CN214754145U - 一种宽波束微带天线 - Google Patents

Abstract

本申请涉及一种宽波束微带天线，可以增大微带天线方位面的波束宽度，保障角雷达的探测需求。通过至少一对寄生贴片位于单边微带天线的辐射贴片两侧，匹配端与馈电线连接，匹配端用于与外部通道连通，馈电线用于将电磁能量贯穿传输至至少一个辐射贴片和至少一对寄生贴片，寄生贴片用于对微带天线表面的电流分布进行调整，以实现更宽的驻波带宽。

Description

一种宽波束微带天线

技术领域

本实用新型涉及天线领域，尤其涉及一种宽波束微带天线。

背景技术

微带贴片天线具有重量轻、体积小、易于在车辆上部署和能够通过印刷电路板的技术进行加工等优点，但是，微带贴片天线是一种谐振型天线，阻抗带宽很窄。而用于汽车智能驾驶系统中的角雷达主要负责盲点监测、倒车预警和变道辅助，这些功能一般需要的探测距离都比较近，但要求视场角足够大。

传统的雷达天线方位面增益在轴向最大，同时在大角度迅速下降，而角雷达实际应用场景中需要大角度保证较高的增益，轴向附近增益可适当减小，因此需要解决用于汽车角雷达的传统天线方位面大角度增益下降过快，不能够满足角雷达所需的大角度的问题。

实用新型内容

为了解决上述技术问题，本实用新型提供一种宽波束微带天线，可以增大微带天线方位面的波束角度，保障角雷达的探测需求。

为了达到上述申请的目的，本申请提供了一种宽波束微带天线，该微带天线包括：

匹配端、馈电线、至少一个辐射贴片、至少一对寄生贴片；

所述匹配端与所述馈电线连接，所述至少一个辐射贴片排布在所述馈电线一侧，所述至少一对寄生贴片位于所述至少一个辐射贴片的两侧；

所述匹配端用于将与外部芯片端口连接；

所述馈电线用于将电磁能量贯穿传输到所述至少一个辐射贴片和所述至少一对寄生贴片；

所述至少一对辐射贴片用于对所述馈电线贯穿传输的电磁能量进行辐射；

所述至少一对寄生贴片用于对所述宽波束微带天线表面的电流分布进行调整及辐射。

具体的，至少一个辐射贴片的数量为8个，相邻两个辐射贴片之间的间距为所述宽波束微带天线工作中心频点对应的介质波长。

具体的，每个辐射贴片的长度为所述微带天线工作中心频点对应的介质波长的一半。

具体的，所述至少一个辐射贴片与所述馈电线连接。

具体的，所述至少一个辐射贴片和所述至少一对寄生贴片均为方形。

具体的，每个寄生贴片的边与每个辐射贴片的边平行，并且所述至少一对寄生贴片与所述馈电线间隔预设距离，所述每个寄生贴片的边与每个辐射贴片的边为垂直于所述馈电线的边。

具体的，所述匹配端、所述馈电线、所述至少一个辐射贴片和所述至少一对寄生贴片为利用光刻天线层覆铜得到的天线元件。

具体的，所述天线层覆铜附在介质层的一面上。

具体的，所述介质层为罗杰斯RO3003板材。

具体的，所述介质层的另一面附有地层覆铜。

实施本申请，具有如下有益效果：

本申请通过至少一对寄生贴片位于单边微带天线的辐射贴片两侧，匹配端与馈电线连接，匹配端用于与外部通道连通，馈电线用于将电磁能量贯穿传输至至少一个辐射贴片和至少一对寄生贴片，寄生贴片用于对微带天线表面的电流分布进行调整，可以展宽天线的驻波带宽，同时增大微带天线方位面的波束宽度，保障角雷达的探测需求。

附图说明

为了更清楚地说明本申请的技术方案，下面将对实施例或现有技术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申请的一些实施例，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它附图。

