板材来说，在整个温度范围内具有较好地介电常数稳定性的同时，还能有效地提高第一天线10的方向性和主瓣辐射强度。

对于前述第一天线阵列110，第一天线阵列110包括第一接收阵元111与第一发射阵元112，沿第一方向X(第一介质基板100的长度方向)，第一接收阵元111以及第一发射阵元112间隔且平行设置于第一介质基板100背离预设平面的板面上。具体地，第一接收阵元111的数量为至少两个，至少两个第一接收阵元111沿第一方向X等间距或不等间距平行排列设置。第一发射阵元112的数量为至少两个，至少两个第一发射阵元112沿第一方向X等间距或不等间距平行排列设置。可选地，相邻两个第一接收阵元111之间的距离可以为雷达信号半波长的整数倍，相邻的第一接收阵元111与第一发射阵元112之间的距离为相邻两个第一接收阵元111之间的距离的4-5倍，相邻的两个第一发射阵元112之间的距离为相邻两个第一接收阵元111之间的距离的4倍。

可以理解的是，第一接收阵元111与第一发射阵元112的排布方式可根据实际使用需要调整。例如，在其他一些实施例中，第一接收阵元111与第一发射阵元112中的一个平行于第一方向X设置，第一接收阵元111与第一发射阵元112中的另一个平行于第二方向Y(第一介质基板100的宽度方向)设置，即第一接收阵元111与第一发射阵元112相互垂直。换言之，至少两个第一接收阵元111沿第一方向X等间距或不等间距平行排列设置，至少两个第一发射阵元112沿第二方向Y等间距或不等间距平行排列设置。

应当说明的是，第一天线阵列110中的第一接收阵元111与第一发射阵元112的区别仅在于实现的功能不同，二者之间的结构并无差异。因而，本实施例中以至少两个第一接收阵元111与至少两个第一发射阵元112中的任一阵元为例说明。

请继续参阅图2，该阵元大致呈梳状，包括第一连接线110a与多个第一贴片110b。第一连接线110a设置于第一介质基板100背离预设平面的板面上，且第一连接线110a的延伸方向与第一方向X平行。沿第二方向Y，多个第一贴片110b交错设置于第一连接线110a沿第一方向X的两侧，且多个第一贴片110b均与第一连接线110a电连接。可选地，第一连接线110a为微带馈线。通过改变该微带馈线的宽度可以调节阻抗以实现天线的良好匹配。其中，第一贴片110b为矩形贴片，矩形贴片的初步尺寸可根据传输线模型法和谐振腔模型法计算得出。

将第一天线阵列110中的任一阵元均采用由多个第一贴片110b经串馈连接形成的贴片天线。如此设置，使得第一天线阵列110的结构简单、集成度高、容易加工、误差可控制、有利于降低使用成本。可以理解的是，该阵元也可采用其他形式，例如，该阵元可为糖葫芦串形串馈贴片天线、45°极化方式贴片天线等等。

进一步地，处于第一连接线110a一侧的第一贴片110b的宽度W1由中间至两侧逐个减小，以使得沿第一连接线110a一侧排列的各个贴片的宽度按照切比雪夫的比例因子的分布形式排布。由于贴片单元的宽度和每个单元上电流分布大小有关，贴片的宽度越宽，贴片单元上分布的电流越大，在本实施例中各个第一贴片110b采用切比雪夫分布，从图4所示可以看出，有效地降低第一天线的第一波束序列的E面副瓣电平，展宽H面的波束宽度，进而提升第一天线10的天线增益。

另外，第一连接线110a与各个第一贴片110b采用侧点馈电的方式，相邻两个第一贴片110b之间的第一连接线110a的长度约为0.5λg1，各个第一贴片110b的长度也约为0.5λg1，在第一连接线110a的延伸方向上相邻两个第一贴片110b中心之间的间距约为λg1，其中λg1表示第一贴片110b的导内波波长。从而使得各个第一贴片110b同相激励以实现边射特性，且抑制栅瓣形成。

