CN118099693A - 用于波导和天线的平面表面特征 - Google Patents

Abstract

本文档描述了用于波导和天线的平面表面特征的技术和系统。两个结构被布置成具有被固定成与划分通道(例如，波导、馈电网络)的分离平面相邻的相对平面表面，以提供用于传播电磁能量的能量路径。通道的一部分在一个相对表面内的凹槽的侧壁之间形成；另一通道部分由被间隔开并被成形在另一相对表面上的表面特征的布置形成。至少两个表面特征是轮廓与凹槽的侧壁互补的相邻的突起。凹槽与相邻的突起之间的每个相对表面上的区域被配置成形成通过通道的能量路径，该能量路径包括防止能量从划分通道的分离平面泄漏。

Description

用于波导和天线的平面表面特征

背景技术

一些设备(例如，雷达系统)使用利用天线发射或接收的电磁信号来检测和跟踪对象。汽车雷达的示例可以包括多输入多输出(MIMO)雷达系统，该雷达系统依赖于具有布置在交通工具上的多个天线元件的天线阵列。天线通过增益或波束宽度来表征，该增益或波束宽度表示作为方向的函数的增益(例如，窄波束宽度、非对称波束宽度)。实现一致的辐射图案和期望的波束宽度可以提高雷达性能(例如，灵敏度、角度分辨率)。MIMO雷达系统通常包括布置在交通工具部分的平面表面上或嵌入在该平面表面内的几个天线元件，该平面表面诸如面板、板或地面结构。这些平面表面通常由许多天线元件以及如处理器或单片微波集成电路(MMIC)等之类其他元件共享。不幸的是，这些表面组件之间暴露的平坦区域会扭曲波束宽度(例如，使其比期望的更宽)或促进天线元件以及其他组件之间的交叉干扰。辐射图案的偏差可能导致产生不准确或不完整的雷达数据，如果这些雷达数据被用于交通工具功能和/或控制，则会导致不安全或不舒服的驾驶。

发明内容

本文档描述了用于波导和天线的平面表面特征的技术和系统。如贯穿本公开所使用的，平面表面特征是指代以下各项的用语：任何槽、缺口、切口、挤压、腔、脊、或者使平面表面的平坦部分成轮廓为相对于存在于它们之间的平坦部分具有非平坦或非平面形状的任何其他形成。平面表面特征被这些平坦的中间区域隔开。为了便于解释，所描述的平面表面特征主要包括槽和突起，然而，脊、腔、缝隙和引起平面表面轮廓变形的其他形成也可以用于其中。这些槽、突起和其他表面特征可以具有各种形状和大小，以实现不同的波导和天线特性。突起可以包括在原本平坦或大部分平坦的表面上形成的凸出的形状。

在一个示例中，分离的结构被布置成具有被固定成与划分通道(例如，波导、馈电网络)的分离平面相邻的相对的平面表面，以提供用于传播电磁能量的能量路径。通道的部分在一个相对的表面内的凹槽的侧壁之间形成；另一通道部分由在另一相对的表面上间隔和成形的表面特征的布置形成。至少两个表面特征是相邻的突起，其轮廓补充凹槽的侧壁。槽与相邻突起之间的每个相对的表面上的区域被配置成形成通过通道的能量路径，该能量路径包括防止能量从划分通道的分离平面泄漏。

在另一示例中，结构(例如，由单件或多件形成)具有至少一个平面表面。该结构被配置成提供用于沿着在平面表面下形成的能量路径传播电磁能量的馈电网络。该平面表面包括凹形的腔，该腔具有围绕嵌入在平面表面内的腔底板的壁。腔底板被成形为形成开口通过结构并到达平面表面下的能量路径的(多个)辐射缝隙。脊特征在凹形的腔的任一侧从平面表面突起，脊长度与腔壁平行，并且脊高度设置为防止腔底板内辐射缝隙附近的交叉干扰，从而使馈电网络内电磁能量的覆盖变窄。

所描述的技术和系统还提供与以上概述的系统相关的方法，包括作为计算机实现的过程的一部分执行的步骤，并且包括用于执行这些步骤的装置。

本发明内容介绍了与用于波导和天线的平面表面结构相关的简化概念，在具体实施方式和附图中进一步描述该简化概念。本发明内容并非旨在标识出要求保护的主题的必要特征，也并非旨在用于确定要求保护的主题的范围。

附图说明

参考以下附图在本文档中描述了用于波导和天线的平面表面特征的一个或多个方面的细节。贯穿附图通常使用相同的数字来引用相似的特征和组件：

图1示出了用于交通工具雷达系统的示例环境，该示例环境使用用于波导和天线的平面表面特征；

图2-1和图2-2示出了由平面表面特征提供的波导的示例的视图；

图3-1至图3-6示出了由平面表面特征提供的示例天线系统的视图；

图4-1至图4-6示出了由平面表面特征提供的另一示例天线系统的视图；

图5示出了用于实现天线覆盖的示例平面表面特征的等距视图；

图6示出了使用用于波导和天线的平面表面特征获得的示例辐射图案；以及

图7示出了根据本公开的技术从平面表面特征形成和使用波导和天线的示例过程。

具体实施方式

概述

雷达系统是一种感测技术，一些汽车系统使用其来采集有关周围环境的信息。雷达系统通常使用天线来引导电磁能量或信号被发射或被接收。此类雷达系统可以使用一个或多个阵列中的多个天线元件，以提供比使用单个天线元件可实现的辐射图案增加的增益和方向性。来自多个天线元件的信号与适当的相位和加权振幅相组合，以提供期望的辐射图案。

由一个或多个板形成的结构(例如，地面结构)可用于支撑天线元件，该天线元件被配置成将电磁能量传递到形成在板上或板内的天线元件或从该天线元件传递电磁能量。天线元件阵列通常被包括在地面结构的单个表面中或单个表面上，该地面结构近似平坦或大部分为平面。制造商可以选择天线元件的数量和布置以提供对电磁能量的期望的相位调整、组合或分离。天线元件可以在平面结构的表面上均等地间隔开，以实现宽辐射图案。然而，分隔不同天线阵列或天线元件的平面表面区域会在不同阵列或元件的辐射图案中引入不希望的可变性。例如，不均匀的辐射图案由交叉干扰产生，该交叉干扰由支撑天线阵列和元件的表面上的位置中、周围或附近的表面区域促成。实现一致的辐射图案和期望的波束宽度可以提高雷达性能(例如，灵敏度、角度分辨率)。当交通工具控制器依赖于不准确或不完整的雷达数据时，可能会发生不安全或不舒适的驾驶，而不准确或不完整的雷达数据是由天线辐射图案的变化引起的。

电磁能量可以在通过形成在支撑元件的一个或多个板表面下方的通道提供的能量路径上传递到天线元件或从天线元件传递。通道可以是方形、椭圆形或圆形的，然而，为了便于制造，典型的通道是矩形的。通道的窄侧称为“b”尺寸；通道的更大、更宽的一侧被称为“a尺寸”，并被设置为大于通道内路径所需电磁能量的期望波长的一半(>0.5λ)。尽管这些通道被描述为中空的，但是这些通道可以填充有其他电介质材料，包括固体、液体或除空气之外的其他气体。固体电介质材料可用于填充通道，以仍然能启用能量路径，但防止湿气或碎片进入这些腔，从而比使用填充有空气的腔提高性能。然而，当中空通道的输入或输出以其他方式被充分保护不受环境影响时，空气可能是足够的。

这些能量路径被配置为用于由系统输出或接收的电磁能量的波导或馈电网络。能量路径被包含在形成在板内或板之间的中空或电介质填充的通道内。例如，一些现有的波导和天线由单个结构形成，该单个结构包括封闭结构，在这些封闭结构内形成的是被配置为波导或馈电网络的通道，用于包含通过该结构的电磁能量路径。因为这些是封闭结构，所以没有从通道的能量泄漏，因此信号传播的精度很高。然而，可能需要复杂的加工或制造技术(诸如计算机数控(CNC)加工或三维打印)来形成这些结构，这对于大规模生产来说不是优选的，因为其成本很高。此外，可以在平行板之间创建一些两件式波导或馈电网络。每个板提供两件式波导或天线的部分。每个板可以具有形成在表面中的槽，该槽表示用于波导或天线的通道的两个部分之一。板被布置成使形成在两个表面中的槽平行地对齐。然后将板接合或固定在一起，以在相邻表面之间形成通道。通道形成在两个板的对齐的槽之间产生的腔内。两件式结构可以使得能够使用较便宜的制造技术，这可以相对于它们对应的单件式波导或天线结构降低制造成本。例如，两件式结构可以形成在印刷电路板(PCB)层之间，从通过金属冲压或铸造的部件产品形成，或者从由注射成型(例如，镁、塑料)制成的组件形成。虽然每一件的形成可能不太复杂，但是当生产产量增加以支持部件的大规模生产时，例如支持来自汽车工业的需求时，所使用的特定接合工艺和接合材料会极大地影响成本和复杂性。使用接合材料会影响性能，尽管接合材料提供了牢固的连结，但可能会增加来自波导或天线的电磁能量泄漏(例如，射频信号传输中的损失)。

