CN210111048U

CN210111048U - 一种微带阵列天线

Info

Publication number: CN210111048U
Application number: CN201921371015.3U
Authority: CN
Inventors: 屈操; 李刚; 闫红宇
Original assignee: Wuxi Weifu High Technology Group Co Ltd
Current assignee: Wuxi Weifu High Technology Group Co Ltd
Priority date: 2019-08-22
Filing date: 2019-08-22
Publication date: 2020-02-21
Anticipated expiration: 2029-08-22

Abstract

本实用新型涉及阵列天线技术领域，具体公开了一种微带阵列天线，其中，微带阵列天线包括：基板、功分器、微带均匀阵线和金属波导，基板的第一表面和第二表面均有布线，功分器包括设置在第一表面的第一铜箔和设置在第二表面的第二铜箔，第一铜箔和第二铜箔通过贯穿基板的通孔连接，微带均匀阵线均设置在基板的第一表面并与功分器连接，金属波导位于功分器所在位置，且贯穿基板设置，基板上金属波导所在位置设置有耦合缝隙，耦合缝隙和金属波导能够将射频输入信号馈入至功分器，功分器能够根据射频输入信号产生等幅的射频输出信号，并通过微带均匀阵线形成天线波束。本实用新型提供的微带阵列天线具有结构简单、装配和维修方便的优势。

Description

一种微带阵列天线

技术领域

本实用新型涉及阵列天线技术领域，尤其涉及一种微带阵列天线。

背景技术

随着我国经济的发展，人民生活水平的不断提高，汽车安全驾驶越来越成为大众关注的焦点，与此同时，汽车毫米波雷达作为一种主动安全防御措施越来越受到关注。作为直接影响汽车毫米波雷达性能的关键组成部分，阵列天线正沿着高增益、低损耗、尺寸小和易与平面电路集成的趋势发展。

微带阵列天线主要有微带线边馈、同轴探针背馈和孔耦合馈电三种馈电方法，其中，边馈馈电设计方法简单，容易调整天线谐振频率，是目前汽车毫米波雷达天线最普遍采用的一种形式，但是该馈电方法馈线本身的辐射干扰大，天线旁瓣多，对称性较差，天线的安装校准要求较高；同轴探针背馈不会影响天线的辐射，旁瓣少，增益高，但是设计复杂，馈电点选取困难；孔耦合馈电天线辐射方向图旁瓣小，对称性较好，但增益较小，孔的设计和匹配比较困难。

发明内容

本实用新型提供了一种微带阵列天线，解决相关技术中存在的微带阵列天线结构设计复杂不易实现的问题。

作为本实用新型的一个方面，提供一种微带阵列天线，其中，所述微带阵列天线包括：基板、功分器、微带均匀阵线和金属波导，所述基板的第一表面和第二表面均有布线，所述功分器包括设置在所述第一表面的第一铜箔和设置在所述第二表面的第二铜箔，所述第一铜箔和所述第二铜箔通过贯穿所述基板的通孔连接，所述微带均匀阵线均设置在所述基板的第一表面并与所述功分器连接，所述金属波导位于所述功分器所在位置，且贯穿所述基板设置，所述基板上所述金属波导所在位置设置有耦合缝隙，所述耦合缝隙和所述金属波导能够将射频输入信号馈入至所述功分器，所述功分器能够根据所述射频输入信号产生等幅的射频输出信号，并通过所述微带均匀阵线形成天线波束。

进一步地，所述功分器包括四路功分器，所述四路功分器能够根据所述射频输入信号产生四路等幅的射频输出信号。

进一步地，所述微带阵列天线包括四支微带均匀阵线，每支微带均匀阵线均与所述功分器连接。

进一步地，每支微带均匀阵线均包括至少一元微带均匀阵线。

进一步地，每支微带均匀阵线均包括九元微带均匀阵线。

进一步地，所述耦合缝隙的形状包括哑铃型。

进一步地，所述基板包括多层PCB板。

进一步地，所述基板包括双层PCB板。

通过上述微带阵列天线，设置金属波导，并通过金属波导以及耦合缝隙将视频输入信号馈入至功分器，通过功分器和微带均匀阵线形成天线波束，这种微带阵列天线结构具有天线辐射方向图旁瓣小、增益高、对称性好的优势，同时具有馈电方式结构简单、易于实现、装配和维修方便的优势。