更进一步地，第一天线阵列110包括至少两个第三发射阵元113，至少两个第三发射阵元113均与第一金属板电连接。每两个第三发射阵元113分别设置于一第一发射阵元112沿第一方向X的两侧，其中，每两个第三发射阵元113与一第一发射阵元112组成第一发射阵元112组。可选地，两个第三发射阵元113与一第一发射阵元112中相邻的两个阵元之间的间距均相等。通过在第一发射阵元112的左右两侧各放置一个同形的第三发射阵元113组成第一发射阵元112组，第一发射阵元112组中的任意两个发射阵元之间的间距为1.82mm，如图5与图6所示，在有效地展宽第一波束序列的第一波束宽度α1的同时，也增加了相邻两个第一发射阵元112之间的隔离度。

对于前述第一射频芯片120，第一射频芯片120设置于第一介质基板100朝向预设平面的板面上，第一射频芯片120包括至少两个第一接收引脚与至少两个第一发射引脚，一第一接收阵元111与第一射频芯片120的一接收引脚电连接，一第一发射阵元112与第一射频芯片120的一发射引脚电连接。

第一射频芯片120通过至少两个第一发射阵元112发送具有第一波束宽度α1的第一波束序列，并且通过至少两个第一接收阵元111接收由第一波束序列反射生成的第一反射波序列，以使得第一射频芯片120获取到第一区域(第一波束宽度α1的第一波束序列所覆盖的区域)内检测物体的信息。其中，第一射频芯片120、至少两个第一接收阵元111以及至少两个第一发射阵元112可形成在空间上第一TD-MIMO天线阵列。

为了满足第一发射阵元112与第一接收阵元111之间的隔离要求。进一步地，第一天线阵列110还包括两个第三接收阵元114，两个第三接收阵元114均与第一金属板电连接，两个第三接收阵元114分别设置于至少两个第一接收阵元111沿第一方向X的两侧。可选的，第三接收阵元114与第一接收阵元111之间的间距与相邻两个第一接收阵元111之间的间距相等。较优地，前述间距为1.82mm。如此设置，能够有效地展宽第一反射波序列的波束宽度，以与第一波束序列的波束宽度相匹配。

更进一步地，第一天线10还包括至少两个第一四分之一波长阻抗变换段130与至少两个第二四分之一波长阻抗变换段140，一第一接收阵元111的第一连接线110a与一第一接收引脚的连接处设有一第一四分之一波长阻抗变换段130，一第一发射阵元112的第一连接线110a与一第一发射引脚的连接处设有一第二四分之一波长阻抗变换段140，如此设置，可有效地提高第一天线10的阻抗匹配程度，经过优化得到该段宽度约为0.30mm。

为了满足±60°的覆盖范围需求，第一天线阵列110中的接收阵元需要在数字域做波束扫描。请参阅图7至图9，第一天线通过采用泰勒分布法(即通过离散不等幅激励使得副瓣电平由近及远锥削式分布，不等幅激励对应于不等幅电流分布)，从而有效地抑制波束扫描方向30°和60°的副瓣电平，进而提升第一天线10的抗干扰能力。

对于上述第二天线20，请参阅图3，第二天线20包括第二介质基板200、第二天线阵列210以及第二射频芯片220。第二介质基板200设置于预设平面，第二天线阵列210与第二射频芯片220均设置于第二介质基板200，第二射频芯片220通过第二天线阵列210发送和接收具有第二波束宽度α2的第二波束序列。可选地，第二天线阵列210可采用铜贴片或在介质基板的板面敷铜的方式设置于第二介质基板200。

对于前述第二介质基板200，第二介质基板200为第二天线阵列210与第二射频芯片220的安装支撑结构，用于支撑第二天线阵列210与第二射频芯片220。在本实施例中，第二介质基板200大致为长方形的板状结构，第二介质基板200的板面与预设平面呈夹角设置，第二介质基板200朝向预设平面的板面用于设置第二射频芯片220，第二介质基板200背离预设平面的板面用于设置第二天线阵列210。可选地，第二介质基板200朝向预设平面的板面设有第二金属板，第二介质基板200通过该第二金属板实现接地，第二金属板的材质包括以下之一：铝、铁、铜、银或金。

值得一提的是，第二介质基板200对第二天线20的影响主要体现在介电常数和介质损耗角正切值两个方面。其中，介质损耗角正切值可直接体现在天线品质因数Q值上，正切值越小，Q值越大，带宽越窄；正切值越大，Q值越小，阻抗带宽变宽，辐射效率降低，天线增益降低。本实施例中的第二介质基板200采用高频微波板材Rogers3003(罗杰斯板材)制成，该板材的介电常数为3.00，损耗正切角为0.0013。相对于同类型的其他板材来说，在整个温度范围内具有较好地介电常数稳定性的同时，还能有效地提高第二天线20的方向性和主瓣辐射强度。

