CN213584187U - 微带天线以及毫米波雷达 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种微带天线以及毫米波雷达，其中，微带天线包括：阻抗变换器、与所述阻抗变换器相连的主馈线、与所述主馈线相连的阵列贴片，所述阵列贴片包括多个微带贴片单元。本申请能够提高车载毫米波雷达天线的增益。

Description

微带天线以及毫米波雷达

技术领域

本申请涉及天线技术领域，特别是涉及一种微带天线以及毫米波雷达。

背景技术

车载毫米波雷达由于其采用电磁波辐射的特性，使其在白天、夜晚、雨雪、雾天、扬尘环境下仍具有良好的探测性能而被广泛应用于汽车安全领域，成为自动驾驶领域不可缺少的核心传感器。车载毫米波雷达分为前向雷达和角雷达，前向雷达主要应用于ACC、AEB等径向方向的控制，因此前向雷达追求更高的探测距离，较小的扫描方向角。角雷达主要应用于BSD、LCA、RCTA、RCTB、FCTA、FCTB、SDO等领域，在有较宽的扫描方向角的情况下有较高的增益。

串馈矩形天线阵在77GHz毫米波雷达应用中较为常见，采用该形式的雷达由于其阻抗带宽较窄，对于中心频率为76.5GHz雷达其波长仅为3.98mm的设计中，微小的加工尺寸偏差就会导致谐振点偏移出设计指标，导致产品性能降低，不利于加工。

角雷达的要求是高分辨率，小尺寸和低成本，由于车载毫米波雷达主要安装在车辆前方或前保险杠内，对雷达的体积大小提出了严格限制，且使用的射频板材价格较高，而毫米波雷达的探测距离受制于雷达的发射功率，在射频芯片发射功率受限制的情况下，如何在有限的天线辐射面积内，提高天线增益显得尤为重要。

前面的叙述在于提供一般的背景信息，并不一定构成现有技术。

实用新型内容

本申请的目的在于提供一种微带天线以及毫米波雷达，能够提高车载毫米波雷达天线的增益。

为达到上述目的，本申请的技术方案是这样实现的：

第一方面，本申请实施例提供了一种微带天线，包括：阻抗变换器、与所述阻抗变换器相连的主馈线、与所述主馈线相连的阵列贴片，所述阵列贴片包括多个微带贴片单元。

作为其中一种实施方式，所述阻抗变换器、主馈线、微带贴片单元处于同一金属平面。

作为其中一种实施方式，所述阻抗变换器的宽度为0.0765λ，所述阻抗变换器的长度为0.5λ，所述主馈线的宽度为0.061λ，其中，λ为电磁波在自由空间的波长。

作为其中一种实施方式，所述微带天线的结构呈梳状。

作为其中一种实施方式，所述多个微带贴片单元为19个，所述阵列贴片的19个微带贴片单元上下交错排布在所述馈线的两侧，且关于中间的微带贴片单元左右对称。

作为其中一种实施方式，每个微带贴片单元呈矩形结构、三角形、圆形结构中的至少一种。

作为其中一种实施方式，所述微带贴片单元的长度均为0.291λ，相邻微带贴片单元间距为0.35λ，其中，λ为电磁波在自由空间的波长。

作为其中一种实施方式，所述微带贴片单元的宽度从中间至两侧递减，中间的微带贴片单元的宽度最大，左右两端的微带贴片单元的宽度最小。

作为其中一种实施方式，所述每个微带贴片单元为等相位分布，且长度相等。

第二方面，本申请实施例提供了一种毫米波雷达，包括：所述的微带天线。

本申请实施例提供的技术方案带来的有益效果是：

本申请实施例提供的微带天线以及毫米波雷达，通过采用微带天线的新型结构，其结构包括阻抗变换器、与所述阻抗变换器相连的主馈线、与所述主馈线相连的阵列贴片，所述阵列贴片包括多个微带贴片单元，本申请采用了单根高增益梳状天线的解决方案，在满足所需高增益的要求下，保证了波束宽度，相较于面阵结构设计，该天线具有更宽的扫描角范围，解决了车载雷达的大角度范围的测量的需求。