相比之下，本文档描述了波导和天线的平面表面特征。如贯穿本公开所使用的，平面表面特征是指代以下各项的用语：任何槽、缺口、切口、挤压、腔、脊、或者使平面表面的平坦部分形成轮廓以相对于存在于它们之间的平坦部分具有非平坦或非平面形状的其他形成。平面表面特征被这些平坦的中间区域隔开。为了便于解释，所描述的平面表面特征主要包括槽和突起，然而，脊、腔、缝隙和引起平面表面轮廓变形的其他形成也可以在其中使用。这些槽、突起和其他表面特征可以具有各种形状和大小，以实现不同的波导和天线特性。突起可以包括形成在另外的平坦的表面或平面结构上的凸出形状，例如部分球体。

例如，具有相对的平面表面的分离的结构可以固定地布置在分离平面周围，分离平面划分在平面表面之间形成的通道。该通道是波导或天线馈电网络的、被配置成提供用于传播电磁能量的能量路径的部分。通道的第一部分形成在其中一个结构的平面表面上、在凹槽的侧壁之间。通道部分的第二补充部分由被间隔开并被成形在另一结构的平面表面上的表面特征的布置形成。这些表面特征中的至少两个是相邻的突起，其轮廓补充凹槽的侧壁。凹槽与相邻突起之间的每个相对表面上的区域被配置成形成通过通道的能量路径，该能量路径包括防止能量从划分通道的分离平面泄漏。

在另一示例中，结构(例如，如上所述的单件、两件式结构)被配置成提供馈电网络，该馈电网络用于沿着在平面表面下形成的能量路径传播电磁能量。该平面表面包括凹形的腔，该腔具有围绕嵌入在平面表面内的腔底板的壁。腔底板被成形为形成开口通过结构并到达平面表面下的能量路径的(多个)辐射缝隙。脊特征在凹形的腔的任一侧从平面表面突起，脊长度与腔壁平行，并且脊高度设置为防止腔底板内辐射缝隙附近的交叉干扰，从而使馈电网络内电磁能量的覆盖变窄。

所描述的平面表面特征对于在汽车情境下使用可能特别有利，该汽车情境诸如检测交通工具的行进径中的道路中的对象。防止沿着由这些基于板的波导和天线系统提供的能量路径的泄漏和/或交叉干扰提高了底层系统(例如，MIMO雷达系统)的准确度和性能。可以调整平面表面特征来配置系统，以提供更精确的波束宽度来检测出现在特定视场中的对象。雷达系统可以依赖所描述的系统来检测对象。当被放置在向前移动的交通工具的前方附近时，该系统可以使雷达的波束宽度变窄，以关注交通工具轨迹的正前方，并防止对位于交通工具轨迹之外的其他对象的检测。

将平面表面特征用于波导和天线的这些示例仅仅是所描述的用于改进波导和天线系统的性能的技术的一些示例。本文档描述了其他示例和实现方式，它们可以针对特定应用以不同的方式组合。

操作环境

图1示出了用于交通工具雷达系统的示例环境，该示例环境使用用于波导和天线的平面表面特征。在图1中描绘了环境100，其中交通工具102包括设备，在这种情况下，该设备是雷达系统104，其在环境100内提供视场106，用于检测交通工具102附近的对象108。

交通工具102可以从雷达系统104获得雷达数据，该雷达数据可以指示针对对象108估计的距离、角度、距变率(range-rate)或速度。尽管被示出为汽车，但是交通工具102可以表示其他类型的机动交通工具(例如，摩托车、公共汽车、拖拉机、半挂车或施工装备)、非机动交通工具(例如，自行车)、有轨交通工具(例如，火车或电车)、水运工具(例如，船只或船舶)、飞行器(例如，飞机或直升机)、或航天器(例如，卫星)。交通工具102包括至少一个汽车系统(为了附图的简单性而未被示出)，诸如处理器、控制器或者其他电路或系统，其依赖于从雷达系统104输出的雷达数据。通常，交通工具102上的汽车系统或其他交通工具和远程系统可以获得从雷达系统104输出的雷达数据，以执行交通工具或驾驶功能。作为雷达数据的示例，检测列表、跟踪列表和/或数据立方体可以使从雷达信号推断的信息结构化，以指示对象108的距离、角度、距变率或其他属性。

雷达系统104通常包括发射器(未示出)和至少一个天线阵列，以发射电磁信号，此外还包括接收器(未示出)和至少一个天线阵列，以接收这些电磁信号的反射版本。发射器包括用于发出电磁信号的组件，并且接收器包括用于检测反射的电磁信号的组件。发射器和接收器可以合并在一起(例如，在同一集成电路上)或者分开地(例如，在不同的集成电路上)，并且可以统称为收发器。

制造商可以将雷达系统104安装到任何移动的平台，包括移动的机械或机器人装备。基于本文中描述的技术，其他设备(例如，台式计算机、平板电脑、膝上型电脑、电视、计算手表、智能手机、游戏系统等)可以使用雷达系统104或其变体来执行基于非汽车雷达的功能。雷达系统104从交通工具102的任何外表面安装在交通工具102上，以提供离地面足够高的位置，从而能够检测视场106内的对象108(例如，避免对象108和交通工具之间的碰撞)。雷达系统104可以安装在交通工具102的前部附近或集成在交通工具102的前部内，从而使视场106朝向对象108。交通工具制造商可以将雷达系统104集成到交通工具102上的后部、侧部、保险杠、后视镜、外壳、面板、前灯、尾灯或可以提供视场106的至少一部分的任何其他位置中。雷达系统104可以表示单个雷达设备或多个雷达设备。每个雷达设备都可以被加固(例如，在盖子或天线罩后方，由外壳包围)并特别适合安装在交通工具上。雷达系统104可以包括第一雷达设备和第二雷达设备104，它们在交通工具102上分开定位，以提供比使用单个雷达设备或将多个设备更靠近地定位所能实现的更大的视场106。交通工具制造商可以选择雷达系统104中的一个或多个雷达设备的位置，以提供具有涵盖感兴趣的区域(例如，在与交通工具路径对齐的行进路径内或周围)所期望的特定大小的视场106。雷达系统104可以被配置成提供特定的视场和/或检测与特定类别的对象相关的对象回避和安全驾驶。视场106可以是由一个或多个雷达设备提供的仪表化视场，以实现具有期望大小的视场106。由雷达系统提供的示例视场106包括360度视场、一个或多个180度视场、一个或多个90度视场等，它们可以重叠或组合。

雷达数据可以由发送电磁信号传输的帧以及处理与在每个时间段或帧期间从对象108反射的返回相关联的能量来产生。检测列表、跟踪列表和/或数据立方体是用于输出雷达数据的示例数据结构。雷达数据可以指示到对象108的距离，该距离基于雷达信号从发射器行进到对象108并反射回到接收器所花费的时间来确定。雷达数据可以根据视场内的角度指示对象108的位置。该角度可以基于接收器获得的最大幅度回波信号的方向来确定。为了生成雷达数据，在雷达系统104的每个雷达设备中并入一个或多个处理器和计算机可读存储介质(CRM)(每一者都未示出)。处理器可以是微处理器、片上系统、雷达处理器、MMIC、信号处理器或被配置成执行指令和/或访问CRM存储的数据的其他组件。作为示例，处理器可以通过执行CRM中编程的指令和控制参数来控制发射器的操作。处理器可以执行指令来处理由(多个)天线阵列接收的电磁信号，并且执行其他指令来量化与反射相关联的能量。处理器生成针对汽车系统的雷达数据，以指示相对于雷达系统104确定的到对象108的位置的角度、方向和/或距离。

利用从雷达系统104输出的雷达数据推断出的信息来实现交通工具102的操作，以实现安全驾驶。例如，处理器可以基于从接收器处理的电磁能量生成雷达数据，以控制驾驶员辅助系统、自主/半自主驾驶系统或交通工具102的其他汽车系统，这些系统可以对雷达系统104提供接口，以基于雷达数据实现交通工具功能或操作。对象108由反射包括雷达信号的电磁信号的一种或多种材料组成。根据情况，对象108可以表示要被监测以避免碰撞或保持安全跟随距离的感兴趣目标。对象108可以是移动对象或静止对象，包括沿着道路长度的连续的静止对象(例如，混凝土屏障、护栏)或不连续的静止对象(例如，交通锥)。基于关于对象108的雷达数据，驾驶员辅助系统可提供盲点监测并生成指示与对象108的潜在碰撞的警报。半自主驾驶系统可以使用雷达数据来确定在对象108附近执行其他驾驶操纵(例如，加速、减速、转弯、前进或变道)对于交通工具102而言是否安全。关于对象108的雷达数据可以配置自主驾驶系统，以将交通工具102驾驶到道路上的特定位置，从而避开对象108。

示例天线系统

在图1中，示出了雷达系统104的分解视图，其描绘了由雷达系统104使用的天线系统110的部分。天线阵列110可以包括一个或多个孔径天线、微带天线、微带贴片天线、偶极天线、衬底集成波导(SIW)天线、缝隙阵列天线、波导端部阵列天线或者喇叭天线。雷达系统104通过将一个或多个电磁波形或信号(例如，雷达信号)发射到环境100中来从天线系统110发出电磁辐射。雷达系统104可以发射在100千兆赫(GHz)与400GHz之间、在4GHz与100GHz之间、或者大约70GHz与80GHz之间的电磁信号。利用天线系统110接收发射的反射(例如，雷达信号)以检测和跟踪对象108。

