CN214589267U - 一种毫米波天线的辐射能量均布结构 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种毫米波天线的辐射能量均布结构，包括由至少一个梳状天线组件组成的发射阵列天线和/或接收阵列天线；梳状天线组件包括长条状的天线本体和微带线辐射组件，天线本体一端能够连通在可产生毫米波的毫米波电路上，微带线辐射组件由多个间隔排列在天线本体中段的中间微带线辐射单元，以及设在天线本体尾端的末端微带线辐射单元组成，中间微带线辐射单元的面积，由接近毫米波电路的一端朝向另一端逐渐增加，使各中间微带线辐射单元对外辐射能量的分布趋近在平均。

Description

一种毫米波天线的辐射能量均布结构

技术领域

本实用新型涉及毫米波天线之辐射能量均布结构，尤指一种具有较佳增益，可有效提升毫米波作用距离的天线结构。

背景技术

随着消费者对于汽车的使用安全日益重视，以及相关科技发展逐渐成熟，各种可侦测车辆周遭的动态状况(如：车辆、行人或其它障碍物的相对位置、相对速度与角度等讯息)以辅助驾驶防止碰撞意外之汽车防撞侦测装置亦逐渐被广泛应用；目前一般常见的防撞侦测装置所应用的技术手段，大约可分为以下几种：

超声波：为一种利用超声波来测量到物体的距离的机制，利用一超声波传感器经由换能器发送和接收超声脉冲波，此种超声波传感器可以在启动时，或在每个量程读数之前皆依据温度、电压等参数变化而进行校准，具有一定的准确性；但在使用时，由于过于细小的被侦测物难以有效反射超声波，因此物体太小可能无法反射足够的超声波以供该超声波传感器的检测需求，形成应用上的限制。

红外线：利用光反射的测距原理，经由一红外LED发光，由另一个红外接收组件接收并测量红外光的强度，由其强度的大小来判断距离；但红外线测距的角度小且缺乏整体性，由于侦测的基础原理是利用光线的反射，因此当使用在反射效率较差的表面(如：深色表面)时，会严重影响侦测的结果，形成应用上的缺失。

雷射：利用一发射器发射激光束并记下时间(T1)，当激光束打到物体上之后反射回来，由传感器接收到返回光的时间为(T2)，假设激光束在空气中传播的速度为V，则可计算出该传感器与被测物之间的距离为：S＝V*(T2-T1)/2；然而，雷射装置在使用时，若发射器表面沾黏水、灰等杂质时，会将雷射光线反射回去，产生假信号，且雷射测距的测量精度较差，为其使用的缺点。

毫米波：利用波长在1mm～10mm(频率在30GHz～300GHz)范围之间的电磁波，量测其发射与接收的时间差，进而可计算其距离；若要适用于车用长距离的侦测，使用77GHz毫米波频段应较为适合，而目前应用于车用环车雷达的毫米波频段大约落在24GHz，由于毫米波的波长最长，因此较不受环境气候的影响，最适合应用在远距离的侦测。

传统应用在毫米波装置中，借以进行发射或接收毫米波的天线结构，有如第1图所示，其毫米波天线B之结构主要可直接蚀刻于电路板C上，包括：分别由复数梳状天线组件2所组成的发射阵列天线B1及接收阵列天线B2两部份；在图1所展示的实施例中，该发射阵列天线B1由三个梳状天线组件2组成，而该接收阵列天线B2由四个梳状天线组件2组成(位于该接收阵列天线B2两旁侧之梳状天线组件2为隔离作用，并未导入毫米波)，在实际应用时，可依照该毫米波发射强度及接收灵敏度，而分别调整该等梳状天线组件2的数量，以满足不同之需求。

上述传统的梳状天线组件2结构，主要由多个微带线辐射单元22串接而成，各微带线辐射单元22为具有固定大小之矩形(或可为正方形)结构，且等间距地正向排列于一条状之天线本体21上，借以形成一由串联馈入架构所组成的梳状天线组件2；此种串联馈入架构的梳状天线组件2若应用于发射阵列天线B1在发射毫米波的状态下，其由电路板C上默认毫米波电路C1所输出的毫米波能量先由该梳状天线组件2头端(接近该毫米波电路C1之一端)馈入，经过第一个(最接近该毫米波电路C1)微带线辐射单元22时向外辐射一部分能量，剩余的能量继续沿该天线本体21朝向末(尾)端(远离该毫米波电路C1之一端)馈送，并分别由中间各微带线辐射单元22逐一向外辐射部分能量(另有一小部分在传输的过程中损耗)，直到最末(尾)端的一个微带线辐射单元22将全部剩余的能量辐射出去。

