CN210778965U

CN210778965U - 一种用于77GHz毫米波车载雷达的波束形成天线

Info

Publication number: CN210778965U
Application number: CN201921891764.9U
Authority: CN
Inventors: 李�权; 孙靖虎; 曾迪
Original assignee: Huizhou Desay SV Intelligent Transport Technology Research Institute Co Ltd
Current assignee: Huizhou Desay SV Intelligent Transport Technology Research Institute Co Ltd
Priority date: 2019-11-05
Filing date: 2019-11-05
Publication date: 2020-06-16
Anticipated expiration: 2029-11-05

Abstract

本实用新型涉及一种用于77GHz毫米波车载雷达的波束形成天线，包括相连接的0°方向增益最大的第一天线和40°方向增益最大的第二天线；所述第一天线包括多个第一辐射单元，多个所述第一辐射单元通过第一馈线连接；所述第二天线包括多个结构相同的微带线阵、微带馈电网络和微带功分器，多个所述微带线阵分别与一个所述微带馈电网络连接后与所述微带功分器并联连接；所述微带线阵包括多个第二辐射单元，多个所述第二辐射单元通过第二馈线连接。本实用新型通过将两个在不同方向增益最大的天线结合，以增大雷达的波束宽度，从而很大程度上增加雷达的探测范围，有效解决监测盲点的问题。

Description

一种用于77GHz毫米波车载雷达的波束形成天线

技术领域

本实用新型涉及天线技术领域，特别是涉及一种用于77GHz毫米波车载雷达的波束形成天线。

背景技术

随着我国经济水平的提高和汽车工业的飞速发展, 我国汽车总保有量连年增长，已经达到比较高的水平。汽车数量的剧增导致交通事故频发，造成巨大的人员伤亡和经济损失。车载雷达可以实时探测汽车周围物体的距离，速度和位置，能够实现盲点监测，变道辅助，紧急刹车等辅助功能。车载雷达的这些功能可以帮助驾驶员在一些紧急情况下做出正确处理，避免交通事故的发生。

目前车载雷达主要有超声波、激光、红外线和毫米波等技术。由于毫米波雷达有较高的分辨率和测量精度，并且能够在雨，雪，雾等恶劣环境中稳定工作，所以毫米波雷达得到广泛的发展和应用。77GHz毫米波雷达相比24GHz雷达具有更高的测量精度和更小的体积，是以后毫米波雷达的发展趋势。天线作为雷达系统前端的收发部件，是雷达系统重要的部件。目前毫米波雷达天线主要的形式有介质集成波导天线，透镜天线，微带贴片天线。由于微带贴片天线具有剖面低，重量轻，成本低等优点，所以得到广泛的应用。

角雷达一般用于汽车正后方及侧后方测距测角，其对距离覆盖的范围与角度的关系如图1所示，主要对雷达天线有以下要求：希望其能检测汽车正后方几十米的运动目标，这一般要求天线具有较高的增益和较窄的波束；同时要求其能探测侧后方短距离范围内的目标，这要求天线具有天线较小的增益和较宽的波束。而同时考虑到雷达与汽车的安装位置关系如图2所示，即需要在偏离雷达法线某一方向时，雷达增益达到最大，可满足正后方的探测需求。同时在侧后方需满足大角度的覆盖要求。

而这种多功能、大角度(一般在120°以上)的监测可以避免同车道及在十字路口横向方向的车辆碰撞，可以很大程度的避免交通事故的发生。但同时也对雷达系统方案设计和天线设计提出了要求，但是一般的毫米波雷达天线的波束宽度一般小于90度，不能满足后方和侧后方这种大角度监测的要求。

但是调节天线波束方向的同时，也会引起天线的副瓣电平变差，进一步为了保证天线的副瓣电平，也是设计的难点。

发明内容

本实用新型为克服上述现有技术所述的不足，提供一种用于77GHz毫米波车载雷达的波束形成天线。

为解决上述技术问题，本实用新型的技术方案如下：

一种用于77GHz毫米波车载雷达的波束形成天线，包括相连接的0°方向增益最大的第一天线和40°方向增益最大的第二天线；所述第一天线包括多个第一辐射单元，多个所述第一辐射单元通过第一馈线连接；所述第二天线包括多个结构相同的微带线阵、微带馈电网络和微带功分器，多个所述微带线阵分别与一个所述微带馈电网络连接后与所述微带功分器并联连接；所述微带线阵包括多个第第二辐射单元，多个所述第二辐射单元通过第二馈线连接。

