发明内容
本申请提供一种天线及其制备方法、毫米波传感器和终端,通过缝隙耦合实现了双谐振,扩展了天线的带宽,解决了现有天线的带宽无法很好地满足毫米波雷达在长距和中距场景中使用的问题。
本申请实施例第一方面提供一种天线,包括:设置在介质板的其中一面上的微带馈线;所述天线还包括位于所述微带馈线的第一侧的第一组辐射单元或者位于所述微带馈线第二侧的第二组辐射单元中的至少一组,所述第一组辐射单元包括至少一个第一耦合枝节,所述第二组辐射单元包括至少一个第二耦合枝节;
其中,至少一个所述第一耦合枝节和/或至少一个所述第二耦合枝节所述微带馈线之间存在间隙。
通过至少一个所述第一耦合枝节和/或至少一个所述第二耦合枝节与所述微带馈线之间存在间隙,这样至少一个所述第一耦合枝节和/或至少一个所述第二耦合枝节与微带馈线之间形成谐振结构(即LC),使得天线产生另一个谐振,这样天线可以产生两个谐振点,从而实现了更大的带宽,从而实现毫米波雷达高距离分辨率的提升,满足了雷达在短距、中距和长距场景中的使用,因此,本申请实施例提供的天线,覆盖了更大的带宽,解决了现有天线的带宽无法满足毫米波雷达在中距和长距场景中使用的问题。
在一种可能的实现方式中,所述至少一个第一耦合枝节的数量大于等于3,和/或,所述至少一个第二耦合枝节的数量大于等于3,其中:
所述至少一个第一耦合枝节与所述微带馈线之间的间隙的宽度满足从所述微带馈线的第一端到第二端先减小再增大的规则;和/或
所述至少一个第二耦合枝节与所述微带馈线之间的间隙的宽度满足从所述微带馈线的第一端到第二端先减小再增大的规则。
通过将至少一个第一耦合枝节和/或至少一个第二耦合枝节与微带馈线之间的间隙的宽度从微带馈线的第一端到第二端先减小再增大,实现了低副瓣效果,降低了副瓣电平对于毫米波传感器虚警的概率,从而尽量避免雷达虚警的问题,所以,本申请实施例提供的天线,提高带宽的同时实现了低副瓣效果,解决了现有天线中带宽与低副瓣无法同时满足的问题。
在一种可能的实现方式中,所述至少一个第一耦合枝节和所述至少一个第二耦合枝节的数量之和大于等于3;
其中,所述至少一个第一耦合枝节和所述至少一个第二耦合枝节与所述微带馈线之间的间隙的宽度满足从所述微带馈线的第一端到第二端先减小再增大的规则。通过将至少一个第一耦合枝节和至少一个第二耦合枝节与微带馈线之间的间隙的宽度从微带馈线的第一端到第二端先减小再增大,实现了低副瓣效果,降低了副瓣电平对于毫米波传感器虚警的概率,从而尽量避免雷达虚警的问题。
在一种可能的实现方式中,所述至少一个第一耦合枝节和所述至少一个第二耦合枝节在所述微带馈线的两侧交替分布。
在一种可能的实现方式中,所述至少一个第一耦合枝节的数量大于等于3,和/或,所述至少一个第二耦合枝节的数量大于等于3,其中:
所述至少一个第一耦合枝节的宽度满足从所述微带馈线的第一端到第二端先增大再减小的规则;和/或
所述至少一个第二耦合枝节的宽度满足从所述微带馈线的第一端到第二端先增大再减小的规则。
通过将将至少一个第一耦合枝节和/或至少一个第二耦合枝节的宽度从微带馈线的一端到另一端先增大再减小,实现了低副瓣效果,降低了副瓣电平对于毫米波传感器虚警的概率,从而尽量避免雷达虚警的问题。
在一种可能的实现方式中,所述至少一个第一耦合枝节和所述至少一个第二耦合枝节的数量之和大于等于3;
其中,所述至少一个第一耦合枝节和所述至少一个第二耦合枝节的宽度满足从所述微带馈线的第一端到第二端先增大再减小的规则。
在一种可能的实现方式中,所述第一组辐射单元和第二组辐射单元包含两组相邻的第一耦合枝节与第二耦合枝节,所述两组相邻的第一耦合枝节与第二耦合枝节之间的垂直距离不同。这样可以实现低副瓣。
在一种可能的实现方式中,所述第一组辐射单元和第二组辐射单元包含的任意两组相邻的第一耦合枝节和第二耦合枝节之间的垂直距离不同。这样可以实现低副瓣。
在一种可能的实现方式中,所述第一组辐射单元和第二组辐射单元包含的任意一组相邻的所述第一耦合枝节与所述第二耦合枝节之间的距离为d1毫米(mm),所述d1满足0.4λg≤d1≤0.6λg,所述λg为通过所述第一耦合枝节或所述第二耦合枝节发射的电磁波在所述介质板中传输时的波长。这样确保各个耦合枝节实现同向叠加,实现高增益。
在一种可能的实现方式中,所述微带馈线与任一所述第一耦合枝节之间的间隙的宽度大于等于0.076mm且小于等于0.9mm;和/或
所述微带馈线与任一所述第二耦合枝节之间的间隙的宽度大于等于0.076mm且小于等于0.9mm。这样可以确保各个耦合枝节与微带馈线之间可以实现耦合馈电,避免间隔过大而导致耦合效果不佳或者间隔过小而不易产生谐振的问题。
在一种可能的实现方式中,所述至少一个第一耦合枝节中的一个或多个第一耦合枝节的至少一侧设置至少一个匹配枝节。
和/或,所述至少一个第二耦合枝节中的一个或多个第二耦合枝节的至少一侧设置至少一个匹配枝节;
其中,所述匹配枝节与所述微带馈线,以及,所述一个或多个第一耦合枝节和/或所述一个或多个第二耦合枝节之间存在间隙。
通过设置匹配枝节,使得天线的辐射枝节增多,且匹配枝节与耦合枝节之间实现耦合,从而使得天线覆盖的带宽更大。
在一种可能的实现方式中,所述任一第一耦合枝节和所述任一第二耦合枝节的上下两侧设置所述匹配枝节。
在一种可能的实现方式中,至少一个所述第一耦合枝节和至少一个所述第二耦合枝节的长度大于等于0.4λg且小于等于0.6λg;
或者,任一所述第一耦合枝节和任一所述第二耦合枝节的长度大于等于0.4λg且小于等于0.6λg,所述λg为通过所述第一耦合枝节或所述第二耦合枝节发射的电磁波在所述介质板中传输时的波长。这样确保各个耦合枝节工作在所需的工作频段,确保天线的工作频率可以满足要求。
在一种可能的实现方式中,至少一个所述第一耦合枝节和至少一个所述第二耦合枝节的宽度大于等于0.076mm且小于等于0.9mm;
或者,任一所述第一耦合枝节和任一所述第二耦合枝节的宽度大于等于0.076mm且小于等于0.9mm。由于当耦合枝节的宽度小于0.076mm时,耦合枝节的制作工艺往往难以实现的,所以本申请实施例中,耦合枝节的宽度大于等于0.076mm,满足工艺要求,当当耦合枝节的宽度大于0.9mm时,这样第一耦合枝节和第二耦合枝节在微带馈线的两侧交替设置时,相邻的第一耦合枝节和第二耦合枝节会产生干扰,使得天线的增益降低,而且波束形态发生改变,从而无法达到要求。
在一种可能的实现方式中,至少一个所述第一耦合枝节和至少一个所述第二耦合枝节为矩形或者梯形贴片,或者,任一所述第一耦合枝节和/或任一所述第二耦合枝节为矩形贴片或者梯形贴片。
在一种可能的实现方式中,所述第一耦合枝节的数量为5;和/或,所述第二耦合枝节的数量为5。
本申请实施例第二方面提供一种毫米波传感器,至少包括:至少包括:电路板、设置于所述电路板第一面的金属地层以及设置于所述电路板第二面的至少一个天线阵列,所述至少一个天线阵列中的一个或多个天线阵列包括至少一个上述任一所述的天线。
本申请实施例提供的毫米波传感器,通过包括上述天线,实现了更大的带宽,从而实现了毫米波雷达距离分辨率的提升,满足实现高距离分辨率的5G带宽的要求,而且,实现了低副瓣效果,降低了副瓣电平对于毫米波传感器虚警的概率,从而尽量避免毫米波传感器虚警的问题。
在一种可能的实现方式中,所述至少一个天线阵列包括至少一个发射天线阵列和至少一个接收天线阵列,任一所述发射天线阵列和任一所述接收天线阵列包括至少一个所述天线,且所述天线的微带馈线与所述电路板的馈源电连接。
在一种可能的实现方式中,所述电路板的厚度为5密尔(mil)。
在一种可能的实现方式中,所述电路板的介电常数大于等于2且小于等于4。
本申请实施例第三方面提供一种终端,至少包括:本体和设在所述本体上的至少一个传感器,所述至少一个传感器包含至少一个上述任一所述的毫米波传感器。进一步可选的,所述终端可以为车辆、无人机、智能家居设备或者智能制造设备等。
