CN213242815U - 一种基于汽车防撞雷达的毫米波天线 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种基于汽车防撞雷达的毫米波天线，包括四发四收雷达芯片焊盘、第一接收线型天线阵、第二接收线型天线阵、第三接收线型天线阵、第四接收线型天线阵、第一发射线型天线阵、第二发射线型天线阵、第三发射线型天线阵、第四发射线型天线阵、发射功分匹配网络，本实用新型核心架构采用四发四收的天线阵列模式，并且采用同相等幅六个缝隙切角贴片阵元作为基本单元结构，控制天线寄生单元的尺寸和位置，合理抑制天线副瓣电平并优化天线的辐射特性，改善阻抗匹配特性。本实用新型的方案能够实现水平和垂直方位的雷达多方位探测功能，并且同时具备高增益、高精度和高分辨率，可以实现用于远距离探测的毫米波雷达系统方案。

Description

一种基于汽车防撞雷达的毫米波天线

技术领域

本实用新型涉及车载毫米波雷达天线技术领域，尤其涉及一种基于汽车防撞雷达的毫米波天线。

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；不具备水平和垂直方向同步探测的功能，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基于汽车防撞雷达的毫米波天线的结构，通过采用四发四收的天线阵列模式，并且采用同相等幅六个缝隙切脚贴片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：一种基于汽车防撞雷达的毫米波天线，包括四发四收雷达芯片焊盘、第一接收线型天线阵、第二接收线型天线阵、第三接收线型天线阵、第四接收线型天线阵、第一发射线型天线阵、第二发射线型天线阵、第三发射线型天线阵、第四发射线型天线阵。

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的优点，同时能够满足高增益、高精度和高分辨率的毫米波雷达天线的需求，可以实现用于远距离探测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的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的50欧姆微带线连接所第一发射线型天线阵、第二发射线型天线阵、第三发射线型天线阵、第四发射线型天线阵的输入端。

采用上述进一步方案的有益效果是，采用上述进一步方案的有益效果是采用四条等相位的接收和发射天线可以提高毫米波雷达的灵敏度。

其进一步技术方案为：第一接收线型天线阵、第二接收线型天线阵、第三接收线型天线阵、第四接收线型天线阵均由一个六元等幅缝隙切角线阵天线构成；第一发射线型天线阵、第二发射线型天线阵、第三发射线型天线阵、第四发射线型天线阵的输入端各连接一个发射功分匹配网络的输入端，其中每个发射功分匹配网络的第一至第四输出端分别连接四个六元等幅缝隙切角线阵天线，六元等幅缝隙切角线阵天线的间距均为0.5λ毫米，λ为一个工作频点电磁波长。

采用上述进一步方案的有益效果是，采用一分四发射天线的结构可以提高发射天线增益。

其进一步技术方案为：六元等幅缝隙切角线阵天线由六个缝隙切角天线单元顺次串联组成；所述缝隙切角天线单元的输入端连接W0毫米宽和L0毫米长的馈线TLn，馈线TLn的另一端连接连接W毫米宽和L毫米长的贴片天线，贴片天线的另一端连接所述缝隙切角天线单元的输出端；贴片天线还有45°切角，同时在馈电端保留W1毫米宽和L1毫米长的开槽，在中心位置保留W2毫米宽和L2毫米长，以及W3毫米宽和L3毫米长的T型开槽，开槽中心距离贴片天线边界的长度为L4毫米，其中，n＝1，2，3…6。

采用上述进一步方案的有益效果是，采用六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；同时在馈电端进行开槽，可以优化毫米波雷达天线的辐射特性；T型开槽通过破坏天线TM01模式下电流的连续性，获得单模传输，提高了极化纯度，通过增加微扰，实现了天线的圆极化并扩展了带宽。

其进一步技术方案为：发射功分匹配网络的输入端连接微带线TL7，TL7的另一端同时连接微带线TL8、TL13，微带线TL8的另一端同时连接微带线TL9、TL10，TL9的另一端连接发射功分匹配网络的第三输出端；微带线TL10的另一端顺次串联微带线TL11、TL12，TL12的另一端连接发射功分匹配网络的第四输出端；微带线TL13的另一端同时连接微带线TL14、TL15，TL14的另一端连接发射功分匹配网络的第二输出端；微带线TL15的另一端顺次串联微带线TL16、TL17，TL17的另一端连接发射功分匹配网络的第一输出端；发射功分匹配网络的第一、第二、第三、第四输出端按照从左到右顺次排列分布

