CN202103168U - 一种77GHz毫米波汽车防碰撞雷达天线 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种汽车防碰撞雷达天线，尤其涉及一种77GHz毫米波汽车防碰撞雷达天线，属于雷达技术领域。采用天线与透镜结合的方式，由透镜载板、微波电路载板、多个介质透镜、1个发射天线、多个接收天线及其对应的无线收发控制模块构成，无线收发控制模块集成了发射控制模块和接收控制模块，发射天线为单一宽波束天线，接收天线采用多个窄波束天线形成多波束天线，发射天线和接收天线的波束成形均采用介质透镜实现，介质透镜均独立悬挂于透镜载板上，发射天线和接收天线均安装于微波电路载板上。本实用新型设计灵活、结构简单，保证了系统的稳定性、灵敏度和精度，可实现接收天线的高精度测角及快速切换。

Description

一种77GHz毫米波汽车防碰撞雷达天线

技术领域

本实用新型涉及一种汽车防碰撞雷达天线，尤其涉及一种77GHz毫米波汽车防碰撞雷达天线，属于雷达技术领域。

背景技术

汽车主动防碰撞控制技术的研究一直受到广泛重视，成为近年来研究与发展汽车防撞系统的主流技术，被美国《福布斯》杂志评为“未来十大焦点汽车安全技术”之一。汽车主动防碰撞控制系统等主动安全驾驶辅助装置，可以明显减少司机的负担和判断错误，对于提高交通安全，降低恶性交通事故发生率、减少生命财产损失将起到重要作用。NHTSA的研究结果表明，防碰撞报警系统可以使追尾碰撞事故平均减少51％，因改变车道而引起的交通事故平均减少47％。

目前，我国国内各大院校与公司基于雷达的汽车主动防碰撞技术的77GHz频段的FMCW汽车主动防碰撞雷达还较少见报道。

在汽车天线方面，可见报道的有汽车折弯天线(专利申请号为200920197931.X，授权公告号为CN201508900)，汽车用玻璃天线(专利申请号为200880112598.6)，汽车用透明内置天线等(专利申请号为201020159051.6)。

在毫米波雷达天线方面，国内可见的报道有三个，题目为“微波毫米波汽车及室内通信天线”(专利申请号为ZL200920039530.1)，介绍了一种用于微波毫米波频段的车用天线，采用双面单层PCB工艺，利用上下金属表面和一侧金属化通孔阵列来实现对电磁波的封闭，而在开口面实现有效漏波辐射；此种天线难以做到大的发射功率，同时金属化通孔阵列实现较难。专利号ZL200820163086.X，题目为“毫米波准光集成介质透镜天线及其阵列”提出了抗振、防尘强，适用于毫米波飞机、汽车船只雷达及通信设备收发传感的天线结构，由微带集成天线、介质透镜、物镜、阵列基座、反射镜、防护罩、波束转换开关构成，介质透镜的圆柱体部分长度可改变，天线阵列射程线阵或面阵；本实用新型给出了介质透镜天线及阵列实现的具体实现环节，对于透镜加天线这样的实现方式，指出了实现的优势，但在具体某一个工作频段如77GHz条件下的实现没有很具体指出。专利号ZL200820034299.2，题目为“汽车顶置天线装置及其天线放大器”提出了一种安装于金属底座上的鲨鱼鳍式天线外壳，内设天线支架、无线电接收天线及天线放大器。此天线装置由于提高了天线放大器在印刷电路板上地的电位，减少了车顶对高频信号的吸收，增加了放大器的接收效果，此专利提出的天线实现起来简单方便，但是应用范围较窄，不能满足当前高速运行条件下的汽车防碰撞需求。当射频发射信号频率达77GHz时，信号提取不足是一个较为严重的问题。高稳定性、小型化和低成本，同时达到高精度测角及快速切换，是近阶段，汽车防碰撞雷达的研究热点之一。

实用新型内容

本实用新型的目的是为了实现汽车防碰撞雷达天线在77GHz毫米波时的高精度测角及快速切换，同时降低成本和天线体积，提高系统稳定性，消除外界环境对天线及汽车防碰撞雷达的影响，提出一种77GHz毫米波汽车防碰撞雷达天线。

本实用新型是通过以下技术方案实现的。

本实用新型的一种77GHz毫米波汽车防撞雷达天线，采用天线与透镜结合的方式，由透镜载板、微波电路载板、多个介质透镜、1个发射天线、多个接收天线和无线收发控制模块构成，无线收发控制模块集成了发射控制模块和接收控制模块，其中介质透镜的数量等于发射天线和接收天线的数量之和；

上述发射天线为单一宽波束天线，为保证单波束的发射天线有足够的发射功率，在发射控制模块与宽波束发射天线之间装有可编程放大器和低噪声放大器；接收天线采用多个窄波束天线形成多波束天线，接收控制模块在多个接收天线间进行快速开关选择，以满足在覆盖汽车前方区域的同时实现高的测角精度；

