CN212366213U

CN212366213U - 一种高增益毫米波高灵敏度阵列天线

Info

Publication number: CN212366213U
Application number: CN202021974007.0U
Authority: CN
Inventors: 邬海峰; 刘林盛; 江润坤; 陈金禄; 刘明辉; 张琳
Original assignee: Neijiang Doppler Technology Co ltd; Chengdu Dopler Technology Co ltd
Current assignee: Neijiang Doppler Technology Co ltd; Chengdu Dopler Technology Co ltd
Priority date: 2020-09-10
Filing date: 2020-09-10
Publication date: 2021-01-15
Anticipated expiration: 2030-09-10

Abstract

本实用新型公开了一种高增益毫米波高灵敏度阵列天线，包括毫米波雷达芯片接口、第一接收线阵天线、第二接收线阵天线、第三接收线阵天线、第四接收线阵天线、收发隔离线阵天线、第一发射线阵天线、第二发射线阵天线、第三发射线阵天线、第四发射线阵天线，本实用新型核心架构采用四发四收的天线阵列模式，并且采用同相等幅角馈八个阵元作为发射单元，结合对称结构的切角圆极化以及表面开槽的组合方法，合理抑制天线副瓣电平，控制天线寄生单元尺寸和位置，优化天线辐射特性，改善阻抗匹配特性。本实用新型的方案具有高精度、高响应速度和高分辨率，同时能够具备高稳定性、小型化和低成本的优点，可以用于中距离和远距离探测的毫米波雷达系统方案。

Description

一种高增益毫米波高灵敏度阵列天线

技术领域

本实用新型涉及车载毫米波雷达天线技术领域，尤其涉及一种高增益毫米波高灵敏度阵列天线。

背景技术

近年来，作为一项突破性未来无人驾驶技术所必需的高级驾驶辅助系统技术，车载毫米波雷达技术正在快速发展。车载毫米波雷达相比较光学摄像头及激光雷达，具有不惧雨雾尘霾的全天候的探测能力且探测距离远，同时具有分辨率高及体积小巧等优势。车载雷达按照距离划分主要为三种:长距、中距和近距。长距雷达通常采用高增益天线来实现较远的探测需求，但其视场范围(FOV)也在快速地减小，因此通常只能覆盖当前车道和相邻车道的探测。中距雷达通常采用低增益天线以换取较大的FOV。因此，较远的探测距离和较大的视场通常需要做相应的权衡。

目前，市场上现有的汽车毫米波雷达结构主要采用传统微带线串馈结构或者串馈阵列结构，天线的辐射特性比较难以控制，加工一致性较差；副瓣电平的抑制情况有待改善，角分辨能力较差；单TX-RX反射路径存在目标回波幅度起伏的干扰因素，无法满足中距离和远距离探测的毫米波雷达系统方案的指标需求。

实用新型内容

为了克服上述现有技术的不足之处，本实用新型的目的是提供一种高增益毫米波高灵敏度阵列天线的结构，通过采用四发四收的天线阵列模式，并且采用同相等幅角馈八个阵元作为基本单元结构改善天线辐射和阻抗匹配特性。

本实用新型的技术方案是：一种高增益毫米波高灵敏度阵列天线，包括毫米波雷达芯片接口、第一接收线阵天线、第二接收线阵天线、第三接收线阵天线、第四接收线阵天线、收发隔离线阵天线、第一发射线阵天线、第二发射线阵天线、第三发射线阵天线、第四发射线阵天线。

本实用新型的有益效果是：本实用新型的技术方案具有高稳定性、小型化和低成本的优点，隔离线阵天线提高了收发信道之间的隔离度，其空间布局更加合理，同时能够满足高精度、高响应速度和高分辨率的毫米波雷达天线的需求，可以实现用于中距离和远距离探测的低成本、小体积、高性能的毫米波雷达系统方案。

