CN214044011U - 小型化的梳状天线及车载梳状天线阵列 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种小型化的梳状天线及车载梳状天线阵列，所述小型化的梳状天线包括：介质基板；梳状金属条带，铺设于所述介质基板表面，所述梳状金属条带包括馈线及固定在所述馈线上呈发散状的M个枝节；每一枝节的谐振边上对称设置有用于延长电流路径的缺口；其中，M大于1。本实用新型所述小型化的梳状天线及车载梳状天线阵列通过在辐射枝节上引入缺口，从而减小枝节长度，进而达到小型化的目的，具有结构紧凑、便于加工、适合大规模组阵的优点。

Description

小型化的梳状天线及车载梳状天线阵列

技术领域

本实用新型属于雷达天线技术领域，涉及一种天线，特别是涉及一种小型化的梳状天线及车载梳状天线阵列。

背景技术

梳状天线作为微带天线的一种常见形式，与传统天线相比，具有加工简单，剖面低，重量轻，易与射频电路集成等优点。近几年，随着PCB工艺的进步，加工精度的提升，梳状天线开始在77GHz毫米波车载雷达上崭露头角，现有的梳状天线有利于减少副瓣的影响，但是该天线采用的是水平极化，如果对向来车采用的也是水平极化的天线，就很容易造成干扰，为了避免这种干扰，天线通常会采用45°极化，但是一般的雷达天线由于辐射枝节的尺寸较大，采用45°极化的话，不同的枝节在组阵时容易发生干涉，或者由于枝节的间距过小难以加工实现(图1)，所以更多的时候会用在稀疏的布局中(图2)，往往难以满足大规模组阵以及设备小型化的要求。

因此，如何提供一种小型化的梳状天线及车载梳状天线阵列，以解决现有技术在组阵时容易发生干涉，或者由于间距过小难以加工实现，难以满足大规模组阵以及设备小型化的要求等缺陷，实已成为本领域技术人员亟待解决的技术问题。

实用新型内容

鉴于以上所述现有技术的缺点，本实用新型的目的在于提供一种小型化的梳状天线及车载梳状天线阵列，用于解决现有技术在组阵时容易发生干涉，或者由于间距过小难以加工实现，难以满足大规模组阵以及设备小型化的要求的问题。

为实现上述目的及其他相关目的，本实用新型一方面提供一种小型化的梳状天线，包括：梳状金属条带，铺设于一介质基板表面，所述梳状金属条带包括馈线及固定在所述馈线上呈发散状的M个枝节；每一枝节的谐振边上对称设置有用于延长电流路径的缺口；其中，M大于1。

于本实用新型的一实施例中，若干枝节于所述馈线的两侧交替式分布；相邻枝节的间距等于

λ_g表示介质波长。

于本实用新型的一实施例中，当M为奇数时，分布于所述馈线两侧的枝节的大小以第(M+1)/2个枝节为中心对称；所述第(M+1)/2个枝节设置于所述馈线的中间。

于本实用新型的一实施例中，当M为偶数时，分布于所述馈线两侧的枝节的大小以第M/2个及第(M+1)/2个枝节为中心对称；所述第M/2个及第(M+1)/2个枝节设置于所述馈线的中间。

于本实用新型的一实施例中，所述枝节呈哑铃状。

于本实用新型的一实施例中，每一呈哑铃状的枝节的长度等于

λ_g表示介质波长；枝节的宽度由特定的权值决定，该权值可以根据天线所需的副瓣抑制电平通过切比雪夫或者泰勒等常用的幅度加权算法求得。

于本实用新型的一实施例中，所述哑铃状的枝节的缺口的长度小于所述枝节的长度；所述哑铃状的枝节的缺口的宽度小于枝节的宽度的二分之一。

于本实用新型的一实施例中，所述馈线的宽度由所述梳状天线的特性阻抗和介质基板共同决定。

本实用新型另一方面提供一种车载梳状天线阵列，包括：介质基板；N条梳妆金属条带，铺设于所述介质基板表面，所述梳妆金属条带包括馈线及固定在所述馈线上呈发散状的M个枝节；每一枝节的谐振边上对称设置有用于延长电流路径的缺口；其中，N大于1，M大于1。