进一步的，作为优选技术方案，所述第一天线和第二天线通过微波开关连接。

进一步的，作为优选技术方案，所述第一天线和第二天线分别与射频芯片的发射端口馈电连接。

进一步的，作为优选技术方案，所述微带馈电网络为N型结构。

进一步的，作为优选技术方案，多个所述第一辐射单元的长度相同，多个所述第一辐射单元的宽度从两边至中间逐渐增加。

进一步的，作为优选技术方案，多个所述第二辐射单元的长度相同，多个所述第二辐射单元的宽度从两边至中间逐渐增加。

进一步的，作为优选技术方案，所述第一辐射单元的数量至少为3个。

进一步的，作为优选技术方案，所述第一辐射单元的数量为6-16个

进一步的，作为优选技术方案，所述微带线阵的数量至少为3个，所述第二辐射单元的数量至少为3个。

进一步的，作为优选技术方案，所述微带线阵的数量为3-6个，所述第二辐射单元的数量为6-16个。

与现有技术相比，本实用新型技术方案的有益效果是：

本实用新型通过将两个在不同方向增益最大的天线结合，以增大雷达的波束宽度，从而很大程度上增加雷达的探测范围，有效解决监测盲点的问题。

附图说明

图1为本实用新型现有技术角雷达对其距离覆盖的范围与角度的关系示意图。

图2为本实用新型现有技术角雷达与汽车的安装位置示意图。

图3为本实用新型结构示意图。

图4为本实用新型的驻波仿真图。

图5为本实用新型的波束覆盖图。

附图仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制；为了更好说明本实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸；对于本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的；相同或相似的标号对应相同或相似的部件；附图中描述位置关系的用语仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型的较佳实施例进行详细阐述，以使本实用新型的优点和特征更易被本领域技术人员理解，从而对本实用新型的保护范围作出更为清楚的界定。

实施例1

一种用于77GHz毫米波车载雷达的波束形成天线，如图3所示：包括相连接的0°方向增益最大的第一天线1和40°方向增益最大的第二天线2；第一天线1包括多个第一辐射单元11，多个第一辐射单元11通过第一馈线12连接；第二天线2包括多个结构相同的微带线阵21、微带馈电网络22和微带功分器23，多个微带线阵21分别与一个微带馈电网络22连接后与微带功分器23并联连接；微带线阵21包括多个第二辐射单元211，多个第二辐射单元211通过第二馈线212连接。其中，多个第一辐射单元11的长度相同，多个第一辐射单元11的宽度从两边至中间逐渐增加，有利于改善所第一天线1的旁瓣，而第一天线1 波束宽度越大越好，这样可以使天线的覆盖范围越来越大；多个第二辐射单元211的长度相同，多个第二辐射单元211的宽度从两边至中间逐渐增加，使得波束形成天线具备更大的天线口径，在提供更大增益的同时，保证天线尺寸尽可能小，副瓣电平更低。

在本实用新型中，第一天线1和第二天线2通过微波开关3连接形成一个发射天线；或者第一天线1和第二天线2分别与射频芯片的发射端口馈电连接形成一个发射天线。采用两个在不同方向增益最大的天线结合，可以保证在雷达尺寸不变或者略有缩小的情况下，实现角雷达的覆盖范围的提升，提高雷达角度及距离覆盖范围；而采用多个发射天线不仅可保证角雷达的覆盖角度及探测范围，而进一步也会提高雷达对角度的分辨能力。

在本实用新型中，微带馈电网络22为N型结构，同时N型结构大小可调节，从而使得第二天线2的最大增益方向指向40°，或者指向角度更大的方向，以使雷达适应更大的安装角度。而微带功分器23与第二天线2的微带线阵21的数量相关，同时微带功分器23的宽度可以调整每个微带线阵21的功率分配，从而可以改善第二天线2的旁瓣电平。

在本实用新型中，第一辐射单元11的数量至少为3个。有选的，第一辐射单元11的数量为6-16个，进一步的，第一辐射单元11的数量为6个或8个。而微带线阵21的数量至少为3个，第二辐射单元211的数量至少为3个。有选的，微带线阵21的数量为3-6个，第二辐射单元211的数量为6-16个，进一步的，微带线阵21的数量为4个，第二辐射单元211的数量为6个或8个。在本实施例中，第一辐射单元11的数量为6个，第二辐射单元211的数量为6个。因此，微带馈电网络22为4个，同时，微带功分器23为1分4功分器，而第一辐射单元11和第二辐射单元211以及微带线阵21的具体数量可以根据雷达天线的指标要求来选择