采用上述进一步方案的有益效果是，可以控制发射天线寄生单元的尺寸和位置，改善阻抗匹配特性。

其进一步技术方案为：基于汽车防撞雷达的毫米波天线中的各个天线在版图排布时存在两种模式，在两种排布模式中，第一接收线型天线阵、第二接收线型天线阵、第三接收线型天线阵、第四接收线型天线阵均在四发四收雷达芯片焊盘的正下方，并且均呈现从左到右顺次排列分布，其指向方向均向下，其水平间距均为0.5λ毫米；在排布模式一中，第一发射线型天线阵、第二发射线型天线阵、第三发射线型天线阵、第四发射线型天线阵分别排布在四发四收雷达芯片焊盘的左侧、上方左侧、上方右侧、右侧位置，并且其指向分别为左方、上方、上方、右方；在排布模式二中，第一发射线型天线阵、第二发射线型天线阵、第三发射线型天线阵、第四发射线型天线阵分别排布在四发四收雷达芯片焊盘的左侧、左侧上方、右侧上方、右侧位置，并且其指向分别为左方、左方、右方、右方。

采用上述进一步方案的有益效果是相邻接收天线间距保持在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，同时，发射天线的朝向不同，可以实现水平和垂直方向同步探测的功能。

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基于汽车防撞雷达的毫米波天线原理框图。

图2是本实用新型具体实施例提供的一种基于汽车防撞雷达的毫米波天线中六元等幅缝隙切角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基于汽车防撞雷达的毫米波天线中缝隙切角天线单元的电路布局版图。

图4是本实用新型具体实施例提供的一种基于汽车防撞雷达的毫米波天线中发射功分匹配网络的电路原理图。

图5是本实用新型具体实施例提供的一种基于汽车防撞雷达的毫米波天线整体电路排布模式一的布局版图。

图6是本实用新型具体实施例提供的一种基于汽车防撞雷达的毫米波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基于汽车防撞雷达的毫米波天线，包括四发四收雷达芯片焊盘、第一接收线型天线阵、第二接收线型天线阵、第三接收线型天线阵、第四接收线型天线阵、第一发射线型天线阵、第二发射线型天线阵、第三发射线型天线阵、第四发射线型天线阵，如图1所示。

如图1、图5和图6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的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的50欧姆微带线连接所第一发射线型天线阵、第二发射线型天线阵、第三发射线型天线阵、第四发射线型天线阵的输入端。

如图5和图6所示，第一接收线型天线阵、第二接收线型天线阵、第三接收线型天线阵、第四接收线型天线阵均由一个六元等幅缝隙切角线阵天线构成；第一发射线型天线阵、第二发射线型天线阵、第三发射线型天线阵、第四发射线型天线阵的输入端各连接一个发射功分匹配网络的输入端，其中每个发射功分匹配网络的第一至第四输出端分别连接四个六元等幅缝隙切角线阵天线，六元等幅缝隙切角线阵天线的间距均为0.5λ毫米，λ为一个工作频点电磁波长。

如图2和图3所示，六元等幅缝隙切角线阵天线由六个缝隙切角天线单元顺次串联组成；所述缝隙切角天线单元的输入端连接W0毫米宽和L0毫米长的馈线TLn，馈线TLn的另一端连接连接W毫米宽和L毫米长的贴片天线，贴片天线的另一端连接所述缝隙切角天线单元的输出端；贴片天线还有45°切角，同时在馈电端保留W1毫米宽和L1毫米长的开槽，在中心位置保留W2毫米宽和L2毫米长，以及W3毫米宽和L3毫米长的T型开槽，开槽中心距离贴片天线边界的长度为L4毫米，其中，n＝1，2，3…6。

如图4所示，发射功分匹配网络的输入端连接微带线TL7，TL7的另一端同时连接微带线TL8、TL13，微带线TL8的另一端同时连接微带线TL9、TL10，TL9的另一端连接发射功分匹配网络的第三输出端；微带线TL10的另一端顺次串联微带线TL11、TL12，TL12的另一端连接发射功分匹配网络的第四输出端；微带线TL13的另一端同时连接微带线TL14、TL15，TL14的另一端连接发射功分匹配网络的第二输出端；微带线TL15的另一端顺次串联微带线TL16、TL17，TL17的另一端连接发射功分匹配网络的第一输出端；发射功分匹配网络的第一、第二、第三、第四输出端按照从左到右顺次排列分布

如图5和图6所示，基于汽车防撞雷达的毫米波天线中的各个天线在版图排布时存在两种模式，在两种排布模式中，第一接收线型天线阵、第二接收线型天线阵、第三接收线型天线阵、第四接收线型天线阵均在四发四收雷达芯片焊盘的正下方，并且均呈现从左到右顺次排列分布，其指向方向均向下，其水平间距均为0.5λ毫米；在排布模式一中，第一发射线型天线阵、第二发射线型天线阵、第三发射线型天线阵、第四发射线型天线阵分别排布在四发四收雷达芯片焊盘的左侧、上方左侧、上方右侧、右侧位置，并且其指向分别为左方、上方、上方、右方；在排布模式二中，第一发射线型天线阵、第二发射线型天线阵、第三发射线型天线阵、第四发射线型天线阵分别排布在四发四收雷达芯片焊盘的左侧、左侧上方、右侧上方、右侧位置，并且其指向分别为左方、左方、右方、右方。

