CN218275068U - 毫米波天线结构、雷达设备及车辆 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种毫米波天线结构、雷达设备及车辆。所述毫米波天线结构包括第一金属层、第二金属层、以及位于所述第一金属层和第二金属层之间的介质层；其中，所述第一金属层包括多个天线组件以及与所述多个天线组件一一对应连接的多个馈线，每个所述天线组件包括两个子天线，所述两个子天线构成差分天线对，并且所述两个子天线相对于同一轴线对称设置。本实用新型采用由两个子天线构成的差分天线对，从而天线可直接通过差分馈线，与芯片输出差分端口直接连接，无需“双端‑单端巴伦转换器”。

Description

毫米波天线结构、雷达设备及车辆

技术领域

本实用新型涉及车载雷达技术领域，尤其涉及一种毫米波天线结构、雷达设备及车辆。

背景技术

微带天线由于重量轻、体积小、低剖面、平面结构易于和集成电路兼容等优点，被广泛应用于雷达和通信领域中。在车载毫米波雷达领域里，微带天线往往通过50欧姆单馈线与射频收发芯片对应端口连接，完成雷达信号的接收和发射。

微带天线的发展为射频前端的集成提供了有效的解决方案。近几年来，对于车载毫米波雷达平台，射频前端中越来广泛使用差分系统。这是由于差分系统具有线性度高、抗干扰性能强、动态范围大且抑制谐波的优点。但传统的微带