例如：本实施例的第一天线1包括1×m个第一辐射单元11，每m个第一辐射单元11通过第一馈线12串联组成第一天线1；第二天线2包括m×n个第二辐射单元211，每m个第二辐射单元211通过第二馈线212串联组成一个微带线阵21，n个微带线阵21并联成一个第二天线2；每个微带线阵21均与一个微带馈电网络22连接后与一个1分n微带功分器23并联连接；其中m、n均为大于0的自然数；优选的m、n均为大于等于3的自然数。

在本实施例中，m=6， n=4，即，第一天线1具有6个第一辐射单元11，第二天线2包括4个微带线阵21，每个微带线阵21具有6个第二辐射单元211，因此，微带功分器23为1分4功分器，结合第二馈线212连接和微带馈电网络22，所制成第二天线2。将第一天线1和第二天线2结合应用于77GHz毫米波车载雷达的波束形成天线，其仿真结果如图4所示，角雷达天线具有良好的阻抗匹配，-25dB阻抗带宽为75.8GHz-77.4GHz；同时，如图5所示的角雷达波束覆盖示意图，波束形成天线将波束指向汽车的正后方，其波束窄，增益高，用以探测车后方的运动目标。第二天线2具有较大的波束宽度，其波束垂直于天线的安装位置，可以保障汽车在横向方向具有较大的探测范围。本发明的波束形成天线与普通微带线阵天线的结合，能够很大程度上增加雷达的探测范围，可以有效解决监测盲点的问题。

显然，本实用新型的上述实施例仅仅是为清楚地说明本实用新型所作的举例，而并非是对本实用新型的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型权利要求的保护范围之内。

Claims

1.一种用于77GHz毫米波车载雷达的波束形成天线，其特征在于，包括相连接的0°方向增益最大的第一天线（1）和40°方向增益最大的第二天线（2）；所述第一天线（1）包括多个第一辐射单元（11），多个所述第一辐射单元（11）通过第一馈线（12）连接；所述第二天线（2）包括多个结构相同的微带线阵（21）、微带馈电网络（22）和微带功分器（23），多个所述微带线阵（21）分别与一个所述微带馈电网络（22）连接后与所述微带功分器（23）并联连接；所述微带线阵（21）包括多个第二辐射单元（211），多个所述第二辐射单元（211）通过第二馈线（212）连接。

2.根据权利要求1所述的用于77GHz毫米波车载雷达的波束形成天线，其特征在于，所述第一天线（1）和第二天线（2）通过微波开关（3）连接。

3.根据权利要求1所述的用于77GHz毫米波车载雷达的波束形成天线，其特征在于，所述第一天线（1）和第二天线（2）分别与射频芯片的发射端口馈电连接。

4.根据权利要求1所述的用于77GHz毫米波车载雷达的波束形成天线，其特征在于，所述微带馈电网络（22）为N型结构。

5.根据权利要求1所述的用于77GHz毫米波车载雷达的波束形成天线，其特征在于，多个所述第一辐射单元（11）的长度相同，多个所述第一辐射单元（11）的宽度从两边至中间逐渐增加。

6.根据权利要求1所述的用于77GHz毫米波车载雷达的波束形成天线，其特征在于，多个所述第二辐射单元（211）的长度相同，多个所述第二辐射单元（211）的宽度从两边至中间逐渐增加。

7.根据权利要求1所述的用于77GHz毫米波车载雷达的波束形成天线，其特征在于，所述第一辐射单元（11）的数量至少为3个。

8.根据权利要求7所述的用于77GHz毫米波车载雷达的波束形成天线，其特征在于，所述第一辐射单元（11）的数量为6-16个。

9.根据权利要求1所述的用于77GHz毫米波车载雷达的波束形成天线，其特征在于，所述微带线阵（21）的数量至少为3个，所述第二辐射单元（211）的数量至少为3个。

10.根据权利要求9所述的用于77GHz毫米波车载雷达的波束形成天线，其特征在于，所述微带线阵（21）的数量为3-6个，所述第二辐射单元（211）的数量为6-16个。