于本实用新型的一实施例中，N条梳状金属条带平行铺设于所述介质基板上；所述N条梳状金属条带以等间距方式组阵。

如上所述，本实用新型的小型化的梳状天线及车载梳妆天线阵列，具有以下有益效果：

本实用新型所述小型化的梳状天线及车载梳妆天线阵列通过在枝节上引入缺口，从而减小枝节长度，进而达到小型化的目的，具有结构紧凑、便于加工、适合大规模组阵的优点。

附图说明

图1显示为现有技术的雷达天线的一种实施结构示意图。

图2显示为现有技术的雷达天线的另一种实施结构示意图。

图3显示为本实用新型的小型化的梳状天线于一实施例中的结构示意图。

图4显示为本实用新型的小型化的梳状天线的中心频率和带宽示意图。

图5显示为本实用新型的小型化的梳状天线的增益示意图。

图6显示为本实用新型的小型化的梳状天线的波束宽度示意图。

图7显示为本实用新型的车载梳状天线阵列于一实施例中的结构示意图。

图8显示为本实用新型的车载梳状天线阵列的中心频率和带宽示意图。

图9显示为本实用新型的车载梳状天线阵列的增益示意图。

图10显示为本实用新型的车载梳状天线阵列的波束宽度示意图。

元件标号说明

3 小型化的梳状天线

31 介质基板

32 梳状金属条带

321 馈线

322 枝节

3221 谐振边

3222 缺口

7 车载梳状天线阵列

71 介质基板

72 梳状金属条带

具体实施方式

以下由特定的具体实施例说明本实用新型的实施方式，熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本实用新型的其他优点及功效。

须知，本说明书所附图式所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本实用新型可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本实用新型所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本实用新型所揭示的技术内容得能涵盖的范围内。同时，本说明书中所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”、“中间”及“一”等的用语，亦仅为便于叙述的明了，而非用以限定本实用新型可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容下，当亦视为本实用新型可实施的范畴。

实施例一

本实施例提供一种小型化的梳状天线，其特征在于，包括：

梳状金属条带，铺设于一介质基板表面，所述梳状金属条带包括馈线及固定在所述馈线上呈发散状的M个枝节；每一枝节的谐振边上对称设置有用于延长电流路径的缺口；其中，M大于1。

以下将结合图示对本实施例所提供的小型化的梳状天线进行详细描述。本实施例所述小型化的梳状天线可应用于车辆(例如，汽车、坦克、装甲车等)或导盲设备。请参阅图3，显示为小型化的梳状天线于一实施例中的结构示意图。如图3所示，所述小型化的梳状天线3包括介质基板31及梳状金属条带32。