附图说明

图1为本申请实施例提供的微带天线的框图；

图2为图1的微带天线的结构示意图；

图3为图1的微带天线的反射系数曲线的示意图；

图4为图1的微带天线在E面和H面的实际增益曲线的示意图。

具体实施方式

以下结合说明书附图及具体实施例对本申请技术方案做进一步的详细阐述。除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本申请的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本申请的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本申请。

图1为本申请实施例提供的微带天线的框图。图2为图1的微带天线的结构示意图。图3为图1的微带天线的反射系数曲线的示意图。图4为图1的微带天线在E面(Elevation面，垂直面)和H面(Horizon面，水平面)的实际增益曲线的示意图。所述微带天线能够提高车载毫米波雷达天线的增益。请参考图1至图4，本实施例的微带天线10包括：阻抗变换器11、与阻抗变换器11相连的主馈线12、与主馈线12相连的阵列贴片，阵列贴片包括多个微带贴片单元，如图1所示，多个微带贴片单元为19个，例如微带贴片单元13～31。

具体地，所述微带天线的结构呈梳状，微带天线的结构各部分(例如，阻抗变换器11、主馈线12、微带贴片单元)厚度均匀，并且处于同一金属平面，金属平面位于天线介质层200的一侧，天线介质层200的另一侧为地面层202。天线介质层200的厚度为0.127mm(5mil)，介质层200的介电常数Dk为3，介质层的正切损耗参数Df为0.0011。

阻抗变换器11的宽度为0.0765λ，阻抗变换器11的长度为0.5λ，主馈线12的宽度为0.061λ，其中，λ为电磁波在自由空间的波长。

阵列贴片的19个微带贴片单元上下交错排布在馈线12的两侧，且关于中间的微带贴片单元(即从阵列贴片左起第十个矩形贴片单元22)左右对称，由此组成一列线阵。微带贴片单元的长度Li均为0.291λ，其宽度可控制该点的电流激励幅度，本申请中的电流激励幅度变化服从泰勒分布，呈锥削的态势。由此，微带贴片单元的宽度从中间至两侧递减，中心阵元(即中间的微带贴片单元)的宽度最大，左右两端的微带贴片单元的宽度最小。优选地，微带贴片单元13～31宽度值从左到右可以分别设置为0.028λ、0.048λ、0.079λ、0.112λ、0.127λ、0.153λ、0.173λ、0.186λ、0.191λ、0.201λ、0.191λ、0.186λ、0.173λ、0.153λ、0.127λ、0.112λ、0.079λ、0.048λ、0.028λ。

每个微带贴片单元为等相位分布(即信号进入微带贴片单元时的相位一致)，且长度相等。微带贴片单元的间距决定了方向图的主瓣宽度与副瓣数量，间距的减小会展宽主波束的宽度并减少副瓣数，本申请中相邻微带贴片单元间距W(即相邻微带贴片单元13中心位置之间的距离)经算法优化后约为0.35λ，微带贴片单元除本申请中的形式之外，还可以为三角形、圆形或旋转了一定角度的矩形等结构中的至少一种。本申请采用19阵元结构(即19个微带贴片单元)，单根串馈天线即可达到车载毫米波雷达天线高增益、宽扫描角、高带宽的雷达天线设计需求。

图3为天线的反射系数曲线，如图3所示，该微带天线可以达到非常好的天线效率，表示本申请微带天线具有良好的天线辐射性能。图4的曲线l1和l2分别为天线在E面和H面的实际增益，E面是通过天线最大辐射方向并平行于电场矢量的平面，H面是通过天线最大辐射方向并平行于磁场矢量的平面，从图4可以看出，本申请提高了天线的增益。

基于前述实施例相同的申请构思，本申请实施例提供了一种毫米波雷达，该毫米波雷达包括上述实施例中的微带天线。

综上所述，本申请实施例提供的微带天线以及毫米波雷达，通过采用微带天线的新型结构，其结构包括阻抗变换器、与所述阻抗变换器相连的主馈线、与所述主馈线相连的阵列贴片，所述阵列贴片包括多个微带贴片单元，本申请采用了单根高增益梳状天线的解决方案，在满足所需高增益的要求下，保证了波束宽度，相较于面阵结构设计，该天线具有更宽的扫描角范围，解决了车载雷达的大角度范围的测量的需求。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