附图说明

附图是用来提供对本实用新型的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本实用新型，但并不构成对本实用新型的限制。在附图中：

图1为本实用新型提供的微带阵列天线的结构示意图。

图2为本实用新型提供的微带阵列天线的基板的第一表面结构示意图。

图3为本实用新型提供的微带阵列天线的基板的第二表面结构示意图。

图4为本实用新型提供的微带阵列天线H面（方位面）和E面（俯仰面）方向图。

图5为本实用新型提供的微带阵列天线75-78GHz回波损耗S(1,1)图。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本实用新型中的实施例及实施例中的特征可以相互结合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本实用新型。

为了使本领域技术人员更好地理解本实用新型方案，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型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实用新型一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本实用新型保护的范围。

需要说明的是，本实用新型的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等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，以便这里描述的本实用新型的实施例。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括，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。

在本实施例中提供了一种微带阵列天线，图1是根据本实用新型实施例提供的结构示意图，如图1至图3所示，包括：基板7、功分器1、微带均匀阵线2和金属波导5，所述基板7的第一表面和第二表面均有布线，所述功分器1包括设置在所述第一表面71的第一铜箔和设置在所述第二表面72的第二铜箔，所述第一铜箔和所述第二铜箔通过贯穿所述基板7的通孔4连接，所述微带均匀阵线2均设置在所述基板7的第一表面并与所述功分器1连接，所述金属波导5位于所述功分器1所在位置，且贯穿所述基板7设置，所述基板7上所述金属波导5所在位置设置有耦合缝隙3，所述耦合缝隙3和所述金属波导5能够将射频输入信号馈入至所述功分器1，所述功分器1能够根据所述射频输入信号产生等幅的射频输出信号，并通过所述微带均匀阵线2形成天线波束。

通过上述微带阵列天线，设置金属波导，并通过金属波导以及耦合缝隙将视频输入信号馈入至功分器，通过功分器和微带均匀阵线形成天线波束，可应用于77GHz毫米波雷达，通过该馈电方式实现了天线辐射方向图旁瓣小、增益高、对称性好，相比传统的孔耦合馈电方式波导耦合缝隙更易加工，同时具有馈电方式结构简单、易于实现、装配和维修方便的优势。

需要说明的是，图1所示的基板7为双面PCB板，即上表面和下表面均设置有铜箔。本实施例中所述第一表面可以具体为上表面，第二表面可以具体为下表面。

具体地，如图1所示，所述功分器1包括四路功分器，所述四路功分器能够根据所述射频输入信号产生四路等幅的射频输出信号。

进一步具体地，所述微带阵列天线包括四支微带均匀阵线，每支微带均匀阵线均与所述功分器连接。

优选地，每支微带均匀阵线均包括至少一元微带均匀阵线。

优选地，每支微带均匀阵线均包括九元微带均匀阵线。

可以理解的是，如图1所示，所述基板7上设置有四支微带均匀阵线，每支微带均匀阵线均与所述功分器连接，相应的，所述功分器1为四路功分器。另外，每支微带均匀阵线上设置有九元微带均匀阵线，因此，射频输入信号通过金属波导5和耦合缝隙3馈入到功分器1产生等幅的四路射频输出信号，这四路射频输出信号分别馈入相应的四支九元微带均匀线阵并叠加而形成高增益、高效率和低副瓣的天线波束。

需要说明的是，每支微带均匀阵线上的元数与天线波束的方向有关系，因此，每支微带均匀阵线上的微带均匀阵线元数可以根据需求进行设置，此处不做限定。

具体地，为了提高耦合效率，所述耦合缝隙3的形状包括哑铃型。

需要说明的是，金属波导内的电磁信号通过耦合缝隙对外辐射，与所述功分器1形成电磁耦合，实现天线无接触馈电，通过耦合缝隙3的形状和大小的调整，可得到合适的匹配和最大辐射，获得宽频带的驻波比特性。相比一般的矩形缝隙，本实施例中的哑铃型结构耦合缝隙可以提供更多的设计自由度和优化空间，通过哑铃型图案不同组成部分的调节，实现了耦合强度、带宽和阻抗变化范围的分别调节。