其进一步技术方案为：毫米波雷达芯片接口的第一至第四输入端通过四条长度相等50欧姆微带线分别连接第一接收线阵天线、第二接收线阵天线、第三接收线阵天线、第四接收线阵天线的输入端；毫米波雷达芯片接口的第一至第四输出端通过四条长度相等50欧姆微带线分别连接第一发射线阵天线、第二发射线阵天线、第三发射线阵天线、第四发射线阵天线的输入端。

采用上述进一步方案的有益效果是采用四条等相位的发射和接收天线可以提高毫米波雷达的接收灵敏度，同时便于雷达进行相位同步控制。

其进一步技术方案为:第一接收线阵天线、第二接收线阵天线、第三接收线阵天线、第四接收线阵天线、收发隔离线阵天线、第一发射线阵天线、第二发射线阵天线、第三发射线阵天线、第四发射线阵天线均由角馈八元线阵天线构成；角馈八元线阵天线的输入端在垂直方向从下到上顺次连接微带线馈线TL1、TL2、TL3、TL4、TL5、TL6、TL7、TL8，其尺寸均为W0毫米宽和L0毫米长；馈线TL1至TL8远离输入端的一端，还分别连接1号至8号矩形贴片，1、3、5、7号矩形贴片在馈线的右侧排布，2、4、6、8号矩形贴片在馈线的左侧排布，矩形贴片尺寸均为W毫米宽和L毫米长，馈电位置均在45°角方向馈入；每个矩形贴片的中部保留一个贴边矩形槽，贴边矩形槽尺寸均为dW毫米宽和dL毫米长，同时在每个矩形贴片45°角馈电端的微带线的另一侧均保留dJ毫米宽和dH毫米长的反射抵消槽，反射抵消槽距离矩形贴片45°角馈电端的长度均为dG毫米。

采用上述进一步方案的有益效果是，采用8个等幅的矩形贴片可以组成线性天线阵，提高天线增益和辐射方向性，提高雷达的探测范围和灵敏度；同时在传输线上引入了反射抵消槽，槽的大小控制反射回波的幅值，通过调整槽孔与角馈贴片的距离使得两反射波的相位差180度，从而抵消贴片反射回来的电磁波，改善驻波，在矩形贴片的中部开一贴边矩形槽，通过破坏天线TM01模式下电流的连续性，获得单模传输，使得电流沿着主极化方向传播，削降低了天线的旁瓣，提高了天线的交叉极化。贴片式天线成产成本低、天线一致性较好，便于安装与电路功能集成。

其进一步技术方案为：高增益毫米波高灵敏度阵列天线中的各个天线在版图排布时存在两种模式，在两种模式中，第一接收线阵天线、第二接收线阵天线、第三接收线阵天线、第四接收线阵天线、收发隔离线阵天线、第一发射线阵天线、第二发射线阵天线、第三发射线阵天线、第四发射线阵天线在平面布局上均呈现从上到下顺次排列分布；在排布模式一中，其相邻天线间的垂直间距分别为0.5λ、0.5λ、0.5λ、0.5λ、0.5λ、1.5λ、0.5λ、λ毫米，第二发射线阵天线、第三发射线阵天线的输入馈电在水平方向比其余天线延长0.5λ毫米；在排布模式二中，其相邻天线间的垂直间距分别为0.5λ、0.5λ、0.5λ、0.5λ、1.5λ、λ、0.5λ、0.5λ毫米，第二发射线阵天线、第三发射线阵天线的输入馈电位置在水平方向比其余天线分别延长λ、0.5λ毫米，其中λ为一个工作频点电磁波长的长度。

采用上述进一步方案的有益效果是相邻天线间距保持在工作频点电磁波长的一半(0.5λ毫米)可以实现精确的相位控制，改善四根接收天线组合成天线阵时候的天线方向图，提高天线增益；同时两种排布模式下的发射天线阵满足稀疏矩阵的分布条件，可以改善天线孔径，使得天线主波束变窄，角分辨能力提升，同时存在多个TX-RX反射路径，一定程度上改善了目标回波幅度起伏的干扰因素。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本实用新型具体实施例提供的一种高增益毫米波高灵敏度阵列天线原理框图。