图1为本申请实施例提供的一种宽波束微带天线的结构示意图；

图2为本申请实施例提供的寄生贴片与辐射贴片的位置关系示意图；

图3为本申请实施例提供的一种宽波束梳状微带天线的侧视图；

图4为本申请实施例提供的8单元单边梳状天线和双边梳状天线76.5GHz方向图的对比图；

图5为本申请实施例提供的加载寄生贴片8单元单边梳状天线和未加载寄生贴片8单元单边梳状天线的对比图；

其中，图中附图标记对应为：100-匹配端，200-馈电线，300-至少一个辐射贴片，400-至少一对寄生贴片，500-天线层覆铜，600-介质层，700-地层覆铜。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本申请中的技术方案，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请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申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本申请保护的范围。

需要说明的是，本实用新型的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本实用新型的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或服务器不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

为了实现本申请的技术方案，让更多的工程技术工作者容易了解和应用本申请，将结合具体的实施例，进一步阐述本申请的工作原理。

本申请可应用于车辆角雷达领域，通过至少一对寄生贴片位于单边微带天线的辐射贴片两侧，匹配端与馈电线连接，匹配端用于与外部通道连通，馈电线用于将电磁能量贯穿传输至至少一个辐射贴片和至少一对寄生贴片，寄生贴片用于对微带天线表面的电流分布进行调整，可以展宽天线的驻波带宽，同时增大微带天线方位面的波束宽度，由于汽车智能驾驶系统中的角雷达主要负责盲点监测、倒车预警和变道辅助，这些功能一般需要的探测距离都比较近，增大微带天线方位面的波束角度，可以保证角雷达的视场角足够大，从而满足角雷达的探测需求。

下面以具体的例子详细说明本申请实施例的具体实现。

以下首先介绍本申请一种宽波束微带天线的实施例。结合附图1，该宽波束微带天线可以包括：

匹配端100、馈电线200、至少一个辐射贴片300和至少一对寄生贴片400。

匹配端100与馈电线200连接，至少一个辐射贴片300排布在馈电线200一侧，至少一对寄生贴片400位于至少一个辐射贴片300的两侧，图2示出了寄生贴片400与辐射贴片300的位置关系示意图。馈电线200和至少一个辐射贴片300构成单边天线，该单边天线阵列可以为单边梳状天线阵列。

匹配端100用于与外部芯片端口连接。当外部激励源已定，那么负载的功率由阻抗匹配度决定。匹配端100与外部通道连通后，可以对信号源进行匹配，调整负载功率和抑制信号反射。

馈电线200用于将电磁能量贯穿传输至至少一个辐射贴片300和至少一对寄生贴片400。

至少一对辐射贴片用于对馈电线贯穿传输的电磁能量进行辐射。辐射贴片阵排布在馈电线一侧。因每个辐射贴片的电流方向相同，故其单元间距为天线工作中心频点的一倍介质波长，即λ_g，以实现同相激励。其贴片长度(垂直于馈电线方向，起始点为馈电线侧边处)为天线工作中心频点介质波长的一半，即0.5λ_g，以实现谐振，从而将能量最大地辐射出去。辐射贴片主要靠开路端的等效磁流辐射，辐射贴片开路端的辐射电导

其中w为辐射贴片宽度，λ0为自由空间波长。通过调节每个辐射贴片的宽度(平行于馈电线方向)使之满足一定的幅度比，可以降低俯仰面的副瓣电平。常用的抑制副瓣方式有切比雪夫分布和泰勒分布，以泰勒分布为例，归一化宽度比为0.43:0.59:0.83:1:1:0.83:0.59:0.43，贴片宽度范围为0.05λ0～0.23λ0的8单元单边梳状天线，可以实现18dB的副瓣电平。

至少一对寄生贴片400用于对微带天线表面的电流分布进行调整及辐射。寄生贴片布置于辐射贴片非辐射边的两侧，为共面配置。寄生贴片与辐射贴片的谐振频率接近，可以形成多谐振点的耦合谐振电路，从而展宽阻抗频带。寄生贴片400的长度、宽度、寄生贴片400跟馈电线200和相应辐射贴片300的间隔距离等均可根据实际的副瓣抑制和驻波展宽需求进行设置。寄生贴片的长度和宽度大约为相应辐射贴片天线长度和宽度的90％～110％，寄生贴片与馈线和相应辐射贴片的距离大约为0.02λ₀～0.07λ₀。具体值主要利用仿真优化结果，同时要考虑加工精度。一对寄生贴片400可以设置相同的长度，也可根据副瓣抑制和驻波展宽设置不同的长度。