本申请实施例提供的终端,通过包括上述毫米波传感器,实现了更大的带宽,从而实现了毫米波雷达距离分辨率的提升,满足实现高距离分辨率的5G带宽的要求,而且,实现了低副瓣效果,降低了副瓣电平对于毫米波传感器虚警的概率,从而尽量避免出现虚警的问题,确保尽量准确检测地检测目标。
在一种可能的实现方式中,所述毫米波传感器为毫米波雷达。
本申请实施例第四方面提供一种天线的制备方法,包括:
在介质板的其中一面上形成至少一个微带馈线;
在所述微带馈线的第一侧形成第一组辐射单元和/或在所述微带馈线的第二侧形成第二组辐射单元,所述第一组辐射单元包括至少一个第一耦合枝节,所述第二组辐射单元包括至少一个第二耦合枝节;
其中,至少一个所述第一耦合枝节和/或至少一个所述第二耦合枝节与所述微带馈线之间形成间隙。
在一种可能的实现方式中,还包括:
在所述介质板的另一面上形成金属地层。
在一种可能的实现方式中,所述介质板为印制电路板(Printed Circuit Board,PCB)。
在一种可能的实现方式中,所述至少一个第一耦合枝节和所述至少一个第二耦合枝节的数量之和大于等于3;
其中,所述至少一个第一耦合枝节和所述至少一个第二耦合枝节与所述微带馈线之间的间隙的宽度满足从所述微带馈线的第一端到第二端先减小再增大的规则。
在一种可能的实现方式中,所述至少一个第一耦合枝节和所述至少一个第二耦合枝节在所述微带馈线的两侧交替分布。
在一种可能的实现方式中,所述至少一个第一耦合枝节的数量大于等于3,和/或,所述至少一个第二耦合枝节的数量大于等于3,其中:
所述至少一个第一耦合枝节的宽度满足从所述微带馈线的第一端到第二端先增大再减小的规则;和/或,所述至少一个第二耦合枝节的宽度满足从所述微带馈线的第一端到第二端先增大再减小的规则。
在一种可能的实现方式中,所述至少一个第一耦合枝节和所述至少一个第二耦合枝节的数量之和大于等于3;
其中,所述至少一个第一耦合枝节和所述至少一个第二耦合枝节的宽度满足从所述微带馈线的第一端到第二端先增大再减小的规则。
在一种可能的实现方式中,所述第一组辐射单元和第二组辐射单元包含两组相邻的第一耦合枝节与第二耦合枝节,所述两组相邻的第一耦合枝节与第二耦合枝节之间的距离不同。
具体实施方式
本申请的实施方式部分使用的术语仅用于对本申请的具体实施例进行解释,而非旨在限定本申请。
主瓣:天线方向图中,最大辐射方向的波瓣称为主瓣,位于主瓣正后方的波瓣称为后瓣,
副瓣(旁瓣):天线方向图中,位于主瓣和后瓣之间的波瓣称为副瓣。
副瓣电平:副瓣最大辐射方向上的功率密度与主瓣最大辐射方向上的功率密度之比的对数值,称为副瓣电平。
图1为一种在雷达上应用的天线的结构示意图,如图1所示,天线包括:馈线1以及与馈线1电接触的多个辐射贴片2,多个辐射贴片2的宽度从馈线1的中间向馈线1的两端减小,但是该种结构的天线在雷达中使用时,带宽较窄(1GHz的带宽),无法满足雷达在中距和长距场景中使用,同时不足以满足实现高距离分辨率的5G带宽的要求。
为了解决上述问题,本申请实施例提供一种天线、毫米波传感器和终端,通过将微带馈线与多个耦合枝节耦合馈电,这样耦合枝节与微带馈线之间具有间隙,通过间隙使得耦合枝节和微带馈线之间形成谐振结构(即电感(L)和电容(C)组成的谐振电路,简称LC),从而耦合出另一个谐振,使得天线能够产生两个谐振点,实现更大的带宽,因此,本申请实施例提供的天线提升了带宽,从而满足雷达在短距、中距、长距场景中的应用,解决了现有天线的带宽无法满足毫米波雷达在中距和长距场景中使用的问题。
以下结合附图对本申请实施例的天线、毫米波传感器和终端进行详细说明。
实施例一
参见图2A所示,本申请实施例提供的天线可以为串馈天线,该串馈天线可以应用于雷达等传感器中,该天线可以包括:微带馈线10,微带馈线10可以设在介质板200a(参见下述图12A)的其中一个面上。具体的,介质板200a可以为印制电路板(PCB)。以及,天线还包括位于微带馈线10的第一侧的第一组辐射单元21或者位于微带馈线10第二侧的第二组辐射单元22中的至少一组,例如,参见图2A所示,天线可以包括:位于微带馈线10的第一侧(例如图2A中的右侧)的第一组辐射单元21和位于微带馈线10第二侧(例如图2A中的左侧)的第二组辐射单元22,或者,参见图2B所示,天线可以包括:位于微带馈线10的第一侧(例如图2B中的右侧)的第一组辐射单元21,或者,参见图2C所以,天线还包括:位于微带馈线10第二侧(例如图2C中的左侧)的第二组辐射单元22。
当然,在一些示例中,第一组辐射单元21可以位于微带馈线10的左侧,第二组辐射单元22位于微带馈线10的右侧。微带馈线10的一端与馈源(即信号源)电连接,馈源通过微带馈线10向两组辐射单元馈入电流。该电流例如可以为高频电流,需要说明的是,高频电流具体为频率大于等于50Hz的交流电提供的电流,电流在辐射单元上以电磁波方式向外发射。
其中,第一组辐射单元21包括至少一个第一耦合枝节,第二组辐射单元22包括至少一个第二耦合枝节。一种示例中,参见图2A所示,第一组辐射单元21包括5个第一耦合枝节,五个第一耦合枝节分别为第一耦合枝节21a、第一耦合枝节21b、第一耦合枝节21c、第一耦合枝节21d和第一耦合枝节21e。第二组辐射单元22可以包括5个第二耦合枝节,五个第二耦合枝节分别为第二耦合枝节22a、第二耦合枝节22b、第二耦合枝节22c、第二耦合枝节22d和第二耦合枝节22e。当然,在一些示例中,第一组辐射单元21和第二辐射单元包括但不限于为5个耦合枝节。可替换的,第一组辐射单元或第二组辐射单元可以包括1个或2个以上的耦合枝节。
进一步可选的,参见图2A所示,第一耦合枝节和第二耦合枝节在微带馈线10两侧分布时,至少一个第一耦合枝节和至少一个第二耦合枝节在微带馈线10的两侧交替分布,例如,参见如图2A所示,从微带馈线10的第一端到第二端依次可以为第二耦合枝节22a、第一耦合枝节21a、第二耦合枝节22b、第一耦合枝节21b、第二耦合枝节22c、第一耦合枝节21c、第二耦合枝节22d、第一耦合枝节21d、第二耦合枝节22e、第一耦合枝节21e。
本申请一种设计中,至少一个第一耦合枝节和/或至少一个第二耦合枝节与微带馈线10之间存在间隙,这样多个第一耦合枝节和多个第二耦合枝节均与微带馈线10之间耦合馈电,即至少一个第一耦合枝节、至少一个第二耦合枝节与微带馈线10之间不直接接触,微带馈线10通过耦合馈电方式向至少一个第一耦合枝节、至少一个第二耦合枝节馈入电流。
例如,参见图2A所示,第一耦合枝节21a与微带馈线10之间存在间隙a1,第一耦合枝节21b与微带馈线10之间存在间隙b1,第一耦合枝节21c与微带馈线10之间存在间隙c1,第一耦合枝节21d与微带馈线10之间存在间隙d1,第一耦合枝节21e与微带馈线10之间存在间隙e1。第二耦合枝节22a与微带馈线10之间存在间隙a2,第二耦合枝节22b与微带馈线10之间存在间隙b2,第二耦合枝节22c与微带馈线10之间存在间隙c2,第二耦合枝节22d与微带馈线10之间存在间隙d2,第二耦合枝节22e与微带馈线10之间存在间隙e2。
或者,参见图2B所示,第一耦合枝节21a与微带馈线10之间存在间隙a1,第一耦合枝节21b与微带馈线10之间存在间隙b1,第一耦合枝节21c与微带馈线10之间存在间隙c1,第一耦合枝节21d与微带馈线10之间存在间隙d1,第一耦合枝节21e与微带馈线10之间存在间隙e1。
或者,参见图2C所示,第二耦合枝节22a与微带馈线10之间存在间隙a2,第二耦合枝节22b与微带馈线10之间存在间隙b2,第二耦合枝节22c与微带馈线10之间存在间隙c2,第二耦合枝节22d与微带馈线10之间存在间隙d2,第二耦合枝节22e与微带馈线10之间存在间隙e2。
需要说明的是,耦合枝节具体为与微带馈线10之间采用耦合方式(即非接触)进行馈电的一类辐射体。例如,耦合枝节可以为金属贴片或金属层等天线辐射体。