辐射图案由天线系统110提供，以实现正确的电磁信号发射和接收。示例辐射图案包括宽波束宽度，提供不对称覆盖，或者在方位角平面和/或仰角平面中提供窄覆盖。当雷达系统104被放置在交通工具102的前部附近时，如图1所示，天线系统110可以提供窄波束宽度以关注于检测交通工具102正前方(例如，在与交通工具路径对齐的行进车道中)的对象。例如，窄覆盖可以将辐射的电磁能量集中在遵循交通工具102的行进路径的方向的正负大约20到45度内。朝向交通工具102的一侧定位(例如，在交通工具102的前方并且在与交通工具路径相邻的行进车道中)并且在窄辐射图案之外的对象未被检测或者被忽略。作为另一示例，天线系统可以提供相对均匀的辐射图案，其中辐射的电磁能量在行进路径方向的正负大约75度内，以获得环境100的宽的或部分的前视图和侧视图(例如，检测行进路径任一侧的前方对象)。作为又一示例，天线系统110可提供不对称覆盖或不对称波束宽度，其可将辐射电磁能量集中在交通工具102的行进路径后方的方向的30至90度内(例如，检测交通工具102的尾随行进路径的任一侧的后方对象，监测被拖在交通工具102后方的拖车或其他交通工具的运动)。

天线系统110包括被配置成通过天线系统110的波导或馈电网络部分的电磁能量路径的平面特征。例如，天线系统110包括被描绘为分离的板的两个结构。上板被示为邻近下板定位的第一结构112-1，下板被示为第二结构112-2。当板被用于第一结构112-1和第二结构112-2时，第一结构112-1具有与邻近第二结构112-2的平面表面相对的第三平面表面。第二结构112-2具有与邻近第一结构112-1的平面表面相对的第四平面表面。结构112-1和112-2可以是任何固体材料，包括木材、碳纤维、玻璃纤维、金属、塑料、或它们的组合。结构112-1和112-2可以包括印刷电路板(PCB)或PCB的相邻层。结构112-1和112-2使用导电材料机械地支撑天线系统110的组件并将天线系统110的组件电连接到雷达系统104的其余部分，该导电材料被形成结构112-1和112-2上它们的安装表面上或安装表面下方。

分离平面116保持在两个结构112-1与112-2之间，以保持精确固定在相邻平面表面114-1与114-2之间的小的或窄的间隙(例如，接近零)。第一结构112-1支撑被布置成邻近分离平面116的第一平面表面114-1；第二结构112-2包括第二平面表面114-2，该第二平面表面114-2也被布置成邻近分离平面116、与第一平面表面114-1相对。在像这样的其中两个结构112-1和112-2各自是分离的板的示例中，结构112-1可以包括与平面表面114-1相对的另一平面表面。第二结构可包括与平面表面114-2相对的另一平面表面。

在一些情况下，在与平面表面114-1或114-2相对的平面表面中的任何一个平面表面上，表面特征的另一种布置可以被形成，以增强通过天线系统110的波导和通道118。例如，结构112-2的第二平面可以包括通过第二结构并进入馈电网络的第二部分的至少一个辐射缝隙。在其他情况下，结构112-1的第二平面表面可以包括通过第一结构112-1并进入两个板之间的馈电网络的第一部分的至少一个辐射缝隙。

与形成在相对的平面表面上或在相对的平面表面之间的波导和天线结构不同，结构112-1和112-1保持彼此相对固定，以保持平面表面114-1与114-2之间的窄间隙，该窄间隙当在实现天线系统110的其他部分的大小和尺寸时被计及时，可以减轻制造公差。也就是说，两个分离的部分可以独立生产，并且它们的集成可以解决可能导致一个或两个零件报废的变化。这两个部分被布置成相邻的并围绕分离平面116固定。使用夹具、紧固件、导电粘合剂或其他连结材料或接合技术，每个平面表面114-1和114-2上的平面表面特征保持与分离平面116相对地固定。

分离平面116划分形成在两个平面表面114-1与114-2之间的通道118。保持分离平面116可以产生稳健的波导(例如，用于汽车使用)，其可以被制造并集成在整个雷达系统中，而不会引入复杂性并降低了成本。此外，与其它单件或两件式设计相比，性能得到改善，因为防止了电磁能量从分离平面116泄漏。如下所述，该性能是通过使用平面表面特征获得的。天线系统110的高性能能够以很大的成本节约实现更准确的交通工具感知任务，当其被大规模生产以支持汽车需求时尤其如此。更便宜的技术促进了先进驾驶功能的更多采用以及在非豪华级交通工具中的包含。可以使自动驾驶、辅助驾驶、碰撞避免和其他高级安全或控制可用于更多的交通工具，以进一步提高驾驶安全性。

平面表面114-1包括凹槽120，凹槽120被成形到第一平面表面114-1中以形成位于槽120的平行侧壁之间的通道118的第一部分。凹槽120具有由矩形平行边和嵌入在平面表面114-1中的底板限定的矩形形状。除了恰好矩形的形状之外，还可以使用其他形状的凹形结构和凹槽。这些凹形结构的圆形、椭圆形、三角形、正方形或其他表面形状可用于将平面表面114-1延伸得比平面表面114-1的其他区域更远离于平面116，以实现在平面表面114-2上具有互补结构组的无泄漏通道。

平面表面114-2包括表面特征122的布置(例如，周期性布置)，表面特征122被间隔开并被成形为在平面表面114-1上形成通道118的第二部分，以补充与由平面表面114-1的与凹槽120相关联的部分成形的通道118的第一部分并与该第一部分围绕分离平面116对齐。表面特征122可包括突起，诸如凸出结构，其将平面表面114-2延伸为比位于表面特征122之间的平面表面114-1的其它区域更靠近分离平面116。还应当注意，平面表面114-1中的每一个可以包括槽和突起的混合或者凹形和凸出表面结构的混合，以产生用于特定设计的波导或天线馈电网络。

凹槽120和表面特征122的大小、形状和/或布置被精确地对齐以实现通道118的内部尺寸。这些通道尺寸根据用于利用雷达系统104发射或接收以检测对象108并提供视场106的期望的电磁信号波长来设置。当围绕分离平面116放置时，凹槽120和表面特征122组合成从槽120到分离平面116之外的区域，以在形成于分离平面与补充槽120的侧壁的平面表面特征122之中的相邻突起之间的腔的下方形成通道118，以将通道118配置成通过天线系统110传播电磁信号的能量路径。

为了防止能量从划分通道118的分离平面116和包含在通道118内的能量路径泄漏，至少两个相邻的表面特征122被配置成与凹槽120的相对侧壁对齐的相邻突起。它们与凹槽120的对齐界定了位于相邻突起122上和相邻突起122之间的第二平面表面114-2的区域，该区域被配置成通道118的第二部分。第二平面表面114-2的、在每个相邻突起122处的部分成轮廓为凹槽120的不同的相对的侧壁。在相邻表面特征122之间，能量路径被设置为通过通道118。这些和其他平面表面特征122被进一步布置、成形和间隔，以防止能量在划分通道118的分离平面116处的间隙附近从通道118泄漏。

尽管主要描述为填充有空气的中空的腔，但是通道118可以填充有除空气之外的其他电介质材料。通道118被配置成包含各种形式(例如，气体、固体或液体)的电介质材料。如果除空气以外的电介质材料填充通道118，则电介质材料具有适于电磁能量在环境100中传播的材料特性。

示例波导

图2-1和图2-2示出了由平面表面特征提供的波导200的示例的视图波导200是在结构112-1与112-2之间形成的天线系统110的示例部分。图2-1示出了波导200的等距视图，并且图2-2包括波导200的相对应的侧视图。波导200由两块板组成，并且包括第一结构212-1和第二结构212-2。

结构212-1的平面表面214-1包括形成通道218的部分的槽220。在图2-1中示出了通道218的槽宽度224和槽深度226。结构212-1可以包括多个类似于槽220的槽通道。在这种情况下，槽220是矩形的，并且到通道218的矩形输入被设置在槽220的一端。在其他示例中，到通道218的输入可以具有不同的形状，诸如圆角矩形形状、圆形形状、椭圆形形状或与通道218的形状匹配的其他轮廓。通道218可以是形成通道218的一个部分(例如，上部)的卵形、圆形或其他凹形形状。

结构212-2的平面表面214-2包括表面特征222的布置，表面特征222包括突起或凸形结构，该突起或凸形结构将平面表面214-2的部分延伸为比位于表面特征222之间的平面表面214-2的其他区域更靠近平面表面214-1。当利用平面表面214-1和槽220补充时，表面特征222的布置不仅配置通道218用于传播电磁能量，而且表面特征222还包含要处于通道218的边界内的能量路径。表面特征222围绕平面表面214-2布置和成形，以防止能量泄漏(例如，在分离平面216附近)，否则两部式通道结构可能发生能量泄漏。

分离平面216与平面表面214-1和平面214-2相邻。每个表面特征222具有突起长度/宽度228和突起高度230。还示出了表面特征222的对之间、相对于分离平面216的分离距离232。突起高度230使每个表面特征222上的平面表面214-2朝向分离平面216和平面表面214-1延伸。突起长度/宽度228增加了与该突起相关联的平面表面214-1的占用区域。每个表面特征222与至少一个其他相邻的表面特征间隔开分离距离232。分离距离232是相对于分离平面216的距离。