图2是本实用新型具体实施例提供的一种高增益毫米波高灵敏度阵列天线中角馈八元线阵天线的电路原理图。

图3是本实用新型具体实施例提供的一种高增益毫米波高灵敏度阵列天线中角馈八元线阵天线的电路布局版图。

图4是本实用新型具体实施例提供的一种高增益毫米波高灵敏度阵列天线整体电路排布模式一的布局版图。

图5是本实用新型具体实施例提供的一种高增益毫米波高灵敏度阵列天线整体电路排布模式二的布局版图。

具体实施方式

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的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域技术人员在没有做出任何创造性劳动前提下所获得所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

本实施例提供的一种高增益毫米波高灵敏度阵列天线，包括毫米波雷达芯片接口、第一接收线阵天线、第二接收线阵天线、第三接收线阵天线、第四接收线阵天线、收发隔离线阵天线、第一发射线阵天线、第二发射线阵天线、第三发射线阵天线、第四发射线阵天线。

如图1、图4、图5所示，毫米波雷达芯片接口的第一至第四输入端通过四条长度相等50欧姆微带线分别连接第一接收线阵天线、第二接收线阵天线、第三接收线阵天线、第四接收线阵天线的输入端；毫米波雷达芯片接口的第一至第四输出端通过四条长度相等50欧姆微带线分别连接第一发射线阵天线、第二发射线阵天线、第三发射线阵天线、第四发射线阵天线的输入端。

如图2和图3所示，第一接收线阵天线、第二接收线阵天线、第三接收线阵天线、第四接收线阵天线、收发隔离线阵天线、第一发射线阵天线、第二发射线阵天线、第三发射线阵天线、第四发射线阵天线均由角馈八元线阵天线构成；角馈八元线阵天线的输入端在垂直方向从下到上顺次连接微带线馈线TL1、TL2、TL3、TL4、TL5、TL6、TL7、TL8，其尺寸均为W0毫米宽和L0毫米长；馈线TL1至TL8远离输入端的一端，还分别连接1号至8号矩形贴片，1、3、5、7号矩形贴片在馈线的右侧排布，2、4、6、8号矩形贴片在馈线的左侧排布，矩形贴片尺寸均为W毫米宽和L毫米长，馈电位置均在45°角方向馈入；每个矩形贴片的中部保留一个贴边矩形槽，贴边矩形槽尺寸均为dW毫米宽和dL毫米长，同时在每个矩形贴片45°角馈电端的微带线的另一侧均保留dJ毫米宽和dH毫米长的反射抵消槽，反射抵消槽距离矩形贴片45°角馈电端的长度均为dG毫米。

如图4所示，高增益毫米波高灵敏度阵列天线中的各个天线在版图排布时存在两种模式，在排布模式一中，所述第一接收线阵天线、第二接收线阵天线、第三接收线阵天线、第四接收线阵天线、收发隔离线阵天线、第一发射线阵天线、第二发射线阵天线、第三发射线阵天线、第四发射线阵天线在平面布局上均呈现从上到下顺次排列分布；其相邻天线间的垂直间距分别为0.5λ、0.5λ、0.5λ、0.5λ、0.5λ、1.5λ、0.5λ、λ毫米，所述第二发射线阵天线、第三发射线阵天线的输入馈电在水平方向比其余天线延长0.5λ毫米，其中λ为一个工作频点电磁波长的长度。

如图5所示，高增益毫米波高灵敏度阵列天线中的各个天线在版图排布时存在两种模式，在排布模式二中，所述第一接收线阵天线、第二接收线阵天线、第三接收线阵天线、第四接收线阵天线、收发隔离线阵天线、第一发射线阵天线、第二发射线阵天线、第三发射线阵天线、第四发射线阵天线在平面布局上均呈现从上到下顺次排列分布；其相邻天线间的垂直间距分别为0.5λ、0.5λ、0.5λ、0.5λ、1.5λ、λ、0.5λ、0.5λ毫米，所述第二发射线阵天线、第三发射线阵天线的输入馈电位置在水平方向比其余天线分别延长λ、0.5λ毫米，其中λ为一个工作频点电磁波长的长度。