本申请实施例中,通过耦合枝节与微带馈线10之间具有间隙,该间隙使得耦合枝节和微带馈线10之间形成谐振结构(即电感(L)和电容(C)组成的谐振电路,简称LC),从而耦合出另一个谐振,使得天线能够产生两个谐振点(参见下述图3D),实现更大的带宽,因此,本申请实施例提供的天线提升了带宽,从而满足雷达在短中长距场景中的应用,解决了现有天线的带宽无法很好地满足毫米波雷达在中距和长距场景中使用的问题。
再一种可能的场景和环境下,本申请实施例提供的天线经过测试,参见图3D所示,带宽可扩展到5GHz。通过耦合枝节与微带馈线10之间形成间隙,可以达到提升带宽的作用。
为了进一步实现低副瓣以降低雷达虚警,本申请实施例中,通过将耦合枝节与微带馈线10之间的间隙的宽度满足从微带馈线10的第一端到第二端先减小再增大的规则,或者将耦合枝节的宽度满足从微带馈线10的第一端到第二端先增大再减小的规则,这样实现了低副瓣效果,降低了副瓣电平对于毫米波传感器虚警的概率,从而尽量避免雷达虚警的问题,所以,本申请实施例提供的天线,一方面实现了带宽增大的作用,另一方面实现了低副瓣效果,解决了毫米波传感器虚警的问题。这里需要说明的是,先减小再增大的规则不限定持续减小并持续增大,可以存在在第一端到第二端的延伸方向上相邻的耦合枝节与微带馈线之间的间隙宽度相同的情况,但是整体上呈现先减小再增大的趋势即可。同理,先增大再减小的规则亦满足一定趋势即可,不限定持续增大并持续减小。下文关于先减小再增大的规则或者先增大再减小的规则同样参考此段阐述。
下面具体对实现低副瓣效果的各个实现方式详细进行阐述。
在一种实现方式中,通过对耦合枝节与微带馈线10之间的间隙宽度进行变换达到实现低低副瓣效果,具体的,第一耦合枝节的数量大于等于3。例如,如图2B所示,第一组辐射单元21可以包括:五个第一耦合枝节,五个第一耦合枝节分别为第一耦合枝节21a、第一耦合枝节21b、第一耦合枝节21c、第一耦合枝节21d和第一耦合枝节21e。第一耦合枝节21a与微带馈线10之间存在间隙a1,第一耦合枝节21b与微带馈线10之间存在间隙b1,第一耦合枝节21c与微带馈线10之间存在间隙c1,第一耦合枝节21d与微带馈线10之间存在间隙d1,第一耦合枝节21e与微带馈线10之间存在间隙e1。
为了实现低副瓣效果,第一耦合枝节与微带馈线10之间的间隙从微带馈线10的第一端到第二端先减小再增大,例如图3A所示,第一耦合枝节21e与微带馈线10之间的间隙e1的宽度为h1,第一耦合枝节21d与微带馈线10之间的间隙d1的宽度为h2,第一耦合枝节21c与微带馈线10之间的间隙c1的宽度为h3,第一耦合枝节21b与微带馈线10之间的间隙b1的宽度为h4,第一耦合枝节21a与微带馈线10之间的间隙a1的宽度为h5,且,h1>h2>h3<h4<h5,即第一组辐射单元21中,位于中间的第一耦合枝节21c与微带馈线10之间的间隙c1的宽度最窄,位于两端的第一耦合枝节21a与微带馈线10之间的间隙a1的宽度和第一耦合枝节21e与微带馈线10之间的间隙e1的宽度最大,这样第一组辐射单元21中,多个第一耦合枝节与微带馈线10之间形成中间间隙窄、两端间隙大的加权设计。
通过将多个第一耦合枝节与微带馈线10之间的间隙的宽度满足从微带馈线10的第一端10a到第二端先减小再增大的规则,实现了低副瓣效果,降低了副瓣电平对于毫米波传感器虚警的概率,从而能尽量避免雷达虚警的问题。
或者,第二耦合枝节的数量大于等于3,例如,参见图2C所示,第二组辐射单元22可以包括:五个第二耦合枝节,五个第二耦合枝节分别为第二耦合枝节22a、第二耦合枝节22b、第二耦合枝节22c、第二耦合枝节22d和第二耦合枝节22e。
参见图2C所示,第二组辐射单元22中,第二耦合枝节22e与微带馈线10之间的间隙e2的宽度为f1,第二耦合枝节22d与微带馈线10之间的间隙d2的宽度为f2,第二耦合枝节22c与微带馈线10之间的间隙c2的宽度为f3,第二耦合枝节22b与微带馈线10之间的间隙b2的宽度为f4,第二耦合枝节22a与微带馈线10之间的间隙a2的宽度为f5,且,f1>f2>f3<f4<f5,即第二组辐射单元22中,位于中间的第二耦合枝节22c与微带馈线10之间的间隙c2的宽度最窄,位于两端的第二耦合枝节22a与微带馈线10之间的间隙a2和第二耦合枝节22e与微带馈线10之间的间隙e2的宽度最大,这样第二组辐射单元22中,多个第二耦合枝节与微带馈线10之间形成中间间隙窄、两端间隙大的加权设计。
通过将多个第二耦合枝节与微带馈线10之间的间隙的宽度满足从微带馈线10的第一端10a到第二端10b先减小再增大的规则,实现了低副瓣效果,降低了副瓣电平对于毫米波传感器虚警的概率,从而尽量避免雷达虚警的问题。
或者,第一耦合枝节的数量大于等于3,第二耦合枝节的数量也大于等于3,例如,参见图3A所示,第一组辐射单元21可以包括:五个第一耦合枝节,五个第一耦合枝节分别为第一耦合枝节21a、第一耦合枝节21b、第一耦合枝节21c、第一耦合枝节21d和第一耦合枝节21e。第二组辐射单元22可以包括:五个第二耦合枝节,五个第二耦合枝节分别为第二耦合枝节22a、第二耦合枝节22b、第二耦合枝节22c、第二耦合枝节22d和第二耦合枝节22e。
多个第一耦合枝节和多个第二耦合枝节沿着微带馈线10交替排布,例如,如图3A所示,五个第一耦合枝节和五个第二耦合枝节分别从微带馈线10的第一端10a到第二端10b交替排布,即第二耦合枝节22a、第一耦合枝节21a、第二耦合枝节22b、第一耦合枝节21b、第二耦合枝节22c、第一耦合枝节21c、第二耦合枝节22d、第一耦合枝节21d、第二耦合枝节22e、第一耦合枝节21e。
微带馈线10分别与多个第一耦合枝节和多个第二耦合枝节之间均存在间隙,例如图3A所示,第一耦合枝节21a与微带馈线10之间存在间隙a1,第一耦合枝节21b与微带馈线10之间存在间隙b1,第一耦合枝节21c与微带馈线10之间存在间隙c1,第一耦合枝节21d与微带馈线10之间存在间隙d1,第一耦合枝节21e与微带馈线10之间存在间隙e1。第二耦合枝节22a与微带馈线10之间存在间隙a2,第二耦合枝节22b与微带馈线10之间存在间隙b2,第二耦合枝节22c与微带馈线10之间存在间隙c2,第二耦合枝节22d与微带馈线10之间存在间隙d2,第二耦合枝节22e与微带馈线10之间存在间隙e2。
其中,多个第一耦合枝节与微带馈线10之间的间隙从微带馈线10的第一端10a到第二端10b先减小再增大,例如图3A所示,第一耦合枝节21e与微带馈线10之间的间隙e1的宽度为h1,第一耦合枝节21d与微带馈线10之间的间隙d1的宽度为h2,第一耦合枝节21c与微带馈线10之间的间隙c1的宽度为h3,第一耦合枝节21b与微带馈线10之间的间隙b1的宽度为h4,第一耦合枝节21a与微带馈线10之间的间隙a1的宽度为h5,且,h1>h2>h3<h4<h5,即第一组辐射单元21中,位于中间的第一耦合枝节21c与微带馈线10之间的间隙c1的宽度最窄,位于两端的第一耦合枝节21a与微带馈线10之间的间隙a1和第一耦合枝节21e与微带馈线10之间的间隙e1的宽度最大,这样第一组辐射单元21中,多个第一耦合枝节与微带馈线10之间形成中间间隙窄、两端间隙大的加权设计。
多个,第二耦合枝节与微带馈线10之间的间隙从微带馈线10的第一端10a到第二端10b先减小再增大,例如图3A所示,第二组辐射单元22中,第二耦合枝节22e与微带馈线10之间的间隙e2的宽度为f1,第二耦合枝节22d与微带馈线10之间的间隙d2的宽度为f2,第二耦合枝节22c与微带馈线10之间的间隙c2的宽度为f3,第二耦合枝节22b与微带馈线10之间的间隙b2的宽度为f4,第二耦合枝节22a与微带馈线10之间的间隙a2的宽度为f5,且,f1>f2>f3<f4<f5,即第二组辐射单元22中,位于中间的第二耦合枝节22c与微带馈线10之间的间隙c2的宽度最窄,位于两端的第二耦合枝节22a与微带馈线10之间的间隙a2和第二耦合枝节22e与微带馈线10之间的间隙e2的宽度最大,这样第二组辐射单元22中,多个第二耦合枝节与微带馈线10之间形成中间间隙窄、两端间隙大的加权设计。