由上述可知，在毫米波能量经由梳状天线组件2对外发射的过程中，该梳状天线组件2中各微带线辐射单元22向外辐射的能量并不相同，基于各微带线辐射单元22之面积大小与对外辐射能量的效率成正比的前题下，由于此种梳状天线组件2之各微带线辐射单元22具有相同面积、形状及排列方式，因此于实际应用时，当毫米波电路C1输出之毫米波导入该天线本体21时具有最大能量，使最接近该毫米波电路C1之微带线辐射单元22会辐射较多能量，也承担较大的负荷，随着毫米波能量逐一被微带线辐射单元22向外辐射而逐渐衰减，愈远离该毫米波电路C1之微带线辐射单元22会逐渐辐射较少能量，也承担较小的负荷，如此在各微带线辐射单元22辐射能量分布不均的状态，会严重影响该梳状天线组件2之整体对外辐射能量的效率。

反之，此种梳状天线组件2若应用于接收阵列天线B2在接收毫米波的状态下，亦会有接收感应辐射能量分布不均的情形。

有鉴于习见之毫米波天线结构有上述缺点，实用新型人乃针对该些缺点研究改进之道，终于有本实用新型产生。

实用新型内容

本实用新型的主要目的在于提供一种毫米波天线的辐射能量均布结构，包括至少一个梳状天线组件，梳状天线组件具有一长条状的天线本体，以及设在天线本体上的微带线辐射组件，天线本体一端连通在能产生毫米波的毫米波电路上；微带线辐射组件由多个间隔排列设置在天线本体中段的中间微带线辐射单元，以及设在天线本体远离毫米波电路一端的末端微带线辐射单元所组成，该等中间微带线辐射单元分别具有不同大小面积，且其大小面积的排列方式，由设于接近该毫米波电路的一端的中间微带线辐射单元朝向另一端的中间微带线辐射单元逐渐增加，借以使各中间微带线辐射单元的辐射能量趋近于分布平均的状态，进而可提升该梳状天线组件的整体增益。

本实用新型的另一目的在于提供一种毫米波天线的辐射能量均布结构，其中各中间微带线辐射单元为矩形形状，且该矩形的长宽比例为1.2～1.3：1的范围，使该等中间微带线辐射单元的共振点可保持在接近76.5GHz的位置，而相邻渐增的两中间微带线辐射单元的大小比例设为1.1～1.2：1的范围，借以更有效率地向外辐射毫米波能量。

本实用新型的又一目的在于提供一种毫米波天线的辐射能量均布结构，其中各中间微带线辐射单元与该末端微带线辐射单元分别呈歪斜角度地间隔排列设置于该天线本体上，可借以达到降低对向干扰的效果；且该末端微带线辐射单元与该天线本体衔接的部位具有矩形的凹缺口，可以降低该末端微带线辐射单元的反射数。

为达成上述目的及功效，本实用新型所实行的技术手段包括：至少一个梳状天线组件，梳状天线组件具有一长条状的天线本体，以及设在天线本体上的微带线辐射组件，天线本体一端连通在能产生毫米波的毫米波电路上；微带线辐射组件由多个间隔排列设置在天线本体中段的中间微带线辐射单元，以及设在天线本体远离毫米波电路一端的末端微带线辐射单元所组成，且天线本体相对远离毫米波电路一端的中间微带线辐射单元的面积，不小于相对接近毫米波电路一端的中间微带线辐射单元的面积。

