CN218160840U - 一种局部耦合的微带增强毫米波雷达天线 - Google Patents
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Abstract
本申请公开了一种局部耦合的微带增强毫米波雷达天线，包括介质基板；功率分配器，布置在所述介质基板上，所述功率分配器包括一信号输入端以及若干信号输出端；若干微带阵列，布置在所述介质基板上，所述若干微带阵列与所述若干信号输出端一一对应，每一所述微带阵列一端与对应的所述信号输出端连接，且微带阵列包括若干依次布置的微带阵子，所述若干微带阵子中部分相邻的所述微带阵子耦合为一体。本申请部分微带阵子局部耦合，在不影响天线工作频率的情况下，可以增强天线阵子辐射面积，从而增强辐射能力和增益；省略了一段或多段微带线，能够有效缩短天线长度，从而相应地节省基板板材，并有助于减小天线尺寸。
Description
技术领域
本申请属于天线技术领域，具体涉及一种局部耦合的微带增强毫米波雷达天线。
背景技术
76-81GHz毫米波雷达具有测速精度高，角度分辨率高，不受天气影响可全天候工作等优异性能，已经在自动驾驶和交通事件监控中有广泛应用。针对远距离探测需求，要求雷达增益大,雷达天线输出的水平角和仰视俯角小，角度分辨率高，进而能够提高天线远距离探测的精度。
传统76-81GHz毫米波雷达天线为了提高雷达天线增益，采用增加阵子数量的方式，但天线增益的增加和阵子数量的提高并不成比例，不合理的增加天线阵子的线性数量，会恶化天线辐射方向图，降低天线增益。持续增加阵子数量，还会造成天线面积过大，使得整体天线系统过大，成本增加。
发明内容
本申请的目的在于提供一种局部耦合的微带增强毫米波雷达天线，以解决现有技术中存在的采用增加阵子数量的方式提高雷达天线增益，但天线增益的增加和阵子数量的提高并不成比例，不合理的增加天线阵子的线性数量，会恶化天线辐射方向图，降低天线增益，持续增加阵子数量，还会造成天线面积过大，使得整体天线系统过大，成本增加。
为了实现上述目的，本申请采用的技术方案是：
提供了一种局部耦合的微带增强毫米波雷达天线，包括：
介质基板；
功率分配器，布置在所述介质基板上，所述功率分配器包括一信号输入端以及若干信号输出端；
若干微带阵列，布置在所述介质基板上，所述若干微带阵列与所述若干信号输出端一一对应，每一所述微带阵列一端与对应的所述信号输出端连接，且微带阵列包括若干依次布置的微带阵子，所述若干微带阵子中部分相邻的所述微带阵子耦合为一体。
在一个或多个实施方式中，所述若干微带阵子包括多个第一微带阵子以及至少两个相邻的第二微带阵子，相邻所述第一微带阵子之间以及所述第一微带阵子与所述第二微带阵子之间间隔设置并通过微带线连接，相邻所述第二微带阵子耦合为一体。
在一个或多个实施方式中，所述微带线的长度为天线波长的一半。
在一个或多个实施方式中，所述第二微带阵子位于靠近所述微带阵列背离所述功率分配器一端的一侧。
在一个或多个实施方式中，所述微带阵子为金属阵子，所述微带线的材质与所述微带阵子的材质相同。
在一个或多个实施方式中，所述微带阵子为长方形或正方形阵子，每一所述微带阵列的所述若干微带阵子的面积及排列位置符合切比雪夫算法。
在一个或多个实施方式中，所述介质基板的介电常数为2～6，介电损耗为0.01～0.001。
在一个或多个实施方式中，每一所述微带阵子包括6～16个所述微带阵子。
在一个或多个实施方式中，所述功率分配器包括2～64个所述信号输出端。
区别于现有技术，本申请的有益效果是：
本申请雷达天线的微带阵列的部分微带阵子局部耦合设置，能够在76-81GHz频率段下稳定工作，在不影响天线工作频率的情况下，可以增强天线阵子辐射面积，从而增强辐射能力和增益；
本申请雷达天线的微带阵列由于采用了局部耦合结构，省略了一段或多段微带线，能够有效缩短天线长度，从而相应地节省基板板材，并有助于减小天线尺寸。
附图说明
图1是本申请局部耦合的微带增强毫米波雷达天线一实施方式的结构示意图；
图2是本申请局部耦合的微带增强毫米波雷达天线一实施方式的天线工作谐振频率图；
图3是本申请局部耦合的微带增强毫米波雷达天线一实施方式的2维辐射方向和增益值图；
图4是本申请局部耦合的微带增强毫米波雷达天线一实施方式的水平和俯仰角辐射图。
具体实施方式
以下将结合附图所示的各实施方式对本申请进行详细描述。但该等实施方式并不限制本申请，本领域的普通技术人员根据该等实施方式所做出的结构、方法、或功能上的变换均包含在本申请的保护范围内。
如背景技术中所述，目前提高雷达天线增益的方法主要为增加阵子数量，但阵子数量的增加与天线增益的增加并不是成比例的。特别的，切比雪夫算法适用的阵子数量极限也仅为16个，继续不合理的增加天线阵子的线性数量，会恶化天线辐射方向图，降低天线增益。持续增加阵子数量，还会造成天线面积过大，使得整体天线系统过大，成本增加。
为了解决现有技术中天线增益的问题，申请人开发了一种局部耦合的微带增强毫米波雷达天线，该雷达天线无需增加阵子数量，即可在一定限度内提高天线增益，并且能够减小天线面积，降低成本。
具体地，请参阅图1，图1是本申请局部耦合的微带增强毫米波雷达天线一实施方式的结构示意图。