对图3A提供的天线进行仿真测试,测试结果如图3D所示,图3D中的曲线为天线的回波损耗曲线,从该曲线上可以看出,天线产生了两个谐振点,分别为76GHz和81GHz,从而使得带宽可以扩展到5GHz,实现了更大的带宽。图3E为天线的方向图,如图3E所示,在76GHz、77GHz、78GHz、79GHz、80GHz和81GHz的工作频率下均实现了低副瓣,这样副瓣电平对于毫米波传感器虚警的概率降低,即不易发生虚警现象。
所以,通过将多个第一耦合枝节和多个第二耦合枝节均与微带馈线10之间的间隙的宽度满足从微带馈线10的第一端10a到第二端10b先减小再增大的规则,实现了低副瓣效果,降低了副瓣电平对于毫米波传感器虚警的概率,从而尽量避免雷达虚警的问题。
需要说明的是,在一些示例中,第一组辐射单元21包括但不限于为5个第一耦合枝节,第二组辐射单元22包括但不限于为5个第二耦合枝节,例如,第一组辐射单元21还可以包括10-20个第一耦合枝节,第二组辐射单元22也可以包括10-20个第二耦合枝节。
需要说明的是,第一组辐射单元21中的第一耦合枝节的数量可以与第二组辐射单元22中的第二耦合枝节的数量相同,当然,一些示例中,第一组辐射单元21中的第一耦合枝节的数量可以与第二组辐射单元22中的第二耦合枝节的数量也可以不同,例如,第一组辐射单元21中的第一耦合枝节的数量可以为8个,第二组辐射单元22中的第二耦合枝节的数量可以为9个。
在另一种实现方式中,第一耦合枝节和第二耦合枝节的数量之和大于等于3,例如,参见图3B所示,第二耦合枝节的数量为2个,第一耦合枝节的数量可以为一个,也可以如图3B所示的4个,这样第一耦合枝节和第二耦合枝节的数量之和为6个,为了实现低副瓣效果,第一耦合枝节和第二耦合枝节在微带馈线10两侧交替排布,且第一耦合枝节和第二耦合枝节与微带馈线10之间的间隙的宽度满足从微带馈线10的第一端10a到第二端10b先减小再增大的规则,例如图3B所示,第二耦合枝节22b与微带馈线10之间的间隙b2的宽度为f4,第二耦合枝节22a与微带馈线10之间的间隙a2的宽度为f5,第一耦合枝节21d与微带馈线10之间的间隙d1的宽度为h2,第一耦合枝节21c与微带馈线10之间的间隙c1的宽度为h3,第一耦合枝节21b与微带馈线10之间的间隙b1的宽度为h4,第一耦合枝节21a与微带馈线10之间的间隙a1的宽度为h5,且h2>h3<h4<f4<h5<f5。
通过微带馈线10两侧的第一耦合枝节和第二耦合枝节与微带馈线10之间的间隙的宽度满足从微带馈线10的第一端10a到第二端10b先减小再增大的规则,实现了低副瓣效果,降低了副瓣电平对于毫米波传感器虚警的概率,从而尽量避免雷达虚警的问题。
在上述两种实现方式中,需要说明的是,第一耦合枝节和/或第二耦合枝节与微带馈线10之间的间隙的宽度满足从微带馈线10的第一端10a到第二端10b先减小再增大的规则时,具体为:第一耦合枝节和/或第二耦合枝节与微带馈线10之间的间隙的宽度从微带馈线10的第一端10a到第二端10b整体变化趋势呈现先减小再增大的规则,例如,可以是第一耦合枝节和/或第二耦合枝节与微带馈线10之间的间隙的宽度从微带馈线10的第一端10a到第二端10b依次先减小再依次增大的变化趋势,或者第一耦合枝节和/或第二耦合枝节与微带馈线10之间的间隙的宽度从微带馈线10的第一端10a到第二端10b先减小再相等后增大的变化趋势。
或者,还可以为在减小或增大过程中存在间隙宽度相同的变化,例如参见图3C所示,h0=h1>h2>h3<h4<h5,f1>f2>f3<f4<f5,或者在其他一些示例中,也可以为:h0>h1=h2>h3<h4<h5,f1>f2>f3=f4<f5。所以,第一耦合枝节和第二耦合枝节与微带馈线10之间的间隙的宽度满足整体变化区域为先减小再增大的趋势,但是不限于为依次先减小再依次增大的变化趋势。
在一种可能的实现方式中,微带馈线10与任一第一耦合枝节之间的间隙的宽度大于等于0.076mm且小于等于0.9mm,例如,h1可以为0.8mm,h2可以为0.7mm,h3可以为0.6mm,h4可以为0.5mm,h5可以为0.4mm,间隙的宽度从微带馈线10的第一端10a到第二端10b先减小再增大的规则,或者,微带馈线10与任一第二耦合枝节之间的间隙的宽度大于等于0.076mm且小于等于0.9mm,例如,f1可以为0.85mm,f2可以为0.75mm,f3可以为0.65mm,f4可以为0.55mm,f5可以为0.45mm,间隙的宽度从微带馈线10的第一端10a到第二端10b先减小再增大的规则,或者,微带馈线10与任一第一耦合枝节以及微带馈线10与任一第二耦合枝节之间的间隙的宽度均大于等于0.076mm且小于等于0.9mm,通过将微带馈线10与第一耦合枝节以及微带馈线10与第二耦合枝节与之间的间隙的宽度大于等于0.076mm且小等于0.9mm,这样可以确保各个耦合枝节与微带馈线10之间可以实现耦合馈电,避免间隔过大而导致耦合效果不佳或者间隔过小而不易产生谐振的问题。这里需要说明的是,本申请涉及的数值和数值范围为近似值,受制造工艺的影响,可能会存在一定范围的误差,这部分误差本领域技术人员可以认为忽略不计。
需要说明是,第一组辐射单元21中的各个耦合枝节之间的间隙和第二组辐射单元22中的各个耦合枝节之间的间隙可以相等,例如间隙e1的大小可以等于间隙e2的大小,即f1=h1,间隙d1的大小可以等于间隙d2的大小,即f2=h2,间隙c1的大小可以等于间隙c2的大小,即f3=h3,间隙b1的大小可以等于间隙b2的大小,即f4=h4,间隙a1的大小可以等于间隙a2的大小,即f5=h5。当然,在一些示例中,第一组辐射单元21中的各个耦合枝节之间的间隙和第二组辐射单元22中的各个耦合枝节之间的间隙也可以不相同,例如f1≠h1,f2≠h2,f3≠h3,f4≠h4,f5≠h5。
在一种可能的实现方式中,第一组辐射单元21和第二组辐射单元22至少包含两组相邻的第一耦合枝节和第二耦合枝节,例如,第一组辐射单元21可以包括第一耦合枝节21a,第二组辐射单元22可以包括第二耦合枝节22a和第二耦合枝节22b,第一耦合枝节21a分别与第二耦合枝节22a和第二耦合枝节22b相邻,这样两组相邻的第一耦合枝节和第二耦合枝节分别为:第一耦合枝节21a和第二耦合枝节22a组成一组,第一耦合枝节21a与第二耦合枝节22b组成另一组,且第一耦合枝节21a与第二耦合枝节22a之间的距离为m9,第一耦合枝节21a与第二耦合枝节22b之间的距离为m8,且m8≠m9,这样可以进一步地实现低副瓣。
一种可选的设计中,第一耦合枝节与第二耦合枝节之间的距离可以为第一耦合枝节的中心与第二耦合枝节的中心之间的垂直距离。上述实现方式也可以理解为两组相邻的第一耦合枝节的中心与第二耦合枝节的中心之间的垂直距离不同。需要进一步说明的是,在具体的产品设计和测量中,还可以存在多种方式来确定第一耦合枝节与第二耦合枝节之间的距离,本申请不做具体限定,其他部分涉及耦合枝节之间的距离的内容可以参考本段的阐述。
本申请实施例中,相邻的第一耦合枝节和第二耦合枝节具体指第一耦合枝节与最近的一个或两个第二耦合枝节称为相邻的第一耦合枝节和第二耦合枝节,也可以理解为在微带馈线的延伸方向上相邻的第一和第二耦合枝节。