上述发送控制模块、发射天线、接收控制模块和接收天线均工作于77GHz频段；

上述发射天线和接收天线的波束成形均采用介质透镜实现，每个天线对应一个介质透镜，每个介质透镜均独立悬挂于透镜载板上，各介质透镜角度可调，各介质透镜的焦距与透镜直径相同且范围为60-80mm，在介质透镜上贴有铝箔用来抑制和屏蔽天线旁瓣；

上述发射天线和接收天线均安装于微波电路载板上，且每个天线与对应介质透镜的中心位置处在同一竖直方向；

上述透镜载板为Teflon材料，透镜载板与微波电路载板之间采用支柱连接且支柱高度可调；

在微波电路载板上带有天线测试装置，用于对天线的测试与调试。

有益效果

本实用新型的一种77GHz毫米波汽车防撞雷达天线，采用透镜和天线结合的方式，增加了设计和实现的灵活性，降低了设计难度，保证了系统的稳定性、灵敏度和精度；带有必要的天线测试结构，采用集成模块组件设计单发多收的天线，配合可编程放大器、低噪声放大器及外部高速数字器件的控制，实现接收天线的高精度测角及快速切换。

附图说明

图1为本实用新型的实施例中1发4收天线的波束覆盖示意图；

图2为本实用新型的实施例中1发4收天线俯视结构示意图；

图3为本实用新型的实施例中1发4收天线的纵切面结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型做进一步说明。

实施例

一种77GHz毫米波汽车防撞雷达天线，安装于汽车底盘上，为单发4收天线结构，采用天线与透镜结合的方式，由透镜载板、微波电路载板、5个介质透镜、1个发射天线、4个接收天线及其对应的无线收发控制模块构成，无线收发控制模块集成了发射控制模块和接收控制模块，

上述发射天线是覆盖范围为16度的单波束宽天线，如图1所示，4个接收机天线为窄波束天线，每个天线波束覆盖角度为4度，天线形状为长方形，便于连接介质透镜。

单发4收天线俯视结构示意图如图2所示，纵切面结构示意如图3所示，其中每个介质透镜直径和焦距均为60mm，接收天线的尺寸为1mm*1mm，发射天线的尺寸为2mm*1.3mm，接收发射天线均位于微波电路载板的天线座内上，各天线对应的透镜位于Teflon透镜载板上，透镜载板与微波电路载板间通过可调节支柱相连，支柱的初始高度为60mm。本实施例中每个接收天线的波束覆盖范围为4度，4个接收天线依次排开，一共覆盖16度范围。

以上所述为本实用新型的较佳实施例而已，本实用新型不应该局限于该实施例和附图所公开的内容。凡是不脱离本实用新型所公开的精神下完成的等效或修改，都落入本实用新型保护的范围。

Claims (8)

1.一种77GHz毫米波汽车防撞雷达天线，其特征在于：采用天线与透镜结合的方式，由透镜载板、微波电路载板、多个介质透镜、1个发射天线、多个接收天线和无线收发控制模块构成，无线收发控制模块集成了发射控制模块和接收控制模块，其中介质透镜的数量等于发射天线和接收天线的数量之和；

上述发射天线为单一宽波束天线，在发射控制模块与宽波束发射天线之间装有可编程放大器和低噪声放大器；接收天线采用多个窄波束天线形成多波束天线，接收控制模块在多个接收天线间进行快速开关选择；

上述发送控制模块、发射天线、接收控制模块和接收天线均工作于77GHz频段；

上述发射天线和接收天线的波束成形均采用介质透镜实现，每个天线对应一个介质透镜，每个介质透镜均独立悬挂于透镜载板上；

上述发射天线和接收天线均安装于微波电路载板上，且每个天线与对应介质透镜的中心位置处在同一竖直方向；

上述透镜载板为Teflon材料，透镜载板与微波电路载板之间采用支柱连接。

2.根据权利要求1所述的一种77GHz毫米波汽车防撞雷达天线，其特征在于：所述发射天线是覆盖范围为16度的单波束宽天线，接收天线为窄波束天线且每个接收天线波束的覆盖角度为4度，发射天线和接收天线的形状均为长方形。

3.根据权利要求2所述的一种77GHz毫米波汽车防撞雷达天线，其特征在于：所述接收天线的尺寸为1mm*1mm，发射天线的尺寸为2mm*1.3mm。

4.根据权利要求1所述的一种77GHz毫米波汽车防撞雷达天线，其特征在于：在微波电路载板上带有天线测试装置。

5.根据权利要求1所述的一种77GHz毫米波汽车防撞雷达天线，其特征在于：所述透镜载板与微波电路载板之间的支柱高度可调且支柱的初始高度为60mm。

6.根据权利要求1所述的一种77GHz毫米波汽车防撞雷达天线，其特征在于：所述各介质透镜角度可调，且透镜的焦距与透镜直径相同。

7.根据权利要求6所述的一种77GHz毫米波汽车防撞雷达天线，其特征在于：介质透镜直径和焦距的范围为60-80mm。

8.根据权利要求1所述的一种77GHz毫米波汽车防撞雷达天线，其特征在于：介质透镜上贴有铝箔。

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