依上述结构，其中该等中间微带线辐射单元的排列方式，由设于较接近该毫米波电路的中间微带线辐射单元的面积，相对小于较远离该毫米波电路的中间微带线辐射单元的面积。

依上述结构，其中至少局部的相邻中间微带线辐射单元具有相同的面积。

依上述结构，其中各中间微带线辐射单元及该末端微带线辐射单元的形状为选自矩形、多边形及椭圆形等形状中之一。

依上述结构，其中该等中间微带线辐射单元为矩形，且其长与宽比例为1.2～1.3：1。

依上述结构，其中相邻渐增的两中间微带线辐射单元的面积比例为1.1～1.2：1。

依上述结构，其中该末端微带线辐射单元的形状为正方形。

依上述结构，其中该末端微带线辐射单元与该天线本体衔接的部位具有矩形的凹缺口。

依上述结构，其中各中间微带线辐射单元及该末端微带线辐射单元皆以相同方向及歪斜角度间隔排列设置于该天线本体上。

依上述结构，其中各中间微带线辐射单元及该末端微带线辐射单元两者，分别与该天线本体的间的歪斜角度为45度。

依上述结构，其中各中间微带线辐射单元分别以其上一端角链接于该天线本体。

附图说明

图1是现有的毫米波天线的结构示意图；

图2是本实用新型的毫米波天线的辐射能量均布结构的第一种实施例的结构示意图；

图3是图2中的中间微带线辐射单元的局部放大示意图；

图4是图2中的末端微带线辐射单元的局部放大示意图；

图5是本实用新型的毫米波天线的辐射能量均布结构的第两种实施例的结构示意图；

图6是本实用新型的毫米波天线的辐射能量均布结构的第三种实施例的结构示意图；

图中：1、10、100、2梳状天线元件

11、21天线本体

111弯折部

12、120、1200微带线辐射组件

121、122、123中间微带线辐射单元

124末端微带线辐射单元

1241缺口

22微带线辐射单元

A、A0、A00、B毫米波天线

A1、A10、A100、B1发射阵列天线

A2、A20、A200、B2接收阵列天线

C电路板

C1毫米波电路

L121、L122长边长度

W121、W122短边长度

Y间隔距离。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本实用新型的具体实施方式作进一步描述。以下实施例仅用在更加清楚地说明本实用新型的技术方案，而不能以此来限制本实用新型的保护范围。

如图2所示，可知本实用新型实施例1的毫米波天线A的结构包括：由至少一个梳状天线组件1组成的发射阵列天线A1和/或由至少一个梳状天线组件1组成的接收阵列天线A2等部份，在本实施例中，该发射阵列天线A1由三个梳状天线组件1组成，该接收阵列天线A2由四个梳状天线组件1组成，且于实际应用时，该发射阵列天线A1和/或接收阵列天线A2可依照所需的毫米波发射强度及接收灵敏度，而分别调整各梳状天线组件1的数量；其中各该梳状天线组件1分别具有长条状的天线本体11，以及设于该天线本体11上的微带线辐射组件12，该天线本体11以一端连通于电路板C上的毫米波电路C1，该微带线辐射组件12由多个依序间隔排列设置于该天线本体11中段的中间微带线辐射单元121、122、123，以及一设于该天线本体11远离该毫米波电路C1的一端的末端微带线辐射单元124所组成。

在本实施例中，该等中间微带线辐射单元121、122、123分别具有不同大小面积，且其排列方式，将设于较接近该等毫米波电路C1一端的中间微带线辐射单元121的面积设成较小，且逐渐远离该毫米波电路C1而朝向另一端设置的中间微带线辐射单元122、123…的面积设成相对逐渐增加；各中间微带线辐射单元121、122、123及该末端微带线辐射单元124的形状可为矩形、多边形或椭圆形等。

请参第3图所示，揭露了该梳状天线组件1的一较佳实施例态样，其中该中间微带线辐射单元121为矩形结构，其长边长度为L121，短边长度为W121，当该长边长度L121与该短边长度W121的比例为1.2～1.3：1时，该中间微带线辐射单元121的共振点保持在接近76.5GHz的位置，而相邻次一位置的中间微带线辐射单元122亦为相似矩形的结构，且具有一固定的间隔距离Y，其长边长度为L122，短边长度为W122，该长边长度L122与短边长度W122的比例亦为1.2～1.3：1；同时，该次一位置中间微带线辐射单元122的面积(长边长度L122＊短边长度W122)与该原位置中间微带线辐射单元121的面积(长边长度L121＊短边长度W121)比例为1.1～1.2：1。