本申请实施例中,第一组辐射单元21和第二组辐射单元22包含但不限于为两组相邻的第一耦合枝节与第二耦合枝节,第一组辐射单元21和第二组辐射单元22可以包含两组以上的相邻的第一耦合枝节和第二耦合枝节。可选的,当第一组辐射单元21和第二组辐射单元22包含两组以上的相邻的第一耦合枝节和第二耦合枝节时,第一组辐射单元21和第二组辐射单元22包含的任意两组相邻的第一耦合枝节和第二耦合枝节之间的距离不同。
例如,参见图4所示,第二耦合枝节22a与第一耦合枝节21a之间的距离为m9、第二耦合枝节22b与第一耦合枝节21a之间的距离为m8、第二耦合枝节22b与第一耦合枝节21b之间的距离为m7、第二耦合枝节22c与第一耦合枝节21b之间的距离为m6、第二耦合枝节22c与第一耦合枝节21c之间的距离为m5、第一耦合枝节21c与第二耦合枝节22d之间的距离为m4、第二耦合枝节22d与第一耦合枝节21d之间的距离为m3、第一耦合枝节21d与第二耦合枝节22e之间的距离为m2、第二耦合枝节22e与第一耦合枝节21e之间的距离为m1,其中,m1≠m2≠m3≠m4≠m5≠m6≠m7≠m8≠m9。
其中,第一组辐射单元21和第二组辐射单元22包含的任意一组相邻的第一耦合枝节与第二耦合枝节之间的距离大于等于0.4λg且小于等于0.6λg,其中,λg为通过第一耦合枝节或第二耦合枝节发射的电磁波在介质板200a中传输时的波长,或者可以理解为λg为介质波长,该介质为用于承载微带馈线10和耦合枝节的介质板200a。一种可选的设计中,λg可以为2.26毫米(mm),和/或,任意一组相邻的第一耦合枝节与第二耦合枝节之间的距离可以满足大于等于0.904且小于等于1.356mm,例如,m1=1mm、m2=1.05mm、m2=1.1mm、m4=1.15mm、m5=1.18mm、m6=1.2mm、m7=1.25mm、m8=1.28mm、m9=1.3mm。
在一种可能的实现方式中,第一组辐射单元21和第二组辐射单元22包含的任意一组相邻的第一耦合枝节与第二耦合枝节之间的距离可以大于等于1.0mm且小于等于1.3mm。
参见图4所示,第一组辐射单元21中的相邻两个第一耦合枝节之间的距离可以大于等于0.4λg且小于等于1.2λg。可选的,λg为2.26mm,则第一组辐射单元21中的相邻两个第一耦合枝节之间的距离m11大于等于0.904mm且小于等于2.7mm。参见图4所示,第一组辐射单元21中第一耦合枝节21c和第一耦合枝节21d之间的距离m11可以为2.0mm,或者,第一组辐射单元21中第一耦合枝节21c和第一耦合枝节21d之间的距离m11可以为2.4mm。
第二组辐射单元22中的相邻两个第二耦合枝节之间的距离可以大于等于0.4λg且小于等于1.2λg。可选的,λg为2.26mm,则第二组辐射单元22中的相邻两个第二耦合枝节之间的距离m11大于等于0.904mm且小于等于2.7mm。例如,第二组辐射单元22中第二耦合枝节22b和第二耦合枝节22c之间的距离m10可以为1.8mm,或者第二组辐射单元22中第二耦合枝节22b和第二耦合枝节22c之间的距离m10可以为2.3mm。
本申请实施例中,需要说明的是,由于第一耦合枝节和第二耦合枝节沿着微带馈线10交替排布,所以相邻两个第一耦合枝节之间的距离或相邻两个第二耦合枝节之间的距离可以大于相邻两个第一耦合枝节和第二耦合枝节之间的距离。例如,m11可以大于m4,或者m10大于m6。
在一种可能的实现方式中,还包括:匹配枝节23,至少一个第一耦合枝节中的一个或多个第一耦合枝节的至少一侧设置至少一个匹配枝节,例如,参见图5所示,每个第一耦合枝节的一侧设置一个匹配枝节23,当然在一些示例中,也可以在部分第一耦合枝节的一侧或两侧设置匹配枝节23,或者,至少一个第二耦合枝节中的一个或多个第二耦合枝节的至少一侧设置至少一个匹配枝节,例如,参见图5所示,每个第二耦合枝节的一侧设置一个匹配枝节23,当然在一些示例中,也可以在部分第二耦合枝节的一侧或两侧设置匹配枝节23;或者,也可以在至少一个第一耦合枝节中的一个或多个第一耦合枝节的至少一侧以及至少一个第二耦合枝节中的一个或多个第二耦合枝节的至少一侧设置至少一个匹配枝节23。
其中,匹配枝节与微带馈线10、一个或多个第一耦合枝节和/或一个或多个第二耦合枝节之间存在间隔,这样使得匹配枝节23与第一耦合枝节和/或第二耦合枝节实现耦合,使得天线覆盖的带宽更大。
在另一种实现方式中,如图6所示,第一耦合枝节和第二耦合枝节的两侧均设有匹配枝节23,第一耦合枝节和第二耦合枝节均与两侧的匹配枝节23之间存在间隙,匹配枝节23与微带馈线10之间存在间隙,通过在耦合枝节的两侧均设置匹配枝节23,增大了天线的辐射性能,使得天线覆盖的带宽更大。需要说明的是,匹配枝节23具体指为了提高天线的带宽而匹配的辐射体。
在一种可能的实现方式中,在上述耦合枝节与微带馈线10之间的间隙的宽度变换的基础上,可以将耦合枝节的宽度进行变化,以进一步实现低副瓣效果,本申请实施例中,第一耦合枝节的数量大于等于3,第二耦合枝节的数量大于等于3,至少一个第二耦合枝节的宽度满足从微带馈线10的第一端10a到第二端10b先增大再减小的规则,至少一个第一耦合枝节的宽度满足从微带馈线10的第一端10a到第二端10b先增大再减小的规则,例如,参见图7A所示,第一耦合枝节21a、第一耦合枝节21b、第一耦合枝节21c、第一耦合枝节21d和第一耦合枝节21e的宽度分别为g5、g4、g3、g2、g1,且g5<g4<g3>g2>g1,第一组辐射单元21中,中间的第一耦合枝节21c的宽度最大,两端的第一耦合枝节21a和第一耦合枝节21e的宽度最小。
第二耦合枝节22a、第二耦合枝节22b、第二耦合枝节22c、第二耦合枝节22d和第二耦合枝节22e的宽度分别为k5、k4、k3、k2、k1,k5<k4<k3>k2>k1。即第二组辐射单元22中,中间的第一耦合枝节22c的宽度最大,两端的第一耦合枝节22a和第一耦合枝节22e的宽度最小。
本申请实施例中,通过将第一耦合枝节和第二耦合枝节的宽度满足从微带馈线10的第一端10a到第二端10b先增大再减小的规则,进一步的实现了低副瓣效果,降低了副瓣电平对于毫米波传感器虚警的概率,从而尽量避免雷达虚警的问题。
或者,在一些示例中,第二耦合枝节的数量大于等于3,至少一个第二耦合枝节的宽度满足从微带馈线10的第一端10a到第二端10b先增大再减小的规则,例如,如图7B所示,第二耦合枝节22a、第二耦合枝节22b、第二耦合枝节22c、第二耦合枝节22d和第二耦合枝节22e的宽度分别为k5、k4、k3、k2、k1,k5<k4<k3>k2>k1。第一组辐射单元21中的第一耦合枝节的宽度可以相同。
或者,在一些示例中,第一耦合枝节的数量大于等于3,至少一个第一耦合枝节的宽度满足从微带馈线10的第一端10a到第二端10b先增大再减小的规则,可以参见图7A中的第一组辐射单元21中的多个第一耦合枝节的宽度变化(例如g5<g4<g3>g2>g1)。
需要说明的是,至少一个第二耦合枝节的宽度和/或至少一个第一耦合枝节的宽度满足从微带馈线10的第一端10a到第二端10b先增大再减小具体为至少一个第二耦合枝节的宽度和/或至少一个第一耦合枝节的宽度整体满足从微带馈线10的第一端10a到第二端10b先增大再减小的规则,并不意味着至少一个第二耦合枝节的宽度和/或至少一个第一耦合枝节的宽度从微带馈线10的第一端10a到第二端10b先依次增大再依次减小的规则,例如,还可以为至少一个第二耦合枝节的宽度和/或至少一个第一耦合枝节的宽度从微带馈线10的第一端10a到第二端10b减小或增大过程中存在相邻两个耦合枝节的宽度相同的情况。
在一种可能的实现方式中,至少一个第一耦合枝节和至少一个第二耦合枝节的宽度大于等于0.076mm且小于等于0.9mm,或者,任一第一耦合枝节和任一第二耦合枝节的宽度大于等于0.076mm且小于等于0.9mm,例如第一耦合枝节21a、第一耦合枝节21b、第一耦合枝节21c、第一耦合枝节21d和第一耦合枝节21e的宽度分别为g5、g4、g3、g2、g1,g5=0.2、g4=0.4、g3=0.6、g2=0.4、g1=0.2。第二耦合枝节22a、第二耦合枝节22b、第二耦合枝节22c、第二耦合枝节22d和第二耦合枝节22e的宽度分别为k5、k4、k3、k2、k1,k5=0.1、k4=0.5、k3=0.9、g2=0.5、k1=0.1。