表面特征222可以以各种图案布置。表面特征222的布置和尺寸(包括它们之间的分离距离232)可以跨平面表面214-2的不同区域有所不同或一致。在周期性图案中，突起高度230、突起长度/宽度228和/或分离距离232跨平面表面214-2的不同区域可以是相同的。表面特征222可以是如图所示的相同形状和大小，或者它们可以是不同的形状和大小(如下文描述的示例中所提供的)。表面特征222被示出为以按均等大小且均等地间隔开的表面特征222的示例性周期性布置的网格图案布置。也就是说，表面特征222在图2-1和2-2中显示为大小和形状大致相同的、以具有在平面表面214-2上均等地间隔开分离距离232的行和列的网格图案布置的表面突起。网格包括五行六列，也可以使用其他大小的网格。

通道218可以是形成在平面表面214-1与214-2之间的多个通道218中的一个。可以使用表面特征222的多个网格或其他类型的布置，包括其他矩形图案或圆形图案，以将平面表面214-2上的表面特征222与平面表面214-1上的其他特征对齐，例如，为超出通道218的能量路径的其他部分启用不同的路由选择。除了图案的变化之外，突起高度230、突起长度/宽度228或分离距离232中的任何一个或多个的变化产生用于平面表面214-2的不同区域处的表面特征222的布置的非周期性图案。例如，其他附图提供了用于波导和天线的平面表面特征的其他周期性和非周期性布置的示例。

非周期性图案可以存在于表面特征222之间，其中表面特征222的形状、大小或定位仅有微小变化。第一组表面特征222可以是精确成形且间隔开的表面特征222，其位于布置在槽220附近的平面表面214-2上。第二组表面特征222布置在平面表面214-2上，以进一步远离槽220。与第一组相比，第二组可能离槽220太远而影响通道218的性能；离通道218太远的距离降低了表面特征222对防止电磁能量从通道218泄漏的贡献的效果。因此，因为它们的精度将比第一组具有更少的性能改进，所以当被定位成远离通道218时，第二组中的表面特征222可以不同地确定大小和/或间隔(例如，具有更低的精度)，这可以降低制造复杂性和/或成本。

表面特征222可以具有将平面表面214-2配置成提供除了防止通道泄漏之外的其他益处的精确的形状和尺寸。表面特征222中的一些可以是不同的形状或尺寸，以提供输入、输出、功率分配器、辐射器、隧道或将通道218连接到天线系统110的其他部分的其他电磁特征。第二组表面特征222可以被配置用于机械目的，例如提高两个结构212-1和212-2的强度、稳健性或稳定性。平面表面214-2的表面特征222可以与平面表面214-1上的其它表面特征匹配，这些其它表面特征诸如被配置成支撑保持表面特征222和槽220之间的精确对齐的紧固件或其它连结部的销、孔和对齐标记。

在通道尺寸中实现精度可以改善通道218的性能。通过确保通道218的尺寸(例如，高度和宽度)达到高精度的准确和一致，形成槽220和表面特征222以针对期望的电磁能量波长配置通道218可以是可获得的。通道218的尺寸包括通道宽度和通道高度，它们分别对应于波导200的窄b尺寸和宽a尺寸。

通道宽度对应于槽宽度224和相邻的表面特征222的对之间的分离距离232。设置通道宽度的每个尺寸是期望电磁波长的大约四分之一(例如，在波长的八分之一与波长的一半之间)，这可以防止通道218内的高阶模式传输。通道宽度被设置为贯穿通道218在槽宽度224和分离距离232之间一致。

如图2-2所示，通道高度标记为a，其等于被用于尺寸a1的槽深度226、被用于尺寸a2的突起高度230、以及间隙距离g之和。通道高度a由等式1提供：

a＝g+a1+a2

等式1。

总的来说，波导200的较宽的a尺寸大于通道218的期望波长的一半，这与其中较宽的a尺寸小于或等于期望波长的一半的其他波导设计不同。槽深度226和突起高度230各自被设置为期望电磁波长的四分之一左右。槽深度226可以等于突起高度230，或者一个可以大于另一个。它们与间隙距离g的组合产生了比正常的a尺寸更大的a尺寸，这允许间隙距离g降低制造的复杂性，而不损失性能。

围绕布置在平面表面214-1和平面表面214-2之间的分离平面216保持间隙距离g。槽220和表面特征222被成轮廓为与间隙距离g组合来提供贯穿通道218一致的通道高度。间隙距离g在零与通道218的期望电磁能量波长的五分之一之间。结构212-1与212-2之间的接合材料或其他表面变化可能引起两个平面表面214-1与214-2之间的间隙距离g中的一些或全部。然而，接合材料不是必须的。通常，在两部式波导设计或复杂的制造技术中避免任何间隙，并且连结过程被涉及以支持大规模生产。相反，间隙距离g被有意地并入在波导200中以充当通道218的部分。间隙距离g被有意地保留以实现通道218的期望宽尺寸。当围绕分离平面216精确对齐时，平面表面214-1和214-2的相对的区域在宽a尺寸上形成看似均匀的导电表面，该导电表面从包含在槽220内的平面表面214-1延伸超出间隙距离g并达到位于与槽220相对的、对齐的相邻表面特征222上的平面表面214-1的部分。

作为一些示例，槽深度226和突起高度230可以大致相等。在这种情况下，间隙距离g和分离平面216在通道218的较宽侧的两半之间划分通道。与槽深度226和突起高度230不相等的其他情况相比，从这两半之间的能量泄漏更少。然而，即使当槽深度226和突起高度230完全不同时，它们的组合仍然提供了与间隙距离g相组合的正确的宽a尺寸。表面特征222具有凸出突起，其被成形并被间隔开以捕获和防止从通道218的任一侧上的两个部件之间的泄漏。在使用或不使用接合材料(例如，注意接合材料可以提供间隙距离g中的一些或全部)的情况下，可以使用各种附接特征来保持间隙距离g。与一些其它波导不同，在波导200中能够实现大于期望波长一半的更大的a尺寸，这可以通过采用波导200设计的两个匹配部分之间的间隙距离g使槽深度226和/或突起高度230中的更大公差，从而增强而不是降低通道218的性能。

实现精确的最终尺寸针对期望的电磁能量波长来配置通道218。通道218的最终尺寸是通过将两个结构212-1和212-2固定为围绕分离平面216精确对齐同时保持两个结构212-1和212-2之间的间隙距离g来实现的。通过使与分离平面216相对的槽220与相邻表面特征122之间的平面表面214-2的部分对齐，通道218的内表面延伸超过间隙距离g以完成通道218。

被设置在表面特征222与槽220之间的通道壁的表面精确地成轮廓为具有间隙距离g，以实现两个结构212-1和212-2之间的平滑过渡。间隙距离g与突起高度230和凹槽深度226相组合，以实现通道218的正确宽尺寸。确保精确的间隙距离g还改善了关于防止从通道218的能量泄漏的性能。间隙距离使得表面特征222能够形成电磁能量屏障，以防止或至少减少划分通道218的分离平面216附近的一些电磁能量泄漏。表面特征222与间隙距离g组合，以形成平面表面114-2的被配置成包含电磁能量并防止从通道218泄漏的部分。这样，当与天线系统110组合使用时，通道218可以在相邻平面表面214-1和214-2之间、在槽220与围绕间隙距离g与该槽220对齐的相邻表面特征222之间形成的腔中引导电磁波。

示例天线系统

图3-1至图3-6示出了由平面表面特征提供的示例天线系统300或其部分的视图。图3-1示出了天线系统300的各向同性视图，图3-2示出了天线系统300的俯视图，并且图3-3示出了天线系统300的侧视图。图3-4示出了布置在天线系统300的第一结构的平面表面上的平面表面特征，并且图3-5示出了布置在天线系统300的第二结构的平面表面上的平面表面特征。图3-6示出了在第一和第二结构的平面表面特征之间形成的馈电网络的各向同性视图。

天线系统300可以是天线系统110的一部分，其使用平面表面特征来形成用于馈电网络318的功率分配器，馈电网络318包含用于利用天线系统300发射或接收电磁能量的能量路径。根据所描述的技术，波导、功率分配器、耦合隧道、光圈、输出和辐射缝隙是形成在平面表面特征之间的天线组件或特征的一些示例。天线系统300的部分可以被省略、复制或与本文描述的其他示例组合，以形成其他馈电网络设计。

天线系统300包括第一结构312-1和第二结构312-1。结构312-1和312-2是结构112-1、112-2、212-1和212-2的示例，并且由可用于支撑嵌入在平面表面314-1、314-2和314-3上或内的天线组件的任何材料形成。第一结构312-1提供馈电网络318的用于电磁能量传播通过天线系统300的第一部分(例如，通道318)。在该示例中，馈电网络318被配置成将天线系统300的单个输入连结到多个输出的功率分配器。第二结构312-2提供馈电网络318的互补的第二部分，并且被成形为与由结构312-1提供的第一部分的形状对齐。

第一结构312-1为馈电网络318的第一部分提供凹槽320，凹槽320形成在被布置成与分离平面316相邻的第一平面表面314-1中。分离平面316将馈电网络318的第一部分与第二部分划分开。

第二结构312-2为馈电网络318的第二部分提供形成在第二平面表面314-2上的表面特征322的布置。第二平面表面314-2布置成与分离平面316相邻并且与第一平面314-1相对。