对于前述第二天线阵列210，第二天线阵列210包括第二接收阵元211与第二发射阵元212，沿第三方向X’(第二介质基板200的长度方向)，第二接收阵元211以及第二发射阵元212间隔且平行设置于第二介质基板200背离预设平面的板面上。具体地，第二接收阵元211的数量为至少两个，至少两个第二接收阵元211沿第一方向X等间距或不等间距平行排列设置。第二发射阵元212的数量为至少两个，至少两个第二发射阵元212沿第三方向X’等间距或不等间距平行排列设置。可选地，相邻两个第二接收阵元211之间的距离可以为雷达信号半波长的整数倍，相邻的第二接收阵元211与第二发射阵元212之间的距离为相邻两个第二接收阵元211之间的距离的4-5倍，相邻的两个第二发射阵元212之间的距离为相邻两个第二接收阵元211之间的距离的4倍。

可以理解的是，第二接收阵元211与第二发射阵元212的排布方式可根据实际使用需要调整。例如，在其他一些实施例中，第二接收阵元211与第二发射阵元212中的一个平行于第三方向X’设置，第二接收阵元211与第二发射阵元212中的另一个平行于第四方向Y’(第二介质基板200的宽度方向)设置，即第二接收阵元211与第二发射阵元212相互垂直。换言之，至少两个第二接收阵元211沿第三方向X’呈等间距或不等间距平行排列设置，至少两个第二发射阵元212沿第四方向Y’呈等间距或不等间距平行排列设置。

应当说明的是，第二天线阵列210中的第二接收阵元211与第二发射阵元212的区别仅在于实现的功能不同，二者之间的结构并无差异。因而，本实施例中以至少两个第二接收阵元211与至少两个第二发射阵元212中的任一阵元为例说明。

请继续参阅图3，该阵元大致呈梳状，包括第二连接线210a与多个第二贴片210b。第二连接线210a设置于第二介质基板200背离预设平面的板面上，且第二连接线210a的延伸方向与第三方向X’相平行。沿第四方向Y’，多个第二贴片210b交错设置于第二连接线210a沿第三方向X’的两侧，且与第二连接线210a电连接。可选地，第二连接线210a为微带馈线。通过改变该微带馈线的宽度可以调节阻抗以实现天线的良好匹配。第二贴片210b为矩形贴片，矩形贴片的初步尺寸可根据传输线模型法和谐振腔模型法计算得出，在此不再赘述。

将第二天线阵列210中的任一阵元均采用由多个第二贴片210b经串馈连接形成的贴片天线。如此设置，使得第二天线阵列210的结构简单、集成度高、容易加工、误差可控制、有利于降低使用成本。可以理解的是，该阵元也可采用其他形式，例如，该阵元可为糖葫芦串形串馈贴片天线、45°极化方式贴片天线等等。

进一步地，处于第二连接线210a一侧的第二贴片210b的宽度W2由中间至两侧逐个减小，以使得沿第二连接线210a一侧排列的多个贴片的宽度按照切比雪夫的比例因子的分布形式排布，从而有效地降低第二波束序列的E面副瓣电平，展宽H面的波束宽度，进而提升第二天线20的天线增益。另外，第二连接线210a与各个贴片采用侧点馈电的方式，相邻两个第二贴片210b之间的第二连接线210a的长度约为0.5λg2，各个第二贴片210b的长度也约为0.5λg2，在第二连接线210a的延伸方向上相邻两个第二贴片210b中心之间的间距约为λg2，从而使得各个第二贴片210b同相激励以实现边射特性，且抑制栅瓣形成。通过采用泰勒分布法，即通过离散不等幅激励使得副瓣电平由近及远锥削式分布，不等幅激励对应于不等幅电流分布)从而有效地降低第二波束序列H面的副瓣电平，进而提升第二天线20的抗干扰能力。其中λg2表示第二贴片210b的导内波波长。