在一种可能的实现方式中,至少一个第一耦合枝节和至少一个第二耦合枝节的长度大于等于0.4λg且小于等于0.6λg,或者,任一第一耦合枝节和任一第二耦合枝节的长度大于等于0.4λg且小于等于0.6λg,λg为通过第一耦合枝节或第二耦合枝节发射的电磁波在介质板200a中传输时的波长,或者可以理解为λg为介质波长,该介质为用于承载微带馈线10和耦合枝节的介质板200a。一种可选的设计中,λg可以为2.26毫米(mm)。和/或,至少一个第一耦合枝节和至少一个第二耦合枝节的长度,或者,任一第一耦合枝节和任一第二耦合枝节的长度大于等于0.904且小于等于1.356mm。
在一种可能的实现方式中,第一耦合枝节和第二耦合枝节的长度可以相同或者至少一个第一耦合枝节和至少一个第二耦合枝节的长度相同。其中,第一耦合枝节和第二耦合枝节的长度可以大于等于1.0且小于等于1.2mm。例如,如图7A所示,第一耦合枝节21a、第一耦合枝节21b、第一耦合枝节21c、第一耦合枝节21d和第一耦合枝节21e的长度分别为L5、L4、L3、L2、L1,L5=L4=L3=L2=L1=1.1mm,或者,L5=L4=L3=L2=L1=1.2mm。
第二耦合枝节22a、第二耦合枝节22b、第二耦合枝节22c、第二耦合枝节22d和第二耦合枝节22e的长度分别为L5、L4、L3、L2、L1,L5=L4=L3=L2=L1=1.0mm,或者,L5=L4=L3=L2=L1=1.15mm。
当然,在一些示例中,第一耦合枝节和第二耦合枝节的长度可以不相同,例如,多个第一耦合枝节的长度也可以从微带馈线10的第一端10a到第二端10b先增大后减小,多个第二耦合枝节的长度也可以从微带馈线10的第一端10a到第二端10b先增大后减小。
在一种可能的实现方式中,至少一个第一耦合枝节和至少一个第二耦合枝节为矩形或者梯形贴片,或者,任一第一耦合枝节和/或任一第二耦合枝节可以为矩形贴片,或者也可以为梯形贴片。
当然在一些其他实例中,第一耦合枝节和第二耦合枝节的形状包括但不限于为矩形或梯形,例如还可以为多边形形成或者圆形等形状。矩形贴片具体可以为金属贴片,例如铜片或铝片等。
实施例二
本申请实施例中,通过改变第一耦合枝节和/或第二耦合枝节的宽度实现低副瓣,例如,至少一个第一耦合枝节和/或至少一个第二耦合枝节与微带馈线10之间的间隙相同,例如,如图8A所示,五个第一耦合枝节(即第一耦合枝节21a、第一耦合枝节21b、第一耦合枝节21c、第一耦合枝节21d和第一耦合枝节21e)与微带馈线10之间的间隙a1、间隙b1、间隙c1、间隙d1、间隙e1可以相同。五个第二耦合枝节(即第二耦合枝节22a、第二耦合枝节22b、第二耦合枝节22c、第二耦合枝节22d和第二耦合枝节22e)与微带馈线10之间的间隙a2、间隙b2、间隙c2、间隙d2、间隙e2可以相同。
为了实现低副瓣效果,第一耦合枝节的数量可以大于等于3,第二耦合枝节的数量可以大于等于3,且至少一个第一耦合枝节的宽度满足从微带馈线10的第一端10a到第二端10b先增大再减小的规则,至少一个第二耦合枝节的宽度满足从微带馈线10的第一端10a到第二端10b先增大再减小的规则。
例如,如图8A所示,第一耦合枝节21a、第一耦合枝节21b、第一耦合枝节21c、第一耦合枝节21d和第一耦合枝节21e的宽度分别为g5、g4、g3、g2、g1,且g5<g4<g3>g2>g1,第一组辐射单元21中,中间的第一耦合枝节21c的宽度最大,两端的第一耦合枝节21a和第一耦合枝节21e的宽度最小。
第二耦合枝节22a、第二耦合枝节22b、第二耦合枝节22c、第二耦合枝节22d和第二耦合枝节22e的宽度分别为k5、k4、k3、k2、k1,k5<k4<k3>k2>k1。即第二组辐射单元22中,中间的第一耦合枝节22c的宽度最大,两端的第一耦合枝节22a和第一耦合枝节22e的宽度最小。
或者,第一耦合枝节的数量可以大于等于3,至少一个第一耦合枝节的宽度满足从微带馈线10的第一端10a到第二端10b先增大再减小的规则,参见图8B所示,第一耦合枝节21a、第一耦合枝节21b、第一耦合枝节21c、第一耦合枝节21d和第一耦合枝节21e的宽度分别为g5、g4、g3、g2、g1,且g5<g4<g3>g2>g1,第一组辐射单元21中,中间的第一耦合枝节21c的宽度最大,两端的第一耦合枝节21a和第一耦合枝节21e的宽度最小。
或者,第二耦合枝节的数量可以大于等于3,至少一个第二耦合枝节的宽度满足从微带馈线10的第一端10a到第二端10b先增大再减小的规则,参见图8C所示,第二耦合枝节22a、第二耦合枝节22b、第二耦合枝节22c、第二耦合枝节22d和第二耦合枝节22e的宽度分别为k5、k4、k3、k2、k1,k5<k4<k3>k2>k1。
或者,在一种可能的实现方式中,至少一个第一耦合枝节和至少一个第二耦合枝节的数量之和大于等于3,其中,至少一个第一耦合枝节和至少一个第二耦合枝节的宽度满足从微带馈线10的第一端10a到第二端10b先增大再减小的规则,例如参见图8D所示,第一耦合枝节21b、第二耦合枝节22a和第二耦合枝节22b在微带馈线10的两侧设置,且第一耦合枝节21b、第二耦合枝节22a和第二耦合枝节22b的宽度分别为:g4、k5和k4,且三个耦合枝节从微带馈线10的第一端10a(例如顶端)到第二端10b(例如底端)先增大再减小,即k5<k4>g4。
本申请实施例中,多个第一耦合枝节和多个第二耦合枝节与微带馈线10之间存在间隙时,这样多个第一耦合枝节和多个第二耦合枝节均与微带馈线10之间形成谐振结构(即LC),使得天线产生另一个谐振,这样天线可以产生两个谐振点,从而实现了更大的带宽,从而实现毫米波雷达距离分辨率的提升;通过将多个第一耦合枝节和多个第二耦合枝节的宽度从微带馈线10的第一端10a到第二端10b先增大再减小,实现了低副瓣效果,降低了副瓣电平对于毫米波传感器虚警的概率,从而尽量避免雷达虚警的问题。
在一种可能的实现方式中,至少一个第二耦合枝节的宽度和/或至少一个第一耦合枝节的宽度满足从微带馈线10的第一端10a到第二端10b先增大再减小的规则时,具体为至少一个第二耦合枝节的宽度和/或至少一个第一耦合枝节的宽度整体满足从微带馈线10的第一端10a到第二端10b先增大再减小的变化趋势,例如图8E中所示,k5<k4<k3=k0>k2>k1,g5<g4<g3>g2>g1=g0。所以,至少一个第二耦合枝节的宽度和/或至少一个第一耦合枝节的宽度满足从微带馈线10的第一端10a到第二端10b在先增大再减小的过程中可能存在相邻耦合枝节宽度相同的情况,但是耦合枝节从微带馈线10的第一端10a到第二端10b整体呈现先增大后减小的变化趋势。
在一种可能的实现方式中,第一组辐射单元21和第二组辐射单元22至少包含两组相邻的第一耦合枝节与第二耦合枝节,例如,参见图9所示,第一组辐射单元21可以包括第一耦合枝节21a,第二组辐射单元22可以包括第二耦合枝节22a和第二耦合枝节22b,这样两组相邻的第一耦合枝节和第二耦合枝节分别为:第一耦合枝节21a与第二耦合枝节22a组成一组,第一耦合枝节21a与第二耦合枝节22b组成相邻的另一组,且第一耦合枝节21a与第二耦合枝节22a之间的距离为n9,第一耦合枝节21a与第二耦合枝节22b之间的距离为n8,且n8≠n9,这样可以进一步地实现低副瓣。可选的,距离可以为两个耦合枝节的中心位置之间的垂直距离。