以上对本实用新型实施例所提供的一种基于汽车防撞雷达的毫米波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 (6)

1.一种基于汽车防撞雷达的毫米波天线，其特征在于，包括四发四收雷达芯片焊盘、第一接收线型天线阵、第二接收线型天线阵、第三接收线型天线阵、第四接收线型天线阵、第一发射线型天线阵、第二发射线型天线阵、第三发射线型天线阵、第四发射线型天线阵。

2.根据权利要求1所述的一种基于汽车防撞雷达的毫米波天线，其特征在于，所述四发四收雷达芯片焊盘的第一至第四输入端通过四条长度相等的50欧姆微带线分别连接第一接收线型天线阵、第二接收线型天线阵、第三接收线型天线阵、第四接收线型天线阵的输入端；所述四发四收雷达芯片焊盘的第一至第四输出端通过四条长度相等的50欧姆微带线连接所第一发射线型天线阵、第二发射线型天线阵、第三发射线型天线阵、第四发射线型天线阵的输入端。

3.根据权利要求1所述的一种基于汽车防撞雷达的毫米波天线，其特征在于，所述第一接收线型天线阵、第二接收线型天线阵、第三接收线型天线阵、第四接收线型天线阵均由一个六元等幅缝隙切角线阵天线构成；所述第一发射线型天线阵、第二发射线型天线阵、第三发射线型天线阵、第四发射线型天线阵的输入端各连接一个发射功分匹配网络的输入端，其中每个发射功分匹配网络的第一至第四输出端分别连接四个六元等幅缝隙切角线阵天线，六元等幅缝隙切角线阵天线的间距均为0.5λ毫米，λ为一个工作频点电磁波长。

4.根据权利要求3所述的一种基于汽车防撞雷达的毫米波天线，其特征在于，所述六元等幅缝隙切角线阵天线由六个缝隙切角天线单元顺次串联组成；所述缝隙切角天线单元的输入端连接W0毫米宽和L0毫米长的馈线TLn，馈线TLn的另一端连接连接W毫米宽和L毫米长的贴片天线，贴片天线的另一端连接所述缝隙切角天线单元的输出端；贴片天线还有45°切角，同时在馈电端保留W1毫米宽和L1毫米长的开槽，在中心位置保留W2毫米宽和L2毫米长，以及W3毫米宽和L3毫米长的T型开槽，开槽中心距离贴片天线边界的长度为L4毫米，其中，n＝1,2,3…6。

5.根据权利要求3所述的一种基于汽车防撞雷达的毫米波天线，其特征在于，所述发射功分匹配网络的输入端连接微带线TL7，TL7的另一端同时连接微带线TL8、TL13，微带线TL8的另一端同时连接微带线TL9、TL10，TL9的另一端连接所述发射功分匹配网络的第三输出端；微带线TL10的另一端顺次串联微带线TL11、TL12，TL12的另一端连接所述发射功分匹配网络的第四输出端；微带线TL13的另一端同时连接微带线TL14、TL15，TL14的另一端连接所述发射功分匹配网络的第二输出端；微带线TL15的另一端顺次串联微带线TL16、TL17，TL17的另一端连接所述发射功分匹配网络的第一输出端；所述发射功分匹配网络的第一、第二、第三、第四输出端按照从左到右顺次排列分布。

6.根据权利要求1所述的一种基于汽车防撞雷达的毫米波天线，其特征在于，所述基于汽车防撞雷达的毫米波天线中的各个天线在版图排布时存在两种模式，在两种排布模式中，所述第一接收线型天线阵、第二接收线型天线阵、第三接收线型天线阵、第四接收线型天线阵均在所述四发四收雷达芯片焊盘的正下方，并且均呈现从左到右顺次排列分布，其指向方向均向下，其水平间距均为0.5λ毫米；在排布模式一中，所述第一发射线型天线阵、第二发射线型天线阵、第三发射线型天线阵、第四发射线型天线阵分别排布在所述四发四收雷达芯片焊盘的左侧、上方左侧、上方右侧、右侧位置，并且其指向分别为左方、上方、上方、右方；在排布模式二中，所述第一发射线型天线阵、第二发射线型天线阵、第三发射线型天线阵、第四发射线型天线阵分别排布在所述四发四收雷达芯片焊盘的左侧、左侧上方、右侧上方、右侧位置，并且其指向分别为左方、左方、右方、右方。

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