CN214754187U - 一种车载79GHz毫米波六边形串馈贴片天线 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种车载79GHz毫米波六边形串馈贴片天线，将匹配单元，线阵置于同一平面内，而且用了单层天线板，方便制作，降低加工成本。将各线阵结构中辐射体的尺寸从中间到两边依次逐渐变小，从而改善线阵的旁瓣电平，进而提升车载毫米波的测角精度。本实用新型还采用了特殊的六边形贴片设计，除了天线的基模TM₀₁外又激发了天线另外的模态，拓展了天线的带宽，使雷达满足不同场景下不同模式切换下的测速以及测角要求。

Description

一种车载79GHz毫米波六边形串馈贴片天线

技术领域

本实用新型涉及车载天线技术领域，特别涉及一种车载79GHz毫米波六边形串馈贴片天线。

背景技术

随着无线通信系统的快速发展，宽频带天线的需求日益增长。微带天线由于具有低剖面、重量轻、低成本以及可兼容性强的优势受到了广泛关注，被广泛运用在雷达、卫星等无线通信系统中。然而工作频带窄严重限制了其在宽频带需求下的应用。传统的贴片天线带宽十分有限。目前，国际电联已将76-81GHz频段作为全球统一频率开放给汽车雷达业务，这无疑对雷达天线的带宽提出来更长的要求。

由于毫米波雷达主要安装在车辆前方或前保险杠内，意味着雷达体积受限。能够布置天线的地方较小，而且雷达有增益和方向图的要求，需要多阵列排布。所以太过复杂的方法来拓展天线带宽并不适用于车载毫米波雷达。所以如何设计一个宽频带，方向图符合需求而且低成本易加工的79G雷达天线一直是雷达设计中的重要技术难点。此外，毫米波雷达天线工作时，副瓣电平会造成信噪比下降，也严重影响探测距离和探测精度，因此低副瓣设计成为当前毫米波雷达设计中的另一个技术难点。

实用新型内容

本实用新型提出了一种车载79GHz毫米波六边形串馈贴片天线，利用串馈技术，带宽能够覆盖77-81Ghz，最大副瓣电平达到-17db，比起一般的串馈贴片天线，有效带宽能够达到3-3.5Ghz，拓展了天线带宽，能够有效提升雷达性能。

具体的，本实用新型所述的一种车载79GHz毫米波六边形串馈贴片天线，至少包括m个辐射体，m个辐射体在同一平面内串联组成一个线阵结构，其中，m为大于3的自然数；线阵结构中辐射体的尺寸从中间到两边依次逐渐变小；所述辐射体为六边形贴片振子；每个所述线阵结构中相邻的辐射体通过馈线连接。

其中，线阵结构中每个辐射体的宽度一致，各辐射体距离馈线中心位置从中间到两边依次逐渐变小。

线阵结构中每个辐射体的长度尺寸从中间到两边依次逐渐变小。

所述辐射体、所述馈线和匹配单元均设置在同一PCB板上，并采用刻蚀成形方式按照所述辐射体、所述馈线和匹配单元的外形刻蚀成型。

其中，所述馈线为微带馈线。

所述微带馈线一端与匹配单元连接后，接入79GHz毫米波雷达的馈源。

所述馈源端的信号经过所述匹配单元进入线阵结构中，通过各个辐射体辐射信号或者接收信号。

其中，所述六边形贴片振子属于微带贴片天线。

所述微带贴片天线由中间的矩形贴片，及设置于该矩形贴片左右两边的三角形贴片组成。在所述矩形贴片的上下边沿处分别设置2个矩形缺口。

综上所述，本实用新型提供一种车载79GHz毫米波六边形串馈贴片天线，将匹配单元，线阵置于同一平面内，而且用了单层天线板，方便制作，降低加工成本。将各线阵结构中辐射体的尺寸从中间到两边依次逐渐变小，从而改善线阵的旁瓣电平，进而提长车载毫米波的测角精度。本实用新型还采用了特殊的六边形贴片设计，除了天线的基模TM₀₁外又激发了天线另外的模态，拓展了天线的带宽，使雷达满足不同场景下不同模式切换下的测速以及测角要求。