本申请实施例中,第一组辐射单元21和第二组辐射单元22包含但不限于为两组相邻的第一耦合枝节与第二耦合枝节,第一组辐射单元21和第二组辐射单元22可以包含两组以上的相邻的第一耦合枝节和第二耦合枝节,其中,当第一组辐射单元21和第二组辐射单元22包含两组以上的相邻的第一耦合枝节和第二耦合枝节时,第一组辐射单元21和第二组辐射单元22包含的任意两组相邻的第一耦合枝节和第二耦合枝节之间的距离不同。
例如,参见图9所示,第二耦合枝节22a与第一耦合枝节21a之间的距离为n9、第二耦合枝节22b与第一耦合枝节21a之间的距离为n8、第二耦合枝节22b与第一耦合枝节21b之间的距离为n7、第二耦合枝节22c与第一耦合枝节21b之间的距离为n6、第二耦合枝节22c与第一耦合枝节21c之间的距离为n5、第一耦合枝节21c与第二耦合枝节22d之间的距离为n4、第二耦合枝节22d与第一耦合枝节21d之间的距离为n3、第一耦合枝节21d与第二耦合枝节22e之间的距离为n2、第二耦合枝节22e与第一耦合枝节21e之间的距离为n1,其中,n1≠n2≠n3≠n4≠n5≠n6≠n7≠n8≠n9。
其中,第一组辐射单元21和第二组辐射单元22包含的任意一组相邻的第一耦合枝节与第二耦合枝节之间的距离大于等于0.4λg且小于等于0.6λg,其中,λg为通过第一耦合枝节或第二耦合枝节发射的电磁波在介质板200a中传输时的波长,或者可以理解为λg为介质波长,该介质为用于承载微带馈线10和耦合枝节的介质板200a。一种可选的设计中,λg可以为2.26毫米(mm),和/或,任意一组相邻的第一耦合枝节与第二耦合枝节之间的距离可以大于等于0.904且小于等于1.356mm,例如,n1=1mm、n2=1.05mm、n2=1.1mm、n4=1.15mm、n5=1.18mm、n6=1.2mm、n7=1.25mm、n8=1.28mm、n9=1.3mm。
在一种可能的实现方式中,第一组辐射单元21和第二组辐射单元22包含的任意一组相邻的第一耦合枝节与第二耦合枝节之间的距离可以大于等于1.0mm且小于等于1.3mm。
在一种可能的实现方式中,参见图9所示,第一组辐射单元21中的相邻两个第一耦合枝节(例如第一耦合枝节21e和第一耦合枝节21d)之间的距离n11可以大于等于0.4λg且小于等于1.2λg,可选的,λg为2.26mm,则第一组辐射单元21中的相邻两个第一耦合枝节之间的距离m11大于等于0.904mm且小于等于2.7mm,例如,第一组辐射单元21中第一耦合枝节21c和第一耦合枝节21d之间的距离n11可以为2.5mm,或者,第一组辐射单元21中第一耦合枝节21c和第一耦合枝节21d之间的距离n11可以为2.3mm。
第二组辐射单元22中的相邻两个第二耦合枝节(例如第二耦合枝节22b和第二耦合枝节22c)之间的距离n10可以大于等于0.4λg且小于等于1.2λg,可选的,λg为2.26mm,第二组辐射单元22中的相邻两个第二耦合枝节之间的距离大于等于0.904mm且小于等于2.7mm,例如,第二组辐射单元22中第二耦合枝节22b和第二耦合枝节22c之间的距离n10可以为2.26mm,或者第二组辐射单元22中第二耦合枝节22b和第二耦合枝节22c之间的距离n10可以为2.52mm。
本申请实施例中,由于第一耦合枝节和第二耦合枝节沿着微带馈线10交替排布,所以相邻两个第一耦合枝节之间的距离或相邻两个第二耦合枝节之间的距离可以大于相邻两个第一耦合枝节和第二耦合枝节之间的距离。例如,n11可以大于n2,或者n10大于n6。
在一种可能的实现方式中,还包括:匹配枝节23,至少一个第一耦合枝节中的一个或多个第一耦合枝节的至少一侧设置至少一个匹配枝节,例如,参见图5所示,每个第一耦合枝节的一侧设置一个匹配枝节23,当然在一些示例中,也可以在部分第一耦合枝节的一侧或两侧设置匹配枝节23,或者,至少一个第二耦合枝节中的一个或多个第二耦合枝节的至少一侧设置至少一个匹配枝节,例如,参见图10所示,每个第二耦合枝节的一侧设置一个匹配枝节23,当然在一些示例中,也可以在部分第二耦合枝节的一侧或两侧设置匹配枝节23;或者,也可以在至少一个第一耦合枝节中的一个或多个第一耦合枝节的至少一侧以及至少一个第二耦合枝节中的一个或多个第二耦合枝节的至少一侧设置至少一个匹配枝节23。
其中,匹配枝节与微带馈线10、一个或多个第一耦合枝节和/或一个或多个第二耦合枝节之间存在间隔,这样使得匹配枝节23与第一耦合枝节和/或第二耦合枝节实现耦合,使得天线覆盖的带宽更大。
在另一种实现方式中,如图11所示,第一耦合枝节和第二耦合枝节的两侧均设有匹配枝节23,第一耦合枝节和第二耦合枝节均与两侧的匹配枝节23之间存在间隙,匹配枝节23与微带馈线10之间存在间隙,通过在耦合枝节的两侧均设置匹配枝节23,增大了天线的辐射性能,使得天线覆盖的带宽更大。
本申请还提供一种对上述实施例提供的天线的制备方法,方法包括如下步骤:
步骤a):在介质板200a的其中一面上形成至少一个微带馈线10,例如,图12A所示,在介质板200a的第一面210上形成一个微带馈线10。微带馈线10可以沿着介质板200a的一端(例如图12A中的上端)到另一端(例如图12A中的下端)延伸设置。
步骤b):在微带馈线10的第一侧形成第一组辐射单元21和/或在微带馈线10的第二侧形成第二组辐射单元22,第一组辐射单元21包括至少一个第一耦合枝节,第二组辐射单元22包括至少一个第二耦合枝节,例如,参见图12A所示,在微带馈线10的第一侧形成第一组辐射单元21以及在微带馈线10的第二侧形成第二组辐射单元22。当然,在一些示例中,也可以在微带馈线10的第一侧形成第一组辐射单元21(参见图2B所示),或者也可以在微带馈线10的第二侧形成第二组辐射单元22(参见图2C所示)。
其中,至少一个第一耦合枝节和/或至少一个第二耦合枝节与微带馈线10之间形成间隙。例如,至少一个第一耦合枝节与微带馈线10之间形成间隙,或者,至少一个第二耦合枝节与微带馈线10之间形成间隙,或者至少一个第一耦合枝节和至少一个第二耦合枝节与微带馈线10之间均形成间隙。
参见图12A所示,第一组辐射单元21可以包括:第一耦合枝节21a、第一耦合枝节21b、第一耦合枝节21c、第一耦合枝节21d和第一耦合枝节21e,第二组辐射单元22可以包括第二耦合枝节22a、第二耦合枝节22b、第二耦合枝节22c、第二耦合枝节22d和第二耦合枝节22e。第一耦合枝节21a、第一耦合枝节21b、第一耦合枝节21c、第一耦合枝节21d和第一耦合枝节21e与微带馈线10之间均存在间隙,第二耦合枝节22a、第二耦合枝节22b、第二耦合枝节22c、第二耦合枝节22d和第二耦合枝节22e与微带馈线10之间均存在间隙。或者,在一些示例中,
通过,至少一个第一耦合枝节和/或至少一个第二耦合枝节与微带馈线10之间存在间隙时,这样多个第一耦合枝节和多个第二耦合枝节均与微带馈线10之间形成谐振结构(即LC),使得天线产生另一个谐振,这样天线可以产生两个谐振点,从而实现了更大的带宽,从而实现毫米波雷达距离分辨率的提升;
本申请实施例中,介质板200a可以为印制电路板(PCB),其中,介质板200a的介电常数可以大于等于2且小于等于4,介质板200a的厚度可以为5密尔(Mil)。
在另一种可能的实现方式中,在介质板200a的第一面210上形成微带馈线10和至少一组辐射单元之前或之后,还包括:在介质板200a的另一面上设有形成金属地层300,例如参见图12B所示,在介质板200a的第二面220上形成金属地层300,各个耦合枝节可以通过过孔与金属地层300电连接。
其中,金属地层300可以将介质板200a的第二面220完全覆盖或者部分覆盖。
金属地层300具体为金属材料形成的金属层。
需要说明的是,本申请提供的制备方法制备的天线为上述实施例一或实施例二提供的天线,所以,天线制备方法中关于天线中的微带馈线10、第一耦合枝节、第二耦合枝节的宽度、长度、间隙的变化规则以及其他参数或结构的变化均可以参考上述实施例一和实施例二中的记载,这里不再赘述。