虽然未示出，但被称为间隙距离g的分离间隙位于分离平面316周围。围绕分离平面316控制平面表面314-1与平面表面314-2之间的距离，以适当地确定馈电网络318的两个部分的内部尺寸的大小和形状。确保间隙距离g的精度可以实现配置馈电网络318的两个部分以提供针对期望波长的电磁能量能量路径的互补部分所需的内部尺寸。间隙距离g可以为零、接近于零、小于波长的四分之一、小于槽320的槽深度和/或小于表面特征322的突起高度。间隙距离g可以由从两个部分生产天线系统300的制造步骤产生。例如，天线系统300通过将两个结构312-1和312-2与设置在分离平面316周围的连结部固定在一起而产生。可以控制连结部的厚度以实现间隙距离g的一致性。可以指定与粘合剂、机械固定装置、胶带、焊缝或其他连结材料相关联的均匀厚度，以保持结构312-1和312-2之间的结构对齐，并实现它们之间的间隙距离g的一致性。

馈电网络318的第一部分由结构312-1的平面表面314-1中的平面表面特征提供。如凹槽320所示，在平面表面314-1中形成的平面表面特征提供了在槽320的壁之间的馈电网络318的第一部分的形状和轮廓。类似于在结构212-1中形成的槽220，槽320被成轮廓为实现与第二部分的尺寸和间隙距离g互补的精确尺寸。

平面表面314-2上的表面特征322的布置提供用于馈电网络318的第二部分的平面表面特征，以补充用于第一部分的槽320。表面特征322从平面表面314-2突起并将表面区域延伸为以比平面314-2的表面特征322之间的其它区域更靠近分离平面316。形成在第二平面表面314-2上的表面特征322的布置被间隔开并成形为补充凹槽320的侧壁或提供与凹槽320的平滑过渡。例如，布置中的至少两个表面特征322包括与凹槽320的相对侧壁对齐的相邻突起。这种对齐界定了位于这些相邻突起322上和这些相邻突起322之间的第二平面表面314-2的区域，以形成馈电网络318的第二部分，该第二部分与由槽320形成的第一部分相匹配。第二平面表面314-2在每个相邻突起322处的部分成轮廓为凹槽320的不同的相对侧壁。该轮廓使超出间隙距离g的过渡平滑化，还配置了相邻突起322与槽320的壁之间的、用于将电磁能量传播通过馈电网络318的能量路径。当围绕分离平面316组合时，表面特征322与槽320一起完成馈电网络318，以在两个平面表面314-1和314-2的平面表面特征之间形成能量路径。将保持围绕分离平面316的两个结构312-1和312-2之间的分离与布置在槽320任一侧的表面特征322的精确大小和定位组合来配置馈电网络318，以防止能量从分离平面316附近泄漏。

为了配置馈电网络318以发射电磁信号或接收来自环境100的电磁信号，第二结构312-2还包括第三平面表面314-3，第三平面314-3布置在结构312-2的、与第二平面314-2相对的一侧。结构312-2包括形成在第三平面表面314-3中的一个或多个辐射缝隙340。辐射缝隙340将馈电网络318耦合到环境100，以使得信号能够经由天线系统300传播。

辐射缝隙340中的至少一个被形成为通过第二结构312-2并进入由第二平面表面314-2形成的馈电网络318的第二部分(例如，位于与凹槽320相对的、对齐的表面特征322之上和之间)。每个辐射缝隙340在形成于每个平面表面314-2和314-3中的相应开口之间提供通过结构312-2的隧道。辐射缝隙可以是矩形形状、椭圆形形状、狗骨形形状或任何其他形状。在图3-2中相对于缝隙间距346示出了缝隙长度344。作为示例，缝隙长度344大约是馈电网络318的期望波长的一半或更大。缝隙间距346是在两个相邻缝隙340的中心之间测量的，并且小于期望波长(例如，期望波长的五分之三)。

馈电网络318被配置成功率分配器网络。在这种示例中，输入波导200-1(作为波导200的示例)提供功率分配器的输入部分。输入波导200-1包括形成在表面特征322和槽320的一部分之间的单个通道，以包含通过馈电网络318的能量路径的部分。

功率分配器还包括馈电网络318的第二部分，其提供布置在功率分配器的输入部分与输出部分之间的耦合隧道352。功率分配器的输出部分包括多个分配器输出348。耦合隧道352提供与分离平面相邻的横向连接，以在输入波导200-1与两个输出波导342之间提供过渡或接口。

每个输出波导342包括布置在一对分配器输出348之间的光圈350。光圈350是可选的，并且当与馈电网络318的两个部分匹配时可以提供更好的性能。在该示例中，功率分配器具有四个分配器输出348；在功率分配器的其他示例中，可以使用任何其他数量的两个或更多个分配器输出。在天线系统300中，每个分配器输出348对应于辐射缝隙340中的一个。在一些其它示例中，多个分配器输出348被组合以提供耦合到一个对应辐射缝隙340的单个组合输出。

馈电网络318的每个分配器级的分配器输出348对应于辐射缝隙340中的至少一个。辐射缝隙340被形成为通过结构312-2，以包括形成到对应的分配器输出348中的单个缝隙。在其它示例中，单个辐射缝隙340可对应于分配器输出348的组或组合。

槽320和靠近槽320的相邻表面特征322可以具有根据它们在馈电网络318内的位置改变形状和方向的尺寸。例如，输入波导200-1可以具有大于或小于输出波导342的单独或组合尺寸的通道尺寸。耦合隧道352沿着馈电网络318逐渐变细或过渡不同的尺寸，以将输入波导200-1中的通道与每个输出波导342中的通道连结起来。

图3-5相对于馈电网络318和辐射缝隙340示出了表面特征322在平面表面314-2上的布置。表面特征322的布置包括按一个或多个行和列定位的表面特征的网格布置。然而，一组表面特征322以相较于其他表面特征322不同的方式确定大小或以相较于其他表面特征322不同的方式在平面表面314-2上分布。也就是说，与均匀地分布在平面表面214-2上的表面布置222不同，表面特征322的布置包括不均匀地分布在平面表面314-2上的一些表面特征。在表面特征322的布置中，至少两个表面特征具有不同的形状、间距和/或大小。

至少两个表面特征的大小被确定为并且被成形为防止能量从耦合隧道352或馈电网络318的其他部分泄漏，这改变了能量路径的尺寸或方向。例如，为了形成耦合隧道352，表面特征322-1具有比其他表面特征322-3更大的长度，以提供沿着表面特征322-1的隧道长度，该隧道长度与槽320的长度一致。耦合隧道352的长度可以是馈电网络318的期望波长的大约一半或更大。利用表面特征322-1实现的隧道长度可以在与输出波导342的接口处产生窄开口。为了形成包括输出波导342中的一个的分配器级，表面特征322-2和表面特征322-4被其他表面特征322-3中的一个隔开。表面特征322-2和322-4的大小类似地被确定为具有比表面特征322-1短的长度，但比其他表面特征322-3长。

由天线系统300提供的馈电网络318是使用具有三个功率分配级的功率分配器来对四个辐射缝隙进行馈电的四缝隙天线的一个示例。取决于雷达系统104，可以修改天线系统300以改变馈电网络318，从而支持不同数量的缝隙和/或划分级。例如，每个功率分配器级的相应输出可以馈电两个单独的辐射缝隙；七个功率分配器级可以通过组合一对功率分配器级的相应输出来对单个辐射缝隙进行馈电，从而对八个辐射缝隙进行馈电。

图4-1至图4-6示出了由平面表面特征提供的另一示例天线系统400或其部分的视图。图4-1示出了天线系统400的各向同性视图，图4-2示出了天线系统400的俯视图，并且图4-3示出了天线系统400的侧视图。图4-4示出了布置在天线系统400的第一结构的平面表面上的平面表面特征，并且图4-5示出了布置在天线系统400的第二结构的平面表面上的平面表面特征。图4-6示出了在第一和第二第一结构的平面表面特征之间形成的馈电网络的各向同性视图。天线系统400的部分可以被省略、复制或与本文描述的其他示例(例如，波导200、天线系统300或波导200-1)组合，以形成其他天线设计。

相比于利用天线系统300提供的四缝隙天线，天线系统400是包括三个辐射缝隙340的三缝隙天线。天线系统400可以是天线系统110的一部分，其使用平面表面特征来形成用于形成在两个结构412-1和412-2之间的馈电网络418的功率分配器。根据所描述的技术，波导、功率分配器、耦合隧道、光圈、输出和辐射缝隙是在系统400中的平面表面特征之间形成的天线组件或特征的一些示例。天线系统400的一些方面可以被省略、复制或与本文描述的其他示例组合，以形成其他馈电网络设计。来自天线系统400的一些特征类似于针对天线系统110、波导200和/或天线系统300所描述的那些特征。本文提供的示例可以与类似这些的任何其他示例组合或利用其进行修改，以实现众多天线系统设计，包括在两个结构的平面表面特征之间形成的多个馈电网络、通道、辐射缝隙。