附图说明

图1为本实用新型所述的车载79GHz毫米波六边形串馈贴片天线示意图。

图2为本实用新型所述的辐射体示意图。

图3为一实施例中的8单元串馈六边形贴片天线的回波损耗仿真图。

图4（a）为一实施例中的77GHz天线H面方向图。

图4（b）为一实施例中的77GHz天线E面方向图。

图5（a）为一实施例中的78GHz天线H面方向图。

图5（b）为一实施例中的78GHz天线E面方向图。

图6（a）为一实施例中的79GHz天线H面方向图。

图6（b）为一实施例中的79GHz天线E面方向图。

图7（a）为一实施例中的80GHz天线H面方向图。

图7（b）为一实施例中的80GHz天线E面方向图。

具体实施方式

下面将结合具体实施例及附图对本实用新型的一种车载79GHz毫米波六边形串馈贴片天线作进一步详细描述。

如图1所示，本实用新型所述的一种车载79GHz毫米波六边形串馈贴片天线，其中，1-辐射体；2-馈线；3-匹配单元。

具体的，本实用新型所述的一种车载79GHz毫米波六边形串馈贴片天线，包括m个辐射体，m个辐射体在同一平面内串联组成一个线阵结构；线阵结构中辐射体的尺寸从中间到两边依次变小，其中m为大于3的自然数。

进一步的，所述所述车载79GHz毫米波六边形串馈贴片天线包括以下：

所述辐射体为六边形贴片振子，所述六边形贴片振子属于微带贴片天线。

每个所述线阵结构中相邻的辐射体通过馈线连接。

其中，所述馈线为微带馈线并与匹配单元相连。

进一步的，线阵结构中每个辐射体的宽度一致，各辐射体的长度从中间到两边依次逐渐变小，并且各辐射体距离馈线中心位置从中间到两边依次逐渐变小。

所述辐射体、所述馈线和匹配单元均设置在同一PCB板上，并采用刻蚀成形方式按照所述辐射体、所述馈线和匹配单元的外形刻蚀成型。

所述微带馈线一端与匹配单元连接后，接入79GHz毫米波雷达的馈源。

所述馈源端的信号经过所述匹配单元进入线阵结构中，通过各个辐射体辐射信号或者接收信号。

所述微带贴片天线由中间的矩形贴片，及设置于该矩形贴片左右两边的三角形贴片组成。并在所述矩形贴片的上下边沿处分别设置2个矩形缺口。

为了便于本领域技术人员理解，下面将结合附图以及实施例对本发明进行进一步详细描述。

一种车载79G毫米波六边形串馈贴片天线，包括m个辐射体1，其中m为大于3的自然数，具体可以根据雷达天线的具体指标来选择辐射体1的具体数量，本案例以m=8为例，即8单元线阵天线结构进行说明。8个辐射体在在同一平面内组成一个线阵结构，所述线结构中辐射体的尺寸各辐射体的长度从中间到两边逐渐变小，符合切比雪夫公式的分布，并且各辐射体距离馈线中心位置从中间到两边依次逐渐变小，能够使雷达天线具备更大的天线口径，在保证增益长的同时，还能让天线尺寸变小，副瓣电平更低。

每个辐射体均采用贴片天线形式，每个所述线阵结构中相邻的辐射体1之间通过微带馈线2相连，线阵结构再通过匹配单元3后经馈线接入79GHz毫米波雷达的馈源。从而，馈源信号经过匹配单元进入线阵中，通过各个辐射体1辐射信号或者接收信号。通过匹配单元3，可以减少天线的输入阻抗，提长天线的辐射效率。

如图2所示，为辐射体1的外观图，此为矩形贴片的变种，由三部分组成，分别是矩形贴片，左右两边的三角形贴片以及上下面的矩形缺口，增加了三角形贴片后，拓展了电流的流动方向，稳定了天线的方向图；而上下面的矩形缺口可以拓展天线带宽。