在一些实施例中，至少一个辐射贴片300的数量可以为8个，由该8个辐射贴片300可以构成8单元单边梳状天线。相邻两个辐射贴片之间的间距为微带天线工作中心频点对应的介质波长。

每个辐射贴片的长度为微带天线工作中心频点对应的介质波长的一半。

具体的，每个辐射贴片300与馈电线200连接。

在一些实施例中，辐射贴片300和对应的寄生贴片400可以均为方形。

具体的，寄生贴片400的边与对应的辐射贴片300的边平行，并且每对寄生贴片400与馈电线间隔预设距离，其中，寄生贴片400的边和辐射贴片300的边是指垂直于馈电线200的边。

在一些实施例中，匹配端100、馈电线200、至少一个辐射贴片300和至少一对寄生贴片400为利用光刻天线层覆铜500得到的天线元件。

具体的，图3示出了一种宽波束梳状微带天线的侧视图，如图3所示，天线层覆铜500附在介质层600上。

具体的，介质层600材质为罗杰斯RO3003板材。

具体的，如图3所示，介质层600另一面还附有地层覆铜700。

与传统双边梳状天线相比，单边梳状天线方位面的辐射口径更小，根据阵列天线理论，可以实现更大的方位面波束宽度。以8单元单边梳状天线为例，如图4所示，其中1为8单元单边梳状天线76.5GHz的方位面，2为8单元单边梳状天线76.5GHz的俯仰面方向图，3为16单元单边梳状天线76.5GHz的方位面，4为16单元单边梳状天线76.5GHz的俯仰面方向图。从图4中可看出，在方位面±40°以外，相比于16单元双边梳状天线，8单元单边梳状天线的增益实现了显著提升，有利于提高方位面大角度的探测距离，更符合汽车角雷达的实际需求。

通过调整寄生贴片的尺寸及布置位置，可以实现更宽的驻波带宽，如图5所示。其中5为加载寄生贴片8单元单边梳状天线76.5GHz的驻波，6为未加载寄生贴片8单元单边梳状天线76.5GHz的驻波。从图5中可看出，加载寄生贴片可以有效提升8单元单边梳状天线的驻波带宽，驻波小于1.5带宽提升15％，驻波小于2带宽提升44％。

上述的实施例可以看出，本申请通过至少一对寄生贴片位于单边微带天线的辐射贴片两侧，匹配端与馈电线连接，匹配端用于与外部通道连通，馈电线用于将电磁能量贯穿传输至至少一个辐射贴片和至少一对寄生贴片，寄生贴片用于对微带天线表面的电流分布进行调整，可以展宽天线的驻波带宽，同时增大微带天线方位面的波束宽度，保障角雷达的探测需求。

在此处所提供的说明书中，说明了大量具体细节。然而，能够理解，本实用新型的实施例可以在没有这些具体细节的情况下实践。在一些实例中，并未详细示出公知的方法、结构和技术，以便不模糊对本说明书的理解。

类似地，应当理解，为了精简本实用新型并帮助理解各个公开方面中的一个或多个，在上面对本实用新型的示例性实施例的描述中，本实用新型的各个特征有时被一起分组到单个实施例、图、或者对其的描述中。然而，并不应将该公开的方法解释成反映如下意图：即所要求保护的本实用新型要求比在每个权利要求中所明确记载的特征更多的特征。更确切地说，如本实用新型的权利要求书所反映的那样，公开方面在于少于前面公开的单个实施例的所有特征。因此，遵循具体实施方式的权利要求书由此明确地并入该具体实施方式，其中每个权利要求本身都作为本实用新型的单独实施例。