馈电网络418包含用于利用天线系统400发射或接收电磁能量的能量路径。使用形成在两个结构412-1和412-2之间的三级功率分配器通过天线系统400提供馈电网络418。馈电网络418被配置成从形成在相对的平面表面414-1和414-2之上或之内的平面表面特征组之间向辐射缝隙430和从辐射缝隙430馈送电磁能量。馈电网络418由平面表面414-1内的槽420的部分和围绕平面表面414-2布置的与槽420相对的表面特征422的部分成形。辐射缝隙430被形成在平面表面414-3中，该平面表面414-3处于结构412-2的、与平面表面414-2相对的一侧。虽然未示出，但分离间隙或间隙距离g位于与平面表面414-1和414-2相邻的分离平面416周围。分离平面416将馈电网络418划分为被形成在两个结构412-1和412-2上的两个部分。

与馈电网络318类似，馈电网络418具有多个分配器级以对多个输出448-1、448-2和448-3(统称为输出448)进行馈电。然而，与馈电网络318不同，输出448-2是用于至少两个分配器级的组合输出；馈电网络418内的两个分配器级在输出448-2处组合以对同一辐射缝隙440进行馈电。输出448-1和输出448-3各自对不同的、对应的辐射缝隙440进行馈电。天线系统400是组合输出的一个示例。不同数量的辐射缝隙440可以与对不同数量的输出448进行馈电的不同数量的分配器级一起使用。例如，槽420、以及表面特征422的布置可以被修改以提供用于对六个辐射缝隙进行馈电的七个分配级；来自不同分配器级对的两对输出(例如，中间输出)被组合以使得能够在两个不同的辐射缝隙处激励。作为另一示例，槽420和表面特征422的布置可以被修改以提供用于对七个辐射缝隙进行馈电的七个分配级；来自每个分配器级的输出激励不同的辐射缝隙。

图5示出了用于波导和天线的平面表面特征的附加示例的等距视图。图5中示出了天线系统500的部分，这些部分中的一些可以被省略、复制或与本文描述的其他示例(例如，波导200、天线系统300和400)组合以形成其他天线设计。

天线系统500包括结构512，该结构512包括具有一个或多个辐射缝隙540的平面表面514。结构512可以是具有被配置成支撑其它天线组件的相对平面表面的单个结构。结构512是结构312-2和412-2的示例。然而，与天线系统300和400中使用的平面表面314-3和414-3不同，平面表面514中包括附加特征，以改善与辐射缝隙540相关联的辐射图案。

通过用结构512的平面表面514替换包括辐射缝隙的平面表面(例如，平面表面314-3或414-3)可以将天线系统500添加到天线系统110、300和/或400。结构512表示配置成使馈电网络(未示出)能够形成在平面表面514内(例如，在结构512内，在结构512的互补部分之间)的缝隙天线系统。馈电网络被配置成通过由辐射缝隙540提供的平面表面514中的开口，沿着在结构512的平面表面514下方形成的能量路径传播电磁能量。辐射缝隙540可以包括一个或多个缝隙，并且可以耦合到来自天线系统500内的馈电网络的单独输出或组合输出。

平面表面514具有凹形腔510。凹形腔510是将平面表面514成轮廓以形成围绕腔底板516的壁。腔底板516沉入或嵌入在平面表面514的一部分内，至少一个辐射缝隙540通过该部分开口通过结构512并通向平面514下方由馈电网络提供的能量路径。

除了辐射缝隙540通过其而被形成的凹形腔510之外，平面表面514包括脊特征502，作为用于波导和天线的其它平面表面特征的示例。两组脊特征502被示出为在凹形腔510的任一侧上、从平面表面514突出。可以使用任何数量的脊特征502。可以在腔510的相对侧上使用不同的量。天线系统500可仅在腔510的一侧上包括一个或多个脊特征502。

凹形腔510被示出为矩形，但可以是其他形状。凹形腔510可以具有其他多边形、椭圆形或圆形形状。脊特征502被形成在平面表面514上，以沿着辐射缝隙540的长度布置。

脊特征502具有脊长度504，脊长度504平行于与腔510任一侧的相邻的腔壁中的至少一个。脊宽度506和脊高度508限定脊特征502的其他尺寸，每个脊特征在平面表面514上被间隔开。脊长度504大于与辐射缝隙540的长度平行的凹形腔510的壁的长度。脊宽度506约为天线系统500期望波长的八分之一至二分之一。

脊高度508是期望波长的大约四分之一(例如，大于四分之一)。然而，脊高度508进一步基于天线系统500的期望辐射覆盖设置。当平面表面514支撑其他天线元件或天线组件时，经常发生交叉干扰。因为它是平坦的，所以平面表面514传播由平面表面514上(包括辐射缝隙540附近)的其他组件产生的干涉。脊高度508可以被设置为特定的大小，以配置脊特征502来增加或减少辐射缝隙540内和周围的、腔底板516附近的交叉干扰防止。

例如，天线系统500可以通过控腔底板516和周围脊特征502的深度和/或大小，为沿着平面表面514下方由馈电网络提供的能量路径传播的电磁能量提供窄覆盖。增加腔深度或增加到脊高度508可以实现更窄的覆盖；凹形腔510或脊特征502的尺寸可以减小以获得更宽的覆盖，但是仍然比如果不使用脊特征502和/或凹形腔510(例如，与平面表面514水平)可实现的辐射图案窄。

脊特征502是平面表面特征的示例，其可以以不同的方式确定大小和布置以实现期望的天线覆盖。调整脊高度508或脊特征502的其他尺寸可以实现不同的辐射图案。脊特征502和腔底板516将它们的作用进行组合以防止干涉在平面表面514附近传播。脊特征502和腔底板516将它们的作用进行组合以防止干涉在平面表面514附近传播。天线系统500可以通过控制腔底板516和周围脊特征502的深度和/或大小，为沿着平面表面514下方由馈电网络提供的能量路径传播的电磁能量提供窄覆盖。增加腔深度或增加到脊高度508可以实现更窄的覆盖；凹形腔510或脊特征502的尺寸可以减小以获得更宽的覆盖，但是仍然比如果不使用脊特征502和/或凹形腔510(例如，与平面表面514持平)可实现的辐射图案窄。

在一些示例中，脊特征502包括至少两个脊特征。第一组脊特征502布置在凹形腔510的第一侧上，第二组脊特征502布置在凹形腔510的第二侧上。换句话说，脊特征502可以在凹形腔510的任一侧以均匀大小或不同大小的组分布。尽管在图5中示出为具有两组三个，但是脊特征502可以包括在凹形腔510的一侧上的单个脊，或者布置在凹形腔510的一侧或两侧上的任意数量的脊。在特定情况下，可以在一侧使用更多的脊。

示例结果

图6示出了使用波导和天线的平面表面特征可获得的辐射图案。例如，如在天线系统500的上下文中所描述的，当用于支撑辐射缝隙540(其形成通过结构512并进入平面表面514下方的馈电网络的孔)时，平面表面514可能传播由位于辐射缝隙540上或附近的天线系统500的其他组件引起的干扰。可能很难控制辐射图案来提供特定的覆盖。如图表600所示，针对天线系统500的两个不同的归一化功率函数在视场106中的整个方位角平面上被示出。函数602提供在不使用脊特征502和凹形腔510(例如，它们的尺寸被设置为与平面表面514持平)的情况下由天线系统500实现的覆盖。如所示出的，函数602在整个视场106上在方位角方向上提供相同的功率。相比之下，函数604提供了通过使用脊特征502和凹形腔510实现的更窄的覆盖。由函数604限定的覆盖在方位角方向上仅关注视场的一部分。函数604指示比函数602更窄的覆盖，并且通过设置脊高度508和/或凹形腔510的尺寸来实现。控制它们的尺寸使得函数604能够被调整以获得针对视场106内特定方位窗口的覆盖。

示例过程

图7示出了根据本公开的技术的、形成和使用波导和天线的平面表面特征的示例过程。图7所示的过程700包括一系列步骤，这些步骤被编号为步骤702至710。过程700可以包括比所示的步骤更多或更少的步骤，包括以不同顺序排列的步骤。根据所描述的技术，过程700在由一个或多个计算机控制的机器执行的背景下进行描述，计算机控制的机器被配置为用平面表面特征来形成和/或集成波导和天线。例如，制造机器人可以通过执行存储在存储器内的指令来从板结构形成天线系统，该指令将机器人的嵌入式处理器配置为执行包括各个步骤的过程700。可以使用多个处理器来执行该过程，例如其中，一个处理器控制该过程的、形成波导或天线的部分，而另一不同的处理器控制该过程的、在雷达系统(例如，雷达系统104)中集成和/或使用波导或天线的部分。

在步骤702，在用于支撑天线组件的第一结构的平面表面上形成平面表面特征。在步骤704，在用于支撑天线组件的第二结构的平面表面上形成平面表面特征。例如，结构112-1、212-1、312-1、412-1和/或512可以使用注射成型、铸造、三维打印、机械加工或其他技术来形成，以在第一板的相对的平面表面中制造槽和/或辐射缝隙。第二板可以使用与第一板类似的技术成形，以形成结构112-2、212-2、312-2和/或412-2。在结构512被形成为单件的情况下，步骤702和704被组合并且过程跳到步骤708。

在步骤706，第一和第二结构围绕分离平面固定，以使用两个不同结构的平面表面特征的部分来形成天线组件。例如，结构112-1和112-2围绕表面特征122和槽120之间的分离间隙(例如，间隙距离g)布置。可使用粘合剂、接合材料、固定装置或其它连结材料和/或部件来保持两个结构112-1和112-2围绕分离平面116对齐。结构212-1和212-2，312-1和312-2，以及412-1和412-2可以使用类似的技术形成。在结构512由一片材料形成的示例中，步骤702至706可以组合成单个步骤。