由上述类推可知，该等中间微带线辐射单元121、122、123可分别为矩形形状，其长宽比例限制在1.2～1.3：1的范围，相邻两渐增的中间微带线辐射单元的面积比例限制在1.1～1.2：1的范围，且具有固定的间隔距离Y；由此种向外逐渐加大面积的设计，当该毫米波电路C1所输出的毫米波能量，传输至最接近该毫米波电路C1的该中间微带线辐射单元121(此时该毫米波能量最强，且辐射面积最小)，由该中间微带线辐射单元121向外辐射一部分能量的后，剩余的能量，继续沿该天线本体21朝向该次一位置的中间微带线辐射单元122馈送(此时该毫米波能量次的，且辐射面积稍大)，使该次一位置的中间微带线辐射单元122，可利用较大的辐射面积来弥补该毫米波能量的衰减，以使该次一位置中间微带线辐射单元122向外辐射的能量，可趋近于该原位置中间微带线辐射单元121向外辐射的能量，同理，该次一位置的中间微带线辐射单元122向外辐射能量的后，剩余的能量再继续由该再次一位置的中间微带线辐射单元123向外辐射，利用该再次一位置的中间微带线辐射单元123具有更大的辐射面积来弥补该毫米波能量的再度衰减，可使各位置的中间微带线辐射单元121、122、123的辐射能量趋近于分布平均的状态，以提升该梳状天线组件1的整体增益。

在实际应用时，更可利用将该等中间微带线辐射单元121、122、123分别仅以其上一端角链接于该天线本体11上的设计，并使该等中间微带线辐射单元121、122、123的间形成相同方向的歪斜角度间隔排列连结，以达到降低对向干扰的效果，图示的歪斜角度为45度。

请参第4图所示，揭露了该梳状天线组件1的另一较佳实施例态样，其中该末端微带线辐射单元124为矩形(正方形)，且该末端微带线辐射单元124与该天线本体11衔接的部位具有矩形(正方形)的凹缺口1241，该天线本体11末端穿过该凹缺口1241中央，再连结于该末端微带线辐射单元124接近中央的部位，由该凹缺口1241由周边馈入的设计，可以降低该末端微带线辐射单元124的反射数；因此，当中间微带线辐射单元121、122、123分别向外辐射能量的后的最后剩余能量，经由该天线本体11传输至该末端微带线辐射单元124时，由该末端微带线辐射单元124由接近中央的部位向外均匀传播扩散的方式，可将该剩余能量完全向外辐射，以进一步提升整体增益。

在实际应用时，该天线本体11可于接近该末端微带线辐射单元124的一端设有一弯折的弯折部111，使该末端微带线辐射单元124可经由该弯折部111而与前述各中间微带线辐射单元121、122、123形成相同的歪斜角度排列，以进一步降低对向干扰。

如图5所示，可知本实用新型实施例2的毫米波天线A0的结构包括：由至少一个梳状天线组件10组成的发射阵列天线A10和/或由至少一个梳状天线组件10组成的接收阵列天线A20等部份，在本实施例中，各该梳状天线组件10分别具有长条状的天线本体11，以及设于该天线本体11上的微带线辐射组件120，该天线本体11以一端连通于电路板C上的毫米波电路C1，该微带线辐射组件120由多个依序间隔排列设置于该天线本体11中段的中间微带线辐射单元121、122、123，以及设于该天线本体11远离该毫米波电路C1的一端的末端微带线辐射单元124所组成。

该第两种实施例的梳状天线组件10与前述第一种实施例的梳状天线组件1相较，其差异在于：该微带线辐射组件120中的各中间微带线辐射单元121、122、123，至少局部具有相同的面积；在图5所示的实施例中，该微带线辐射组件120中具有最接近该毫米波电路C1的两相同最小面积且相邻的中间微带线辐射单元121，最大面积的中间微带线辐射单元123，位于该天线本体11上最远离该毫米波电路C1的位置，两相同次大面积且相邻的中间微带线辐射单元122，位于该天线本体11介于最小面积中间微带线辐射单元121与最大面积中间微带线辐射单元123的间的位置，此形成另一种符合各中间微带线辐射单元依面积逐渐增减排列装置，而具有类似功能的梳状天线组件10组合结构。

如图6所示，可知本实用新型实施例3的毫米波天线A00的结构包括：由至少一个梳状天线组件100组成的发射阵列天线A100和/或由至少一个梳状天线组件100组成的接收阵列天线A200等部份，在本实施例中，各该梳状天线组件100分别具有长条状的天线本体11，以及设于该天线本体11上的微带线辐射组件1200，该天线本体11以一端连通于电路板C上的毫米波电路C1，该微带线辐射组件1200由多个依序间隔排列设置于该天线本体11中段的中间微带线辐射单元121、122、123，以及设于该天线本体11远离该毫米波电路C1的一端的末端微带线辐射单元124所组成。