本领域那些技术人员可以理解，可以对实施例中的设备中的模块进行自适应性地改变并且把它们设置在与该实施例不同的一个或多个设备中。可以把实施例中的模块或单元或组件组合成一个模块或单元或组件，以及此外可以把它们分成多个子模块或子单元或子组件。除了这样的特征和/或过程或者单元中的至少一些是相互排斥之外，可以采用任何组合对本说明书(包括伴随的权利要求、摘要和附图)中公开的所有特征以及如此公开的任何方法或者设备的所有过程或单元进行组合。除非另外明确陈述，本说明书(包括伴随的权利要求、摘要和附图)中公开的每个特征可以由提供相同、等同或相似目的的替代特征来代替。

此外，本领域的技术人员能够理解，尽管在此所述的实施例包括其它实施例中所包括的某些特征而不是其它特征，但是不同实施例的特征的组合意味着处于本实用新型的范围之内并且形成不同的实施例。例如，在本实用新型的权利要求书中，所要求保护的实施例的任意之一都可以以任意的组合方式来使用。

本实用新型还可以实现为用于执行这里所描述的方法的一部分或者全部的设备或者系统程序(如计算机程序和计算机程序产品)。这样的实现本实用新型的程序可以存储在计算机可读介质上，或者可以具有一个或者多个信号的形式。这样的信号可以从因特网网站上下载得到，也可以在载体信号上提供，或者以任何其他形式提供。

应该注意的是，上述实施例是对本实用新型进行说明而不是对本实用新型进行限制，并且本领域技术人员在不脱离所附权利要求的范围的情况下可设计出替换实施例。在权利要求中，不应将位于括号之间的任何参考符号构造成对权利要求的限制。单词“包含”不排除存在未列在权利要求中的元件或者步骤等。位于元件之前的单词“一”或“一个”不排除存在多个这样的元件。本实用新型可以借助于包括有若干不同元件的硬件以及借助于适当编程的计算机来实现。在列举了若干系统的单元权利要求中，这些系统中的若干个可以是通过同一个硬件项来具体体现。单词第一、第二以及第三等的使用不表示任何顺序，可将这些单词解释为名称。

Claims (10)

1.一种宽波束微带天线，其特征在于，所述宽波束微带天线包括：匹配端、馈电线、至少一个辐射贴片、至少一对寄生贴片；

所述匹配端与所述馈电线连接，所述至少一个辐射贴片排布在所述馈电线一侧，所述至少一对寄生贴片位于所述至少一个辐射贴片的两侧；

所述匹配端用于与外部芯片端口连接；

所述馈电线用于将电磁能量贯穿传输至所述至少一个辐射贴片和所述至少一对寄生贴片；

所述至少一对辐射贴片用于对所述馈电线贯穿传输的电磁能量进行辐射；

所述至少一对寄生贴片用于对所述宽波束微带天线表面的电流分布进行调整及辐射。

2.根据权利要求1所述的微带天线，其特征在于，所述至少一个辐射贴片的数量为8个，相邻两个辐射贴片之间的间距为所述宽波束微带天线工作中心频点对应的介质波长。

3.根据权利要求2所述的微带天线，其特征在于，每个辐射贴片的长度为所述微带天线工作中心频点对应的介质波长的一半；。

4.根据权利要求1所述的微带天线，其特征在于，所述至少一个辐射贴片与所述馈电线连接。

5.根据权利要求1所述的微带天线，其特征在于，所述至少一个辐射贴片和所述至少一对寄生贴片均为方形。

6.根据权利要求5所述的微带天线，其特征在于，每个寄生贴片的边与每个辐射贴片的边平行，并且所述至少一对寄生贴片与所述馈电线间隔预设距离，其中，所述每个寄生贴片的边与所述每个辐射贴片的边是指垂直于所述馈电线的边。

7.根据权利要求1所述的微带天线，其特征在于，所述匹配端、所述馈电线、所述至少一个辐射贴片和所述至少一对寄生贴片为利用光刻天线层覆铜得到的天线元件。

8.根据权利要求7所述的微带天线，其特征在于，所述天线层覆铜附在介质层的一面上。

9.根据权利要求8所述的微带天线，其特征在于，所述介质层为罗杰斯RO3003板材。

10.根据权利要求8所述的微带天线，其特征在于，所述介质层的另一面附有地层覆铜。

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