在本实施例中，所述介质基板31采用双面覆铜板，顶面刻蚀一条梳状金属条带32，底面为完整的金属层。

所述介质基板31的相对介电常数为3.04，厚度为0.127mm，所覆铜箔为压延铜箔，厚度为18um。

梳状金属条带32平行式铺设于所述介质基板31上。所述梳状金属条带32包括馈线321及固定在所述馈线321上呈辐射状的枝节322。

在本实施例中，所述馈线321的宽度S由所述梳状天线的特性阻抗和介质基板共同决定。

所述枝节322的数量为M。当M为奇数时，分布于所述馈线两侧的枝节的大小以第(M+1)/2个枝节为中心对称；所述第(M+1)/2个枝节设置于所述馈线的中间。

当M为偶数时，分布于所述馈线两侧的枝节的大小以第M/2个及第(M+1)/2个枝节为中心对称；所述第M/2个及第(M+1)/2个枝节设置于所述馈线的中间。

若干枝节于所述馈线的两侧交替式分布，相邻枝节的间距等于

λ_g表示介质波长。

继续参阅图3，所述梳妆金属条带32设置有15个枝节322，从左往右依次排序，编号为第1至第15，以第8个枝节为中心，其余的枝节在其左右两侧对称分布。

如图3所示，每一枝节322的谐振边3221上对称设置有用于延长电流路径的缺口3222。所述枝节322的长度主要由天线的工作频率以及介质基板的介电常数决定，枝节的长度也就是电流通过的路径长度，往往在半个介质波长左右，称之为谐振长度，介质基板一旦确定，谐振长度便与工作频率一一对应。本实施例通过在枝节322上引入缺口(图3)，利用缺口延长电流路径，在枝节等长的前提下，有缺口的枝节由于电流路径更长，可以实现更大的谐振长度，换句话说，在介质基板确定的前提下，当设计要求的工作频率确定后，谐振长度也就随之确定，有缺口的枝节便可以用更短的长度实现同样大小的谐振长度，从而达到小型化的目的。

在本实施例中，梳状金属条带32的所有枝节322的形状优选为哑铃状，枝节大小以第8个枝节为中心，依次向两端递减，并且满足一定的分布规律。

每一呈哑铃状的枝节322的长度L_i等于

λ_g表示介质波长；枝节322的宽度W_i由特定状的权值决定，该权值可以根据天线所需的副瓣抑制电平通过切比雪夫或者泰勒等常用的幅度加权算法求得。所述哑铃状的枝节的缺口的长度CL_i小于所述枝节的长度L_i；所述哑铃状的枝节的缺口的宽度CW_i小于枝节的宽度W_i的二分之一，具体大小可以根据设计要求的小型化程度进行优化；相邻枝节的间距为D_i，等于

本实施例所述小型化的梳状天线的中心频率在76.5GHz，-10dB带宽约为2GHz如图4所示。如图5所示，梳状天线的增益约为15dBi。如图6中所示，所述小型化的梳状天线的E面3dB波束宽度约为11.5°，H面3dB波束宽度约为71°，副瓣抑制电平约为-19dB。

本实施例所述小型化的梳状天线通过在辐射枝节上引入缺口，从而减小枝节长度，进而达到小型化的目的，具有结构紧凑、便于加工、适合大规模组阵的优点。

实施例二

本实施例提供一种车载梳状天线阵列，包括：

介质基板；

N条梳状金属条带，铺设于所述介质基板表面，所述梳状金属条带包括馈线及固定在所述馈线上呈发散状的M个枝节；每一枝节的谐振边上对称设置有用于延长电流路径的缺口；其中，N大于1，M大于1。

请参阅图7，显示为车载梳状天线阵列于一实施例中的结构示意图。所述介质基板71采用双面覆铜板，顶面刻蚀N条梳状金属条带72，例如如图7所示，N＝3，底面为完整的金属层。

所述介质基板71的相对介电常数为3.04，厚度为0.127mm，所覆铜箔为压延铜箔，厚度为18um。

三条梳状金属条带72平行式铺设于所述介质基板上，所述三条梳状金属条72以等间距方式组阵。例如，以间距1.96mm组阵。

每一条所述梳状金属条带包括馈线及固定在所述馈线上呈哑铃状的辐射枝节。

在本实施例中，所述馈线的宽度由所述梳状天线的特性阻抗和介质基板共同决定。

所述枝节的数量为M。当M为奇数时，分布于所述馈线两侧的枝节的大小以第(M+1)/2个枝节为中心对称；所述第(M+1)/2个枝节设置于所述馈线的中间。

当M为偶数时，分布于所述馈线两侧的枝节的大小以第M/2个及第(M+1)/2个枝节为中心对称；所述第M/2个及第(M+1)/2个枝节设置于所述馈线的中间。

若干枝节于所述馈线的两侧交替式分布，相邻枝节的间距等于

λ_g表示介质波长。

每一枝节的谐振边上对称设置有用于延长电流路径的缺口。所述枝节的长度主要由天线的工作频率以及介质基板的介电常数决定，枝节的长度也就是电流通过的路径长度，往往在半个介质波长左右，称之为谐振长度，介质基板一旦确定，谐振长度便与工作频率一一对应。本实施例通过在枝节上引入缺口，利用缺口延长电流路径，在枝节等长的前提下，有缺口的枝节由于电流路径更长，可以实现更大的谐振长度，换句话说，在介质基板确定的前提下，当设计要求的工作频率确定后，谐振长度也就随之确定，有缺口的枝节便可以用更短的长度实现同样大小的谐振长度，从而达到小型化的目的。