该第三种实施例的梳状天线组件100与前述第一种实施例的梳状天线组件1相较，其差异在于：该微带线辐射组件1200的各中间微带线辐射单元121、122、123及末端微带线辐射单元124共同地以小于(或大于)45度的歪斜角度间隔排列设置于该天线本体11上，此形成又一种具有类似功能的梳状天线组件100组合结构。

综合以上所述，本实用新型毫米波天线的辐射能量均布结构确可经由提升各梳状天线组件的增益，达到增加毫米波作用距离及较佳抗干扰能力的功效。

以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对在本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型技术原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。

Claims (17)

1.一种毫米波天线的辐射能量均布结构，其特征在于，包括至少一个梳状天线组件，梳状天线组件具有一长条状的天线本体，以及设在天线本体上的微带线辐射组件，天线本体一端连通在能产生毫米波的毫米波电路上；微带线辐射组件由多个间隔排列设置在天线本体中段的中间微带线辐射单元，以及设在天线本体远离毫米波电路一端的末端微带线辐射单元所组成，且天线本体相对远离毫米波电路一端的中间微带线辐射单元的面积，不小于相对接近毫米波电路一端的中间微带线辐射单元的面积。

2.如权利要求1所述一种毫米波天线的辐射能量均布结构，其特征在于，所述中间微带线辐射单元的排列方式为由设在较接近毫米波电路的中间微带线辐射单元的面积，相对小于较远离毫米波电路的中间微带线辐射单元的面积。

3.如权利要求1所述一种毫米波天线的辐射能量均布结构，其特征在于，局部相邻的中间微带线辐射单元具有相同的面积。

4.如权利要求1-3任一项所述一种毫米波天线的辐射能量均布结构，其特征在于，所述中间微带线辐射单元和末端微带线辐射单元的形状为多边形或椭圆形。

5.如权利要求4所述一种毫米波天线的辐射能量均布结构，其特征在于，所述中间微带线辐射单元均为矩形，且其长与宽比例为1.2~1.3：1。

6.如权利要求5所述一种毫米波天线的辐射能量均布结构，其特征在于，相邻渐增的两个中间微带线辐射单元的面积比例为1.1~1.2：1。

7.如权利要求4所述一种毫米波天线的辐射能量均布结构，其特征在于，所述末端微带线辐射单元的形状为正方形。

8.如权利要求1-3任一项所述一种毫米波天线的辐射能量均布结构，其特征在于，所述末端微带线辐射单元与天线本体连接的部位具有矩形的凹缺口。

9.如权利要求7所述一种毫米波天线的辐射能量均布结构，其特征在于，所述末端微带线辐射单元与天线本体连接的部位具有矩形的凹缺口。

10.如权利要求1-3任一项所述一种毫米波天线的辐射能量均布结构，其特征在于，所述中间微带线辐射单元及末端微带线辐射单元皆以相同方向及歪斜角度间隔排列设置在天线本体上。

11.如权利要求6所述一种毫米波天线的辐射能量均布结构，其特征在于，所述中间微带线辐射单元及末端微带线辐射单元皆以相同方向及歪斜角度间隔排列设置在天线本体上。

12.如权利要求10所述一种毫米波天线的辐射能量均布结构，其特征在于，所述中间微带线辐射单元及末端微带线辐射单元与天线本体之间的歪斜角度为45度。

13.如权利要求11所述一种毫米波天线的辐射能量均布结构，其特征在于，所述中间微带线辐射单元及末端微带线辐射单元与天线本体之间的歪斜角度为45度。

14.如权利要求10所述一种毫米波天线的辐射能量均布结构，其特征在于，所述中间微带线辐射单元分别以其上一端角连接在天线本体上。

15.如权利要求11所述一种毫米波天线的辐射能量均布结构，其特征在于，所述中间微带线辐射单元分别以其上一端角连接在天线本体上。

16.如权利要求12所述一种毫米波天线的辐射能量均布结构，其特征在于，所述中间微带线辐射单元分别以其上一端角连接在天线本体上。

17.如权利要求13所述一种毫米波天线的辐射能量均布结构，其特征在于，所述中间微带线辐射单元分别以其上一端角连接在天线本体上。

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