在步骤708，天线组件被集成在用于电磁传感器的天线系统中。例如，用于雷达系统104的天线系统110可以集成在交通工具102中。天线系统110可以集成到交通工具102的不同部分上的各种平面表面中。支撑这些平面表面的结构可以限定形成在这些平面表面特征上或在这些平面表面特征之间的两件式通道或馈电网络，以在环境100与雷达系统104之间传播电磁能量。天线系统110通过配对两个互补部件来形成，与等效天线系统由单个结构形成的情况相比，单独的部件可以使用较简单的工艺或设备来形成。在一些情况下，天线系统110包括以类似或不同方式形成并集成在交通工具102上的不同天线组件的混合。在一些情况下，天线系统110、300、400、500可以使用为特定使用情况提供通道和馈电网络的各种平面表面特征组合成单个系统。例如，单个第一平面结构可以支撑形成在该平面表面中的槽220、320和/或420的组合，并且单个第二平面结构可以支撑作为互补的布置的表面特征222、322和/或422，以在两个结构之间形成通道218、馈电网络318和/或馈电网络418。

在步骤710，使用在两个不同结构的平面表面之间形成的天线组件，利用天线系统发射或接收电磁信号。例如，雷达系统104可以被配置成发射或接收雷达信号，这些雷达信号作为电磁能量传播通过信道118、信道218、馈电网络318和/或馈电网络418。天线系统500可以使用形成在单个结构512上的平面表面特征来实现窄覆盖。结构512的平面表面514可以与天线系统300和400组合，以通过形成在平面表面314-3和414-3上的辐射缝隙340和440实现窄覆盖。

附加示例

在以下部分中，提供了一些附加示例。

示例1：一种波导，该波导包括：第一结构，该第一结构具有被布置成与划分通道的分离平面相邻的第一平面表面，该通道用于通过波导传播电磁能量的能量路径，凹槽被成形到第一平面表面中以在槽的侧壁之间形成通道的第一部分；以及第二结构，该第二结构被布置成与分离平面相邻且与第一平面表面相对，被形成在第二平面表面上的表面特征的布置被间隔开并成形为形成通道的第二部分以补充由凹槽形成的第一部分，至少两个相邻表面特征包括与凹槽的相对侧壁对齐的、布置中的相邻突起，以将第二平面表面上位于相邻突起上和位于相邻突起之间的区域界定为通道的第二部分，第二平面表面的在每个相邻突起处的部分被成形为凹槽的不同的相对立侧壁，以配置通过通道的能量路径并配置通道以防止能量从划分通道的分离平面泄漏。

示例2：任一前述示例的波导，其中到通道的矩形输入被设置在槽的一端。

示例3：任一前述示例的波导，其中在第一平面表面与表面特征的布置之间围绕分离平面保持间隙距离，以配置通道来传播电磁能量并防止分离平面附近的泄漏。

示例4：任一前述示例的波导，其中布置中的表面特征的间距基于槽的宽度来设置，并且布置中的表面特征的高度基于槽的深度来设置。

示例5：任一前述示例的波导，其中通道包括基于波导的期望电磁能量波长设置的通道宽度和通道高度，通道宽度由槽的宽度或表面特征的间距限定，并且通道高度由间隙距离、表面特征的高度和槽的深度限定。

示例6：任一前述示例的波导，其中布置包括由均匀分布在第二平面表面上的一组表面特征形成的周期性图案。

示例7：任一前述示例的波导，其中布置包括按一个或多个行和列定位的表面特征的网格布置。

示例8：任一前述示例的波导，其中每个表面特征具有相同的形状和大小。

示例9：任一前述示例的波导，其中表面特征中的至少两个表面特征是不同的形状和大小。

示例10：任一前述示例的波导，其中第一结构包括具有与第一平面表面相对的另一平面表面的第一板，并且第二结构包括具有与第二平面表面相对的第四平面表面的第二板。

示例11：一种天线系统，该天线系统包括：第一结构，该第一结构具有被布置成与划分馈电网络的分离平面相邻的第一平面表面，该馈电网络用于通过天线系统传播电磁能量的能量路径，凹槽被成形到第一平面表面中以在槽的侧壁之间形成馈电网络的第一部分；以及第二结构，该第二结构具有第二平面表面，该第二平面表面被布置成与分离平面相邻、与第一平面相对并且与第二结构的第三平面表面相对，被形成在第二平面表面上的表面特征的布置被间隔开并成形为形成馈电网络的第二部分以补充由凹槽形成的第一部分，第三平面表面提供通过第二结构并进入馈电网络的第二部分的至少一个辐射缝隙，布置中的至少两个表面特征包括与凹槽的相对侧壁对齐的相邻突起，以界定位于相邻突起上和位于相邻突起之间的第二平面表面的区域从而形成馈电网络的第二部分，第二平面表面的、在每个相邻突起处的部分被成轮廓为凹槽的不同的相对侧壁，以配置通过馈电网络的能量路径，并配置馈电网络以防止能量从划分馈电网络的分离平面泄漏。

示例12：任一前述示例的天线系统，其中天线系统包括孔径天线、微带天线、微带贴片天线、偶极天线、衬底集成波导(SIW)天线、缝隙阵列天线、波导端阵列天线或喇叭天线中的至少一种。

示例13：任一前述示例的天线系统，其中系统进一步包括：与设备的接口，该设备被配置成通过天线系统经由馈电网络发送发射或接收电磁信号。

示例14：任一前述示例的系统，其中设备包括用于交通工具的雷达设备。

示例15：任一前述示例的天线系统，其中布置包括不均匀地分布在第二平面表面上的一组表面特征。

示例16：任一前述示例的天线系统，其中布置包括按一个或多个行和列定位的表面特征的网格布置。

示例17：任一前述示例的天线系统，其中表面特征中的至少两个表面特征是不同的形状和大小；并且其中表面特征中的至少两个表面特征大小被确定为并被成形为防止能量从改变馈电网络相对于辐射缝隙的尺寸或方向的馈电网络的隧道泄漏。

示例18：任一前述示例的天线系统，其中馈电网络包括分配器级，并且通过第二结构的至少一个辐射缝隙包括形成到分配器级的对应输出中的单个缝隙。

示例19：任一前述示例的天线系统，其中馈电网络包括分配器级，该分配器级具有由分配器级中的光圈分隔开的一对输出，并且通过第二结构的至少一个辐射缝隙包括形成到一对输出的每个输出中的缝隙。

示例20：任一前述示例的天线系统，其中馈电网络包括多个分配器级，并且通过第二结构的至少一个辐射缝隙包括形成到多个分配器级的组合输出中的单个缝隙。

示例21：一种天线系统，该天线系统包括：被配置成提供馈电网络的结构，该馈电网络用于沿着在结构的平面表面下方形成的能量路径传播电磁能量，该平面表面包括：凹形腔，该凹形腔具有围绕嵌入在平面表面的一部分内的腔底板的壁，该腔底板成形为形成开口通过结构并到达平面表面下方的、由馈电网络提供的能量路径的至少一个辐射缝隙；一个或多个脊特征，该一个或多个脊特征各自在凹形腔的任一侧从平面突起，至少一个脊特征包括脊长度和脊高度，该脊长度平行于腔壁中的至少一个腔壁，该脊高度被设置成配置脊特征以防止在腔底板内的辐射缝隙附近的交叉干扰，从而使馈电网络内电磁能量的覆盖变窄。

示例22：任一前述示例的天线系统，其中天线系统包括孔径天线、微带天线、微带贴片天线、偶极天线、衬底集成波导(SIW)天线、缝隙阵列天线、波导端阵列天线或喇叭天线中的至少一种。

示例23：任一前述示例的天线系统，其中系统进一步包括：与设备的接口，该设备被配置成通过天线系统经由馈电网络发送或接收电磁信号。

示例24：任一前述示例的系统，其中设备包括用于交通工具的雷达设备。

示例25：任一前述示例的天线系统，其中一个或多个脊特征以不同的组分布在凹形腔的任一侧上。

示例26：任一前述示例的天线系统，其中一个或多个脊特征包括至少两个脊特征，包括被布置在凹形腔的第一侧上的第一组脊特征和布置在凹形腔的第二侧上的第二组脊特征。

示例27：任一前述示例的天线系统，其中一个或多个脊特征在第一组与第二组之间均匀地分布。

示例28：任一前述示例的天线系统，其中一个或多个脊特征在第一组和第二组之间不均匀地分布。

示例29：任一前述示例的天线系统，其中一个或多个脊特征包括单个脊特征。

示例30：任一前述示例的天线系统，其中馈电网络包括分配器级，并且通过的至少一个辐射缝隙包括被形成到分配器级的相应输出中的单个缝隙。

示例31：任一前述示例的天线系统，其中馈电网络包括分配器级，该分配器级具有由分配器级中的光圈分隔开的一对输出。

示例32：任一前述示例的天线系统，其中通过的至少一个辐射缝隙包括被形成到一对输出中的每个输出中的缝隙。

示例33：任一前述示例的天线系统，其中馈电网络包括多个分配器级，并且至少一个辐射缝隙包括被形成到多个分配器级的组合输出中的单个缝隙。

示例34：任一前述示例的天线系统，其中结构包括第一结构，并且平面表面包括从第一平面表面与第一结构相对的第三平面表面，该系统还包括：第二结构，该第二结构具有第二表面，该第二平面表面被布置成与在第一平面表面与第二平面表面之间划分馈电网络的分离平面相邻并且与第二结构的第三平面表面相对；第一平面包括表面特征的布置，该表面特征的布置被间隔开并被成形为在布置中的至少两个表面特征之间形成馈电网络的第一部分，第三平面表面提供进入馈电网络的第一部分的至少一个辐射缝隙；第二平面表面包括凹槽，该凹槽被成形为在槽的侧壁之间形成馈电网络的第二部分以补充由表面特征形成的第一部分，至少两个表面特征包括与凹槽的相对侧壁对齐的相邻突起，以界定第一平面表面的位于相邻突起之上和相邻突起之间的区域从而形成馈电网络的第一部分，第一平面表面的在每个相邻突起处的部分被成形为凹槽的不同的相对侧壁，以配置通过馈电网络的能量路径，并配置馈电网络以防止能量从划分馈电网络的分离平面泄漏。