每一呈哑铃状的枝节的长度L_i等于

λ_g表示介质波长；枝节的宽度W_i由特定的权值决定，该权值可以根据天线所需的副瓣抑制电平通过切比雪夫或者泰勒等常用的幅度加权算法求得。所述哑铃状的枝节的缺口的长度CL_i小于所述枝节的长度L_i；所述哑铃状的枝节的缺口的宽度CW_i小于枝节的宽度W_i的二分之一，具体大小可以根据设计要求的小型化程度进行优化；相邻枝节的间距为D_i，等于

本实施例所述车载梳状天线阵列的中心频率在76.5GHz，-10dB带宽约为2GHz如图8所示。如图9所示，梳状天线的增益约为18.8dBi。如图10中所示，所述小型化的梳状天线的E面3dB波束宽度约为11.4°，H面3dB波束宽度约为32°，副瓣抑制电平约为-19dB。

综上所述，本实用新型所述小型化的梳状天线及车载梳状天线阵列通过在辐射枝节上引入缺口，从而减小枝节长度，进而达到小型化的目的，具有结构紧凑、便于加工、适合大规模组阵的优点。本实用新型有效克服了现有技术中的种种缺点而具高度产业利用价值。

上述实施例仅例示性说明本实用新型的原理及其功效，而非用于限制本实用新型。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本实用新型的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本实用新型所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本实用新型的权利要求所涵盖。

Claims (10)

1.一种小型化的梳状天线，其特征在于，包括：

梳状金属条带，铺设于一介质基板表面，所述梳状金属条带包括馈线及固定在所述馈线上呈发散状的M个枝节；每一枝节的谐振边上对称设置有用于延长电流路径的缺口；其中，M大于1。

2.根据权利要求1所述的小型化的梳状天线，其特征在于：若干枝节于所述馈线的两侧交替式分布；相邻枝节的间距等于

λ_g表示介质波长。

3.根据权利要求1所述的小型化的梳状天线，其特征在于：当M为奇数时，分布于所述馈线两侧的枝节的大小以第(M+1)/2个枝节为中心对称；所述第(M+1)/2个枝节设置于所述馈线的中间。

4.根据权利要求1所述的小型化的梳状天线，其特征在于：当M为偶数时，分布于所述馈线两侧的枝节的大小以第M/2个及第(M+1)/2个枝节为中心对称；所述第M/2个及第(M+1)/2个枝节设置于所述馈线的中间。

5.根据权利要求1-4任一项所述的小型化的梳状天线，其特征在于：所述枝节呈哑铃状。

6.根据权利要求5所述的小型化的梳状天线，其特征在于：

每一呈哑铃状的枝节的长度等于

λ_g表示介质波长；枝节的宽度由特定的权值决定，该权值可以根据天线所需的副瓣抑制电平通过切比雪夫或者泰勒等常用的幅度加权算法求得。

7.根据权利要求6所述的小型化的梳状天线，其特征在于：

所述哑铃状的枝节的缺口的长度小于所述枝节的长度；

所述哑铃状的枝节的缺口的宽度小于枝节的宽度的二分之一。

8.根据权利要求1所述的小型化的梳状天线，其特征在于：

所述馈线的宽度由所述梳状天线的特性阻抗和介质基板共同决定。

9.一种车载梳状天线阵列，其特征在于，包括：

介质基板；

N条梳妆金属条带，铺设于所述介质基板表面，所述梳妆金属条带包括馈线及固定在所述馈线上呈发散状的M个枝节；每一枝节的谐振边上对称设置有用于延长电流路径的缺口；其中，N大于1，M大于1。

10.根据权利要求9所述的车载梳状天线阵列，其特征在于，包括：

N条梳状金属条带平行铺设于所述介质基板上；

所述N条梳状金属条带以等间距方式组阵。

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