该雷达天线包括介质基板10，介质基板10可以采用PCB材质基板，在其他实施方式中介质基板10也可以采用其他材质。
介质基板10的介电常数可以为2～6，介电损耗可以为0.01～0.001。
介质基板10上布置有功率分配器20，功率分配器20包括一信号输入端201以及三个信号输出端202。
功率分配器20具体用于将经信号输入端201输入的功率平均分配为三份至三个信号输出端202。
介质基板10上还布置有三组间隔设置的微带阵列30，三组微带阵列30与三个信号输出端202一一对应，且每组微带阵列30的一端与对应的信号输出端202连接，另一端沿背离信号输出端202的方向延伸。
在其他实施方式中，微带阵列30也可以不沿直线延伸，例如微带阵列30可以为L形或者弧形，均能够实现本实施方式的效果。
微带阵列30包括若干个依次设置的微带阵子300，微带阵子300中部分相邻的微带阵子300耦合为一体。
具体地，微带阵子300包括多个第一微带阵子301以及两个相邻的第二微带阵子302，相邻第一微带阵子301之间以及第一微带阵子301与第二微带阵子302之间间隔设置并通过微带线303连接，相邻第二微带阵子302耦合为一体。
为了保证天线的信号传输的稳定性，微带线303的长度可以为天线波长的一半。
可以理解的，由于第二微带阵子302之间无间隙直接耦合为一体，能够在不影响天线工作频率的情况下，可以增强天线阵子辐射面积，从而增强辐射能力和增益。
同时，天线的整体长度由于微带阵子300局部耦合的原因得到了有效缩短，从而相应地节省基板板材，并有助于减小天线尺寸。
由于微带阵元之间的耦合可能会造成相邻微带阵元之间的干扰，为了减少这种干扰，本实施方式中可以将位于靠近微带阵列30背离功率分配器20一端的一侧。
为了保证微带阵子300的辐射能力，本实施方式中为微带阵子300可以为长方形或正方形阵子，位于同一微带阵列30的多个微带阵子300的面积可以基于切比雪夫算法计算得到。
当微带阵列30中的微带阵子300数量过多时，会降低天线增益，因此本实施方式中每一微带阵列30中的微带阵子300数量应当加以限定。具体地，在一个应用场景中，每一微带阵列30可以包括6～16个微带阵子300，从而保证天线增益效果。
可以理解的，本实施方式中功率分配器20的信号输出端202的数量可以不做限定，具体地，信号输出端202的数量可以根据实际工况由2～64之间任意选择。
对本实施方式的雷达天线进行检测，得到图2至4，图2是本申请局部耦合的微带增强毫米波雷达天线一实施方式的天线工作谐振频率图；图3是本申请局部耦合的微带增强毫米波雷达天线一实施方式的3维辐射方向和增益值图；图4是本申请局部耦合的微带增强毫米波雷达天线一实施方式的水平和俯仰角辐射图。
如图所示，本实施方式的雷达天线的工作频率保持在77.5GHZ，位于76-81GHz频率段，工作频率未受到影响，同时天线的增益达到20dBi，天线输出的水平角和仰视俯角小，能够满足远距离探测的需求。
本公开内容的上述描述被提供来使得本领域任何普通技术人员能够实现或者使用本公开内容。对于本领域普通技术人员来说，对本公开内容进行的各种修改是显而易见的，并且，也可以在不脱离本公开内容的保护范围的情况下，将本文所对应的一般性原理应用于其它变型。因此，本公开内容并不限于本文所描述的示例和设计，而是与符合本文公开的原理和新颖性特征的最广范围相一致。
Claims (9)
1.一种局部耦合的微带增强毫米波雷达天线，其特征在于，包括：
介质基板；
功率分配器，布置在所述介质基板上，所述功率分配器包括一信号输入端以及若干信号输出端；
若干微带阵列，布置在所述介质基板上，所述若干微带阵列与所述若干信号输出端一一对应，每一所述微带阵列一端与对应的所述信号输出端连接，且微带阵列包括若干依次布置的微带阵子，所述若干微带阵子中部分相邻的所述微带阵子耦合为一体。
2.根据权利要求1所述的微带增强毫米波雷达天线，其特征在于，所述若干微带阵子包括多个第一微带阵子以及至少两个相邻的第二微带阵子，相邻所述第一微带阵子之间以及所述第一微带阵子与所述第二微带阵子之间间隔设置并通过微带线连接，相邻所述第二微带阵子耦合为一体。
3.根据权利要求2所述的微带增强毫米波雷达天线，其特征在于，所述微带线的长度为天线波长的一半。
4.根据权利要求2所述的微带增强毫米波雷达天线，其特征在于，所述第二微带阵子位于靠近所述微带阵列背离所述功率分配器一端的一侧。
5.根据权利要求2所述的微带增强毫米波雷达天线，其特征在于，所述微带阵子为金属阵子，所述微带线的材质与所述微带阵子的材质相同。
6.根据权利要求1所述的微带增强毫米波雷达天线，其特征在于，所述微带阵子为长方形或正方形阵子，每一所述微带阵列的所述若干微带阵子的面积及排列位置符合切比雪夫算法。
7.根据权利要求1所述的微带增强毫米波雷达天线，其特征在于，所述介质基板的介电常数为2～6，介电损耗为0.01～0.001。
8.根据权利要求1所述的微带增强毫米波雷达天线，其特征在于，每一所述微带阵子包括6～16个所述微带阵子。
9.根据权利要求1所述的微带增强毫米波雷达天线，其特征在于，所述功率分配器包括2～64个所述信号输出端。
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