更进一步地，第二天线阵列210至少两个第四发射阵元213，至少两个第四发射阵元213均与第二金属板电连接。每两个第四发射阵元213分别设置于一第二发射阵元212沿第三方向X’的两侧。其中，每两个第四发射阵元213与一第二发射阵元212组成第二发射阵元212组。可选地，两个第四发射阵元213与一第二发射阵元212中相邻的两个阵元之间的间距均相等，较优地，前述间距为1.82mm。如此设置，在有效地展宽第二波束序列的第二波束宽度α2的同时，也满足相邻两个第二发射阵元212之间的隔离要求。

对于前述第二射频芯片220，第二射频芯片220设置于第二介质基板200朝向预设平面的板面上，第二射频芯片220包括至少两个第二接收引脚与至少两个第二发射引脚，一第二接收阵元211的第二连接线210a与第二射频芯片220的一第二接收引脚电连接，一第二发射阵元212的第二连接线210a与第二射频芯片220的一第二发射引脚电连接。

第二射频芯片220通过至少两个第二发射阵元212发送具有第二波束宽度α2的第一波束序列，并且通过至少两个第二接收阵元211接收由第二波束序列反射生成的第二反射波序列，以使得第二射频芯片220获取到第二区域(第二波束宽度α2的波束序列所覆盖的区域)内检测物体的信息。其中，第二射频芯片220、至少两个第二接收阵元211以及至少两个第二发射阵元212可形成在空间上第二TD_MIMO天线阵列。

为了满足第二发射阵元212与第二接收阵元211之间的隔离要求。进一步地，第二天线阵列210还包括两个第四接收阵元214，两个第四接收阵元214均与第二金属板电连接，两个第四接收阵元214分别设置于至少两个第二接收阵元211沿第三方向X’的两侧。即，一第四接收阵元214呈等间距或不等间距平行排列设置于一最外侧第二接收阵元211远离里侧第二接收阵元211的一侧，另一第四接收阵元214等间距或不等间距平行排列设置于另一最外侧第二接收阵元211远离里侧第二接收阵元211的一侧。可选的，第四接收阵元214与第二接收阵元211之间的间距与相邻两个第二接收阵元211之间的间距相等。较优地，前述间距为1.82mm。如此设置，能够有效地展宽第二反射波序列的波束宽度，以与第二波束序列的第二波束宽度α2相匹配。

更进一步地，第二天线20还包括至少两个第三四分之一波长阻抗变换段230与至少两个第四四分之一波长阻抗变换段240，一第二接收阵元211的第二连接线210a与一第二接收引脚的连接处设有一第三四分之一波长阻抗变换段230，一第二发射阵元212与一第二发射引脚的连接处设有一第四四分之一波长阻抗变换段240。如此设置，提高了第二天线20的阻抗匹配程度，经过优化得到该段宽度为0.30mm。

为了满足±60°的覆盖范围需求，第二天线阵列210中的接收阵元也需要在数字域做波束扫描。通过采用泰勒分布法，即通过离散不等幅激励使得副瓣电平由近及远锥削式分布，不等幅激励对应于不等幅电流分布)从而有效地抑制波束扫描方向30°和60°的副瓣电平，进而提升第二天线20的抗干扰能力。

为了便于读者理解本发明，下面对本发明的技术原理进行描述：

其中，第一波束序列的第一波束宽度与第二波束序列的第二波束宽度相同，即，第一天线与第二天线均为相同的天线。以第一天线为例说明，第一天线中的第一发射阵元组的数量为三组，第一天线中的第一接收阵元的数量为四个，第一天线中的第一射频芯片为三发四收类型的射频芯片。第一天线可形成在空间上具有三个发射通道，四个接收通道的第一TD-MIMO天线阵列，其中，每一发射通道对应一个发射阵元组，每一接收通道对应一接收阵元。

在工作时，三个发射阵元组分别在不同的时刻发射具有第一波束宽度的第一波束序列，四个接收阵元同时接收，从而虚拟出十二个天线通道，通过各个天线通道的叠加，使得第一波束宽度变窄，探测角分辨率变高。

相邻的接收阵元之间的间距为d，相邻两个发射阵元组之间的间距为4d，当接收阵元接收发射阵元组的第一反射波序列时，相邻两个接收阵元对应接收通道之间的相位差为dsin(θ)，其中，θ为目标方位角，因此，根据接收通道之间的相位差就可以得出目标方位角。