本申请还提供一种毫米波传感器100,参见图13A所示,毫米波传感器100至少包括:电路板200、位于电路板200一面的金属地层300以及位于电路板200另一面的至少一个天线阵列,至少一个天线阵列中的一个或多个天线阵列包括至少一个上述任一实施例的天线,例如,每个天线阵列可以包括一个天线(参见图13A所示),或者,每列天线阵列可以包括两个天线。参见图13B所示,金属地层300位于电路板200的背面(即图13B中朝下的一面),天线阵列位于电路板200的正面(即如图13A中朝上的一面)。每个微带馈线10可以通过馈电点(例如馈电点201、馈电点202、馈电点203、馈电点204、馈电点205、馈电点206)与射频模块中的馈源电连接,具体的,馈电点与馈源之间通过馈线电连接,需要说明的是,馈源为射频模块中的信号源。
在一种可能的实现方式中,如图13A所示,至少一个天线阵列包括至少一列发射天线阵列101和至少一列接收天线阵列102,任一发射天线阵列和任一接收天线阵列包括至少一个天线。例如,参见图13A所示,发射天线阵列101和接收天线阵列102间隔设在电路板200上,且每个发射天线阵列101和每个接收天线阵列102可以包括至少一个上述任一实施例的天线,且天线的微带馈线10与电路板200的馈源电连接,天线的微带馈线10、第一耦合枝节、第二耦合枝节设在电路板200的一面上,所以本申请实施例中,电路板200可以为上述实施例一、实施例二和实施例三中的介质板200a。
在一种可能的实现方式中,电路板200可以为高频电路板,高频电路板是电磁频率较高的特种电路板,一般来说,高频可定义为频率在1GHz以上。其各项物理性能、精度、技术参数要求非常高,常用于汽车防碰撞系统、卫星系统、无线电系统等领域。本申请实施例中,电路板200的厚度H可以为5mil,即电路板200的厚度H可以为0.127mm。
在一种可能的实现方式中,电路板200的介电常数可以大于等于2且小于等于4,例如,电路板200的介电常数可以为3或者2.5。
需要说明的是,本申请实施例的天线可以为上述实施例一、实施例二任一实施例的天线,所以天线的结构可以参考上述实施例一和实施例二的内容,本申请实施例中不再对天线的结构进行赘述。
本申请实施例提供的毫米波传感器100,通过包括上述任一实施例的天线,实现了更大的带宽,从而实现了毫米波雷达距离分辨率的提升,满足实现高距离分辨率的5G带宽的要求,而且,实现了低副瓣效果,降低了副瓣电平对于毫米波传感器100虚警的概率,从而尽量避免毫米波传感器100虚警的问题。所以,该毫米波传感器100在终端中应用时,可以提升终端在自动驾驶或者辅助驾驶中的高级驾驶辅助系统(Advanced Driving AssistanceSystem,ADAS)能力,该毫米波传感器100可以应用于车联网,如车辆外联(Vehicle-to-Everything,V2X)、车间通信长期演进技术(Long Term Evolution-Vehicle,LTE-V)、车辆-车辆(Vehicle-to Vehicle)等。
本申请还提供一种终端400,该终端400可以为车辆、无人机、机器人、智能家居设备、智能制造设备等具有传感器的固定或移动终端。
本申请实施例中具体以终端400为车辆为例进行说明,其中,车辆可以电动车/电动汽车(Electric Vehicle,简称EV)或者电动送餐车,或者还可以为电动送快递车,或者该终端400可以为纯电动汽车(Pure Electric Vehicle/Battery Electric Vehicle,简称:PEV/BEV)、混合动力汽车(Hybrid Electric Vehicle,简称:HEV)、增程式电动汽车(RangeExtended Electric Vehicle,简称REEV)、插电式混合动力汽车(Plug-in HybridElectric Vehicle,简称:PHEV)、新能源汽车(New Energy Vehicle)。
参见图14所示,终端400至少包括:本体401和设在本体401上的至少一个传感器,至少一个传感器包含至少一个上述任一实施例的毫米波传感器100。例如,图14中,本体401上设有三个传感器,该三个传感器可以均为上述实施例的毫米波传感器100,或者三个传感器中其中一个或两个可以为上述实施例的毫米波传感器100。本申请实施例中,具体以三个传感器均为上述的毫米波传感器100为例进行说明。
参见图14所示,本体401前保险杠上设有两个毫米波传感器100,本体401后保险杠上设有一个毫米波传感器100。需要说明的是,毫米波传感器100的数量包括但不限于为3个,例如,还可以在本体401的两个侧面分别设置毫米波传感器100。
需要说明的,本体401的结构可以参考现有车辆的结构,本申请实施例中不再赘述。
本申请实施例中,毫米波传感器100为毫米波雷达,或者毫米波距离传感器,或者毫米波环境光传感器。
本申请实施例提供的终端,通过包括上述毫米波传感器100,实现了更大的带宽,从而实现了毫米波雷达距离分辨率的提升,满足实现长距离分辨率的5G带宽的要求,确保了车辆40在长距离、中距离的准确检测,而且,实现了低副瓣效果,降低了副瓣电平对于毫米波传感器100虚警的概率,从而尽量避免终端虚警的问题,确保终端的准确检测,另外,由于毫米波传感器100实现了更大的带宽以及实现了低副瓣效果,所以终端包括该毫米波传感器100可以提升终端在自动驾驶或者辅助驾驶中的高级驾驶辅助系统(ADAS)能力,可以应用于车联网,如车辆外联(V2X)、车间通信长期演进技术(LTE-V)、车辆-车辆(V2V)等。
在本申请实施例的描述中,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”应作广义理解,例如,可以是固定连接,也可以是通过中间媒介间接相连,可以是两个元件内部的连通或者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申请实施例中的具体含义。
在本申请实施例或者暗示所指的装置或者元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作,因此不能理解为对本申请实施例的限制。在本申请实施例的描述中,“多个”的含义是两个或两个以上,除非是另有精确具体地规定。
本申请实施例的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”、“第三”、“第四”等(如果存在)是用于区别类似的对象,而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换,以便这里描述的本申请实施例的实施例例如能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外,术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形,意图在于覆盖不排他的包含,例如,包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元,而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
最后应说明的是:以上各实施例仅用以说明本申请实施例的技术方案,而非对其限制;尽管参照前述各实施例对本申请实施例进行了详细的说明,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,或者对其中部分或者全部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实施例各实施例技术方案的范围。