以上对本实用新型实施例所提供的一种高增益毫米波高灵敏度阵列天线进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本实用新型的技术方案进行了阐述，以上实施例仅为实用新型的较佳实施例而已，并非用来限定本实用新型的保护范围，对于本领域的一般技术人员，在本实用新型的技术范围内所能想到的变化或改进，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。

Claims

1.一种高增益毫米波高灵敏度阵列天线，其特征在于，包括毫米波雷达芯片接口、第一接收线阵天线、第二接收线阵天线、第三接收线阵天线、第四接收线阵天线、收发隔离线阵天线、第一发射线阵天线、第二发射线阵天线、第三发射线阵天线、第四发射线阵天线。

2.根据权利要求1所述的一种高增益毫米波高灵敏度阵列天线，其特征在于，所述毫米波雷达芯片接口的第一至第四输入端通过四条长度相等50欧姆微带线分别连接第一接收线阵天线、第二接收线阵天线、第三接收线阵天线、第四接收线阵天线的输入端；所述毫米波雷达芯片接口的第一至第四输出端通过四条长度相等50欧姆微带线分别连接所述第一发射线阵天线、第二发射线阵天线、第三发射线阵天线、第四发射线阵天线的输入端。

3.根据权利要求1所述的一种高增益毫米波高灵敏度阵列天线，其特征在于，所述第一接收线阵天线、第二接收线阵天线、第三接收线阵天线、第四接收线阵天线、收发隔离线阵天线、第一发射线阵天线、第二发射线阵天线、第三发射线阵天线、第四发射线阵天线均由角馈八元线阵天线构成；角馈八元线阵天线的输入端在垂直方向从下到上顺次连接微带线馈线TL1、TL2、TL3、TL4、TL5、TL6、TL7、TL8，其尺寸均为W0毫米宽和L0毫米长；馈线TL1至TL8远离输入端的一端，还分别连接1号至8号矩形贴片，1、3、5、7号矩形贴片在馈线的右侧排布，2、4、6、8号矩形贴片在馈线的左侧排布，矩形贴片尺寸均为W毫米宽和L毫米长，馈电位置均在45°角方向馈入；每个矩形贴片的中部保留一个贴边矩形槽，贴边矩形槽尺寸均为dW毫米宽和dL毫米长，同时在每个矩形贴片45°角馈电端的微带线的另一侧均保留dJ毫米宽和dH毫米长的反射抵消槽，反射抵消槽距离矩形贴片45°角馈电端的长度均为dG毫米。

4.根据权利要求1所述的一种高增益毫米波高灵敏度阵列天线，其特征在于，所述高增益毫米波高灵敏度阵列天线中的各个天线在版图排布时存在两种模式，在两种模式中，所述第一接收线阵天线、第二接收线阵天线、第三接收线阵天线、第四接收线阵天线、收发隔离线阵天线、第一发射线阵天线、第二发射线阵天线、第三发射线阵天线、第四发射线阵天线在平面布局上均呈现从上到下顺次排列分布；在排布模式一中，其相邻天线间的垂直间距分别为0.5λ、0.5λ、0.5λ、0.5λ、0.5λ、1.5λ、0.5λ、λ毫米，所述第二发射线阵天线、第三发射线阵天线的输入馈电在水平方向比其余天线延长0.5λ毫米；在排布模式二中，其相邻天线间的垂直间距分别为0.5λ、0.5λ、0.5λ、0.5λ、1.5λ、λ、0.5λ、0.5λ毫米，所述第二发射线阵天线、第三发射线阵天线的输入馈电位置在水平方向比其余天线分别延长λ、0.5λ毫米，其中λ为一个工作频点电磁波长的长度。