在一些实施例中，相邻两个接收阵元之间的间距d＝0.5λ₃，相邻两个发射阵元组之间的间距为2λ₃，其中，λ₃为第一波束序列的波长。

在另一些实施例中，本申请中的射频芯片可以应用于2发4收，4发4收，16发16收等类型，当然不限于此，此处不再一一举例说明。也即，第一天线阵列或第二天线阵列中至少两个发射阵元和至少两个接收阵元形成n发m收的TD_MIMO天线阵列，也即形成n个发射通道，m个接收通道，每一发射通道对应至少一个发射阵元组，每一接收通道对应至少一个接收阵元，n和m均为大于或等于2的自然数。

在本实施例中，将第一天线与第二天线呈角度设置，以使得第一第一波束宽度与第二波束宽度叠加形成能够覆盖预设平面两侧的天线模组的波束宽度，进而使得处于预设平面两侧之间的任一区域均具有较好地天线增益。

另外，通过可分别调整第一天线或第二天线中发射阵元的数量及分布，或者调整接收阵元的数量及分布，就可以调节天线模组的探测覆盖范围。如此设置，使得天线模组的探测覆盖范围可以根据实际需求进行调整，使得天线模组的设计更加地灵活。

基于同一技术构思，本发明还提供一种毫米波雷达，该毫米波雷达包括处理单元与上述各实施例所述的天线模组，处理单元分别与第一射频芯片以及第二射频芯片电连接。

基于同一技术构思，本发明还提供一种车辆，该车辆包括车辆主体与上述实施例所述的毫米波雷达，车辆主体具有预设平面，毫米波雷达安装于车辆主体，且第一天线与第二天线均与预设平面呈角度设置，且第一天线与第二天线之间呈角度设置。

至此，已经结合附图对本发明实施例进行了详细描述。需要说明的是，在附图或说明书正文中，未绘示或描述的实现方式，均为所属技术领域中普通技术人员所知的形式，并未进行详细说明。此外，上述对各零部件的定义并不仅限于实施例中提到的各种具体结构、形状或方式，本领域普通技术人员可对其进行简单地更改或替换。

还需要说明的是，在本发明的具体实施例中，除非有所知名为相反之意，本说明书及所附权利要求中的数值参数是近似值，能够根据通过本公开的内容所得的所需特性改变。具体而言，所有使用于说明书及权利要求中表示组成的尺寸、范围条件等等的数字，应理解为在所有情况中是受到“约”的用语所修饰。一般情况下，其表达的含义是指包含由特定数量在一些实施例中±10％的变化、在一些实施例中±5％的变化、在一些实施例中±1％的变化、在一些实施例中±0.5％的变化。

以上所述仅为本发明的实施方式，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (13)

1.一种天线模组，其特征在于，包括：

第一天线，包括第一介质基板、第一天线阵列以及第一射频芯片，所述第一天线阵列与所述第一射频芯片均设置于所述第一介质基板，所述第一射频芯片通过所述第一天线阵列发送和接收具有第一波束宽度的第一波束序列；以及

第二天线，包括第二介质基板、第二天线阵列以及第二射频芯片，所述第二天线阵列与所述第二射频芯片均设置于所述第二介质基板，所述第二射频芯片通过所述第二天线阵列发送和接收具有第二波束宽度的第二波束序列；

所述第一介质基板与所述第二介质基板均设置于预设平面，且所述第一介质基板与所述第二介质基板呈角度设置，以使得所述第一波束宽度与所述第二波束宽度叠加后的波束宽度分别覆盖所述预设平面的两侧，其中，所述第二波束序列的传播方向与所述第一波束序列的传播方向均为朝向远离所述预设平面的方向。

2.根据权利要求1所述的天线模组，其特征在于，

所述第一波束序列的第一波束宽度与所述第二波束序列的第二波束宽度相同。

3.根据权利要求2所述的天线模组，其特征在于，

所述第一天线阵列包括至少两个第一接收阵元与至少两个第一发射阵元，沿第一方向，至少两个所述第一接收阵元以及至少两个所述第一发射阵元均间隔设置于所述第一介质基板，其中，所述第一方向为所述第一介质基板的长度方向；