如图3所示，为8单元串馈六边形贴片天线的回波损耗仿真图，从图中可以看出S11在-10dB以下的频段为77.3-81.7GHz频段即标志1至标志2之间曲线段，总共有4.3GHz带宽，较普通的贴片天线，带宽拓展了3-3.5dB。

如图4（a）-（b）所示，天线在77G时H面和E面方向图，天线增益12.3dB，H面3dB波束宽度达到75.6°，E面3dB波束宽度达到13.8°，最大副瓣电平为17dB，满足增益H面宽波束，E面窄波束，低副瓣的要求。

如图5（a）-（b）所示，标记说明了天线在78G时H面和E面方向图，天线增益14dB，H面3dB波束宽度达到72.9°，E面3dB波束宽度达到13.1°，副瓣电平为-18.9dB。

如图6（a）-（b）所示，标记说明了天线在79G时H面和E面方向图，天线增益为14.3dB，H面3dB波束宽度达到71.2°，E面3dB波束宽度达到12.7°，副瓣电平为17.4dB。

如图7（a）-（b）所示，标记说明了天线在80G时H面和E面方向图，天线增益为13.8dB，H面3dB波束宽度达到70.6dB，E面3dB波束宽度达到17.2dB，副瓣电平为12.4°满足增益H面宽波束，E面窄波束，低副瓣的要求。

可知，本实用新型所提供的车载79GHz毫米波六边形串馈贴片天线，在77-81GHz带内驻波优于-10dB，而且E面最大副瓣电平为-17dB带宽也有3dB以上。而且本方案在不增加别的额外结构的基础上，能够有效拓展带宽，稳定方向图，而且结构简单，不仅降低了材料成本，而且性价比较长。

显然，本发明的上述实施例，仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种车载79GHz毫米波六边形串馈贴片天线，其特征在于，至少包括m个辐射体，m个辐射体在同一平面内串联组成一个线阵结构，其中，m为大于3的自然数；线阵结构中辐射体的尺寸从中间到两边依次逐渐变小；所述辐射体为六边形贴片振子；每个所述线阵结构中相邻的辐射体通过馈线连接。

2.根据权利要求1所述的车载79GHz毫米波六边形串馈贴片天线，其特征在于，还包括：线阵结构中每个辐射体的宽度一致，各辐射体距离馈线中心位置从中间到两边依次逐渐变小。

3.根据权利要求2所述的车载79GHz毫米波六边形串馈贴片天线，其特征在于，还包括：线阵结构中每个辐射体的长度尺寸从中间到两边依次逐渐变小。

4.根据权利要求3所述的车载79GHz毫米波六边形串馈贴片天线，其特征在于，还包括：所述辐射体、所述馈线和匹配单元均设置在同一PCB板上，并采用刻蚀成形方式按照所述辐射体、所述馈线和匹配单元的外形刻蚀成型。

5.根据权利要求4所述的车载79GHz毫米波六边形串馈贴片天线，其特征在于，所述馈线为微带馈线。

6.根据权利要求5所述的车载79GHz毫米波六边形串馈贴片天线，其特征在于，还包括：所述微带馈线一端与匹配单元连接后，接入79GHz毫米波雷达的馈源。

7.根据权利要求6所述的车载79GHz毫米波六边形串馈贴片天线，其特征在于，还包括：所述馈源端的信号经过所述匹配单元进入线阵结构中，通过各个辐射体辐射信号或者接收信号。

8.根据权利要求1所述的车载79GHz毫米波六边形串馈贴片天线，其特征在于，所述六边形贴片振子属于微带贴片天线。

9.根据权利要求7所述的车载79GHz毫米波六边形串馈贴片天线，其特征在于，所述贴片天线由中间的矩形贴片，及设置于该矩形贴片左右两边的三角形贴片组成。

10.根据权利要求9所述的车载79GHz毫米波六边形串馈贴片天线，其特征在于，还包括：在所述矩形贴片的上下边沿处分别设置2个矩形缺口。

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