示例35：任一前述示例的天线系统，其中表面特征中的至少两个表面特征是不同的形状和大小。

示例36：任一前述示例的天线系统，其中表面特征中的至少两个表面特征的大小被确定为并被成形为防止能量从改变馈电网络相对于辐射缝隙的尺寸或方向的馈电网络的隧道泄漏。

示例37：任一前述示例的天线系统，其中到馈电网络的矩形输入被设置在槽的一端。

示例38：任一前述示例的天线系统，其中，在第二平面表面与表面特征的布置之间围绕分离平面保持间隙距离，以配置馈电网络来传播电磁能量并防止分离平面附近的泄漏。

示例39：任一前述示例的天线系统，其中：表面特征的间距基于槽宽度来设置，并且布置中的表面特征的高度基于槽深度来设置；并且馈电网络包括基于天线系统的期望电磁能量波长设置的通道宽度和通道高度，通道宽度由槽宽度或表面特征的间距来限定，并且通道高度由间隙距离、表面特征的高度和槽深度来限定。

示例40：任一前述示例的天线系统，其中结构包括第一板，该第一板具有与平面表面相对的另一平面表面，并围绕分离平面与第二板的平面表面对齐，以在平面表面下方并在第一板与第二板之间完成馈电网络。

示例41：一种方法，该方法包括形成任一前述示例的波导或天线系统的方法。

示例42：一种方法，该方法包括使用任一前述示例的波导或天线系统来发射或接收电磁信号。

示例43：一种系统，该系统包括被配置成使用任一前述示例的波导或天线系统来执行任一前述示例的方法的设备。

示例44：一种系统，该系统包括至少一个处理器，该至少一个处理器被配置成使用任一前述示例的波导或天线系统来执行任一前述示例的方法。

示例45：一种系统，该系统包括用于使用任一前述示例的波导或天线系统来进行任一先前述示例的方法的装置。

示例46：一种包括指令的计算机可读存储介质，该指令在被执行时将至少一个处理器配置成使用任一前述示例的波导或天线系统来执行任一前述示例的方法。

示例47：任一前述示例的系统，其中该系统包括雷达系统。

示例48：任一前述示例的系统，其中该系统是交通工具。

结语

虽然在前述描述中描述并且在附图中示出了本公开的各种实施例，但应当理解，本公开不限于此，而是可以在接下来的权利要求的范围内以各种方式实施为实践。根据前述描述，将显而易见的是，可以做出各种更改而不偏离由接下来的权利要求所限定的本公开的范围。

Claims (20)

1.一种波导，包括：

第一结构，所述第一结构具有被布置成与划分通道的分离平面相邻的第一平面表面，所述通道用于通过所述波导传播电磁能量的能量路径，凹槽被成形到第一平面表面中以在所述槽的侧壁之间形成所述通道的第一部分；以及

第二结构，所述第二结构具有被布置成与所述分离平面相邻并与所述第一平面表面相对的第二平面表面，被形成在所述第二平面表面上的表面特征的布置被间隔开并被成形为形成所述通道的第二部分，以补充由所述凹槽形成的所述第一部分，

至少两个相邻的表面特征包括与所述凹槽的相对侧壁对齐的、所述布置中的相邻突起，以将所述第二平面表面的位于所述相邻突起之上和所述相邻突起之间的区域界定为所述通道的第二部分，所述第二平面表面的、在所述相邻突起中的每个突起处的部分被成轮廓为所述凹槽的不同的相对侧壁，以配置通过所述通道的所述能量路径，并配置所述通道来防止能量从划分所述通道的所述分离平面泄漏。

2.如权利要求1所述的波导，

其特征在于，到所述通道的矩形输入被设置在所述槽的一端。

3.如权利要求1所述的波导，

其特征在于，在所述第一平面表面与所述表面特征的布置之间围绕所述分离平面保持间隙距离，以配置所述通道来传播所述电磁能量并防止所述分离平面附近的泄漏。

4.如权利要求3所述的波导，

其特征在于，所述布置中的所述表面特征的间距基于所述槽的宽度来设置，并且所述布置中的所述表面特征的高度基于所述槽的深度来设置。

5.如权利要求4所述的波导，

其特征在于，所述通道包括基于所述波导的期望电磁能量波长设置的通道宽度和通道高度，所述通道宽度由所述槽的宽度或所述表面特征的间距来限定，并且所述通道高度由所述间隙距离、所述表面特征的高度和所述槽的深度来限定。

6.如权利要求1所述的波导，

其特征在于，所述布置包括由均匀地分布在所述第二平面表面上的一组表面特征形成的周期性图案。

7.如权利要求1所述的波导，

其特征在于，所述布置包括按一个或多个行和列定位的所述表面特征的网格布置。

8.如权利要求1所述的波导，

其特征在于，每个表面特征具有相同的形状和大小。

9.如权利要求1所述的波导，

其特征在于，所述表面特征中的至少两个表面特征是不同的形状和大小。

10.如权利要求1所述的波导，其特征在于，所述第一结构包括具有与所述第一平面表面相对的另一平面表面的第一板，并且所述第二结构包括具有与所述第二平面表面相对的第四平面表面的第二板。

11.一种天线系统，包括：

第一结构，所述第一结构具有被布置成与划分馈电网络的分离平面相邻的第一平面表面，所述馈电网络用于通过所述天线系统传播电磁能量的能量路径，凹槽被成形在所述第一平面表面中以在所述槽的侧壁之间形成所述馈电网络的第一部分；以及

第二结构，所述第二结构具有第二平面表面，所述第二平面表面被布置成与所述分离平面相邻、与所述第一平面相对并且与所述第二结构的第三平面表面相对，形成在所述第二平面表面上的表面特征的布置被间隔开并被成形为形成所述馈电网络的第二部分，以补充由所述凹槽形成的所述第一部分，所述第三平面表面提供通过所述第二结构并进入所述馈电网络的所述第二部分的至少一个辐射缝隙，

所述布置中的至少两个表面特征包括与所述凹槽的相对侧壁对齐的相邻突起，以限定所述第二平面的位于所述相邻突起之上和所述相邻突起之间的区域从而形成所述馈电网络的第二部分，所述第二平面的处于所述相邻突起中的每个突起处的部分被成轮廓为所述凹槽的不同的相对侧壁，以配置通过所述馈电网络的所述能量路径，并配置所述馈电网络来防止能量从划分所述馈电网络的分离平面泄漏。

12.如权利要求11所述的天线系统，其特征在于，所述天线系统包括孔径天线、微带天线、微带贴片天线、偶极天线、衬底集成波导(SIW)天线、缝隙阵列天线、波导端阵列天线或喇叭天线中的至少一种。

13.如权利要求11所述的天线系统，其特征在于，所述系统进一步包括：

与设备的接口，所述设备被配置成通过所述天线系统经由所述馈电网络发射或接收电磁信号。

14.如权利要求13所述的天线系统，其特征在于，所述设备包括用于交通工具的雷达设备。

15.如权利要求11所述的天线系统，

其特征在于，所述布置包括在所述第二平面表面上不均匀地分布的一组所述表面特征。

16.如权利要求11所述的天线系统，

其特征在于，所述布置包括按一个或多个行和列定位的所述表面特征的网格布置。

17.如权利要求11所述的天线系统，

其特征在于，所述表面特征中的至少两个表面特征是不同的形状和大小；并且

其中，所述表面特征中的至少两个表面特征大小被确定为并被成形为防止能量从改变所述馈电网络相对于所述辐射缝隙的尺寸或方向的所述馈电网络的隧道泄漏。

18.如权利要求11所述的天线系统，

其特征在于，所述馈电网络包括分配器级，并且通过所述第二结构的所述至少一个辐射缝隙包括被形成到所述分配器级的对应输出中的单个缝隙。

19.如权利要求11所述的天线系统，

其特征在于，所述馈电网络包括分配器级，所述分配器级具有由所述分配器级中的光圈分隔开的一对输出，并且通过所述第二结构的所述至少一个辐射缝隙包括被形成到所述一对输出中的每个输出中的缝隙。

20.如权利要求11所述的天线系统，

其特征在于，所述馈电网络包括多个分配器级，并且通过所述第二结构的所述至少一个辐射缝隙包括被形成到所述分配器级的组合输出中的单个缝隙。