所述第一射频芯片包括至少两个第一接收引脚与至少两个第一发射引脚，一所述第一接收阵元与一所述第一接收引脚电连接，一所述第一发射阵元与一所述第一发射引脚电连接；

其中，所述第一射频芯片、至少两个所述第一接收阵元以及至少两个所述第一发射阵元共同形成在空间上的第一MIMO天线阵列；

所述第二天线阵列包括至少两个第二接收阵元与至少两个第二发射阵元，沿第二方向，至少两个所述第二接收阵元与至少两个所述第二发射阵元均间隔设置于所述第二介质基板，其中，所述第二方向为所述第二介质基板的长度方向；

所述第二射频芯片包括至少两个第二接收引脚与第二发射引脚，一所述第三接收阵元与一所述第二接收引脚电连接，一所述第三发射阵元与一所述第二发射引脚电连接；

其中，所述第二射频芯片、至少两个所述第二接收阵元以及至少两个第二发射阵元共同形成在空间上的第二MIMO天线阵列。

4.根据权利要求3所述的天线模组，其特征在于，

所述第一天线阵列包括两个第三接收阵元与至少两个第三发射阵元，两个所述第三接收阵元与至少两个所述第三发射阵元均接地；

两个所述第三接收阵元分别设置于所述至少两个第一接收阵元沿所述第一方向的两侧；

每两个所述第三发射阵元分别设置于一所述第一发射阵元沿所述第一方向的两侧，其中，每两个所述第三发射阵元与一第一发射阵元组成一第一发射阵元组。

5.根据权利要求3所述的天线模组，其特征在于，

所述第一天线阵列中的任一阵元均包括第一连接线以及交错设置于所述第一连接线两侧的多个第一贴片，且一侧所述第一贴片的宽度由中间至两侧逐个减小，使得沿第二方向，各个所述第一贴片的宽度服从切比雪夫分布，其中，所述第二方向与所述第一方向垂直。

6.根据权利要求5所述的天线模组，其特征在于，

所述第一接收阵元中的任意相邻的两个所述第一贴片之间的距离为所述第一贴片的介质波长的0.5倍；

所述第一发射阵元中的任意相邻的两个所述第一贴片之间的距离为所述第一贴片的介质波长的2倍。

7.根据权利要求5所述的天线模组，其特征在于，

所述第一天线还包括至少两个第一四分之一波长阻抗变换段与至少两个第二四分之一波长阻抗变换段，一所述第一接收阵元与所述第一接收引脚的连接处设有一所述第一四分之一波长阻抗变换段，一所述第一发射阵元与一所述第一发射引脚的连接处设有一所述第二四分之一波长阻抗变换段。

8.根据权利要求4所述的天线模组，其特征在于，

所述第二接收天线阵列包括两个第四接收阵元与至少两个第四发射阵元，两个所述第四接收阵元与至少两个所述第四发射阵元均接地；

两个所述第四接收阵元分别设置于至少两个所述第二接收阵元沿所述第二方向的两侧；

两个所述第四发射阵元分别设置于一所述第二发射阵元沿所述第二方向的两侧，其中，每两个所述第四发射阵元与一第二发射阵元组成一第二发射阵元组。

9.根据权利要求4所述的天线模组，其特征在于，

所述第二天线阵列中的任一阵元均包括第二连接线以及交错设置于所述第二连接线的两侧的多个第二贴片，且一侧所述第二贴片的宽度由中间至两侧逐个减小，使得沿第四方向，各个所述第二贴片的宽度服从切比雪夫分布，其中，所述第四方向与所述第三方向垂直。

10.根据权利要求9所述的天线模组，其特征在于，

所述第二接收阵元中的任意相邻的两个所述第二贴片之间的距离为所述第二贴片的介质波长的0.5倍；

所述第二发射阵元中的任意相邻的两个所述第二贴片之间的距离为所述第二贴片的介质波长的2倍。

11.根据权利要求9所述的天线模组，其特征在于，

所述第二天线还包括至少两个第三四分之一波长阻抗变换段与至少两个第四四分之一波长阻抗变换段，一所述第二接收阵元与所述第二接收引脚的连接处设有一所述第三四分之一波长阻抗变换段，一所述第二发射阵元与所述第二发射引脚的连接处设有一所述第四四分之一波长阻抗变换段。

12.一种毫米波雷达，其特征在于，包括如权利要求1-11任意一项所述的天线模组。

13.一种车辆，其特征在于，包括车辆主体与如权利要求12所述的毫米波雷达，所述毫米波雷达安装于所述车辆主体。

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