需要说明的是，在本文中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者装置不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者装置所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括该要素的过程、方法、物品或者装置中还存在另外的相同要素，此外，本申请不同实施例中具有同样命名的部件、特征、要素可能具有相同含义，也可能具有不同含义，其具体含义需以其在该具体实施例中的解释或者进一步结合该具体实施例中上下文进行确定。

应当理解，尽管在本文可能采用术语第一、第二、第三等来描述各种信息，但这些信息不应限于这些术语。这些术语仅用来将同一类型的信息彼此区分开。例如，在不脱离本文范围的情况下，第一信息也可以被称为第二信息，类似地，第二信息也可以被称为第一信息。取决于语境，如在此所使用的词语"如果"可以被解释成为"在……时"或"当……时"或"响应于确定"。再者，如同在本文中所使用的，单数形式“一”、“一个”和“该”旨在也包括复数形式，除非上下文中有相反的指示。应当进一步理解，术语“包含”、“包括”表明存在所述的特征、步骤、操作、元件、组件、项目、种类、和/或组，但不排除一个或多个其他特征、步骤、操作、元件、组件、项目、种类、和/或组的存在、出现或添加。此处使用的术语“或”和“和/或”被解释为包括性的，或意味着任一个或任何组合。因此，“A、B或C”或者“A、B和/或C”意味着“以下任一个：A；B；C；A和B；A和C；B和C；A、B和C”。仅当元件、功能、步骤或操作的组合在某些方式下内在地互相排斥时，才会出现该定义的例外。

应该理解的是，虽然本申请实施例中的流程图中的各个步骤按照箭头的指示依次显示，但是这些步骤并不是必然按照箭头指示的顺序依次执行。除非本文中有明确的说明，这些步骤的执行并没有严格的顺序限制，其可以以其他的顺序执行。而且，图中的至少一部分步骤可以包括多个子步骤或者多个阶段，这些子步骤或者阶段并不必然是在同一时刻执行完成，而是可以在不同的时刻执行，其执行顺序也不必然是依次进行，而是可以与其他步骤或者其他步骤的子步骤或者阶段的至少一部分轮流或者交替地执行。

以上所述，仅为本申请的具体实施方式，但本申请的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此，本申请的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种微带天线，其特征在于，包括：阻抗变换器、与所述阻抗变换器相连的主馈线、与所述主馈线相连的阵列贴片，所述阵列贴片包括多个微带贴片单元。

2.如权利要求1所述的微带天线，其特征在于，所述阻抗变换器、主馈线、微带贴片单元处于同一金属平面。

3.如权利要求1所述的微带天线，其特征在于，所述阻抗变换器的宽度为0.0765λ，所述阻抗变换器的长度为0.5λ，所述主馈线的宽度为0.061λ，其中，λ为电磁波在自由空间的波长。

4.如权利要求1所述的微带天线，其特征在于，所述微带天线的结构呈梳状。

5.如权利要求3所述的微带天线，其特征在于，所述多个微带贴片单元为19个，所述阵列贴片的19个微带贴片单元上下交错排布在所述馈线的两侧，且关于中间的微带贴片单元左右对称。

6.如权利要求1所述的微带天线，其特征在于，每个微带贴片单元呈矩形结构、三角形、圆形结构中的至少一种。

7.如权利要求1所述的微带天线，其特征在于，所述微带贴片单元的长度均为0.291λ，相邻微带贴片单元间距为0.35λ，其中，λ为电磁波在自由空间的波长。

8.如权利要求1所述的微带天线，其特征在于，所述微带贴片单元的宽度从中间至两侧递减，中间的微带贴片单元的宽度最大，左右两端的微带贴片单元的宽度最小。

9.如权利要求1所述的微带天线，其特征在于，所述每个微带贴片单元为等相位分布，且长度相等。

10.一种毫米波雷达，其特征在于，包括：如权利要求1至9中任一项所述的微带天线。

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