具体地，所述基板7包括多层PCB板。

需要说明的是，所述基板7可以包括多层PCB板，通过耦合缝隙以及金属波导实现馈电。

优选地，所述基板7包括双层PCB板。图1以双层PCB板为例进行的说明。

下面结合图1至图3对本实用新型提供的微带阵列天线的结构以及工作原理进行详细说明。

本实施例提供的微带阵列天线由功分器1、微带均匀线阵2、耦合缝隙3、通孔4、金属波导5和基板7等要素构成。功分器1是在基板7上双面光刻腐蚀而成，它由含有四路渐变型输出臂的功分器顶部铜箔（位于基板的上表面）和底面铜箔（位于基板的下表面）、以及作为功分器输入口的哑铃型耦合缝隙3和通孔4构成，其中功分器顶面铜箔和基板底面铜箔通过通孔4实现电气互联。

工作原理：射频输入信号通过金属波导5和哑铃型耦合缝隙3馈入到功分器1产生等幅的四路射频输出信号，这四路射频输出信号分别馈入相应的四支九元微带均匀线阵2并叠加而形成高增益、高效率和低副瓣的天线波束。

如图4为本实施例提供的微带阵列天线的H面（方位面）和E面（俯仰面）方向图，由图4可以看出，本实施例的微带阵列天线方向图对称性好，旁瓣少，增益也较高。

图5为本实施例提供的微带阵列天线75-78GHz回波损耗S(1,1)图。由图5可以看出，天线阻抗较宽，大于1GHz（回波损耗S(1,1)低于-10dB），完全满足76-77GHz天线带宽需求。

因此，本实施例提供的微带阵列天线具有以下优势：

（1）功分器的哑铃型耦合缝隙样式的输入口缩小了微带天线阵列金属波导背馈时输入口尺寸和减小了功分器总体尺寸；

（2）功分器与微带均匀线阵组合在一起构成微带天线面阵，实现了高增益、高效率和低副瓣微带阵列天线；

（3）该微带阵列天线由一片双面印刷电路板和一个金属波导构成，结构简单、装配和维修方便。

（4）微带天线面阵对称性好，不存在馈线辐射干扰影响，天线辐射旁瓣少，方向图对称性好，效率高，增益高。

（5）采用基于基片集成波导（SIW）技术的波导缝隙耦合馈电方式，馈电效率高，天线增益大，可满足天线更高带宽需求。

可以理解的是，以上实施方式仅仅是为了说明本实用新型的原理而采用的示例性实施方式，然而本实用新型并不局限于此。对于本领域内的普通技术人员而言，在不脱离本实用新型的精神和实质的情况下，可以做出各种变型和改进，这些变型和改进也视为本实用新型的保护范围。

Claims

1.一种微带阵列天线，其特征在于，所述微带阵列天线包括：基板、功分器、微带均匀阵线和金属波导，所述基板的第一表面和第二表面均有布线，所述功分器包括设置在所述第一表面的第一铜箔和设置在所述第二表面的第二铜箔，所述第一铜箔和所述第二铜箔通过贯穿所述基板的通孔连接，所述微带均匀阵线均设置在所述基板的第一表面并与所述功分器连接，所述金属波导位于所述功分器所在位置，且贯穿所述基板设置，所述基板上所述金属波导所在位置设置有耦合缝隙，所述耦合缝隙和所述金属波导能够将射频输入信号馈入至所述功分器，所述功分器能够根据所述射频输入信号产生等幅的射频输出信号，并通过所述微带均匀阵线形成天线波束。

2.根据权利要求1所述的微带阵列天线，其特征在于，所述功分器包括四路功分器，所述四路功分器能够根据所述射频输入信号产生四路等幅的射频输出信号。

3.根据权利要求2所述的微带阵列天线，其特征在于，所述微带阵列天线包括四支微带均匀阵线，每支微带均匀阵线均与所述功分器连接。

4.根据权利要求3所述的微带阵列天线，其特征在于，每支微带均匀阵线均包括至少一元微带均匀阵线。

5.根据权利要求4所述的微带阵列天线，其特征在于，每支微带均匀阵线均包括九元微带均匀阵线。

6.根据权利要求1所述的微带阵列天线，其特征在于，所述耦合缝隙的形状包括哑铃型。

7.根据权利要求1所述的微带阵列天线，其特征在于，所述基板包括多层PCB板。

8.根据权利要求7所述的微带阵列天线，其特征在于，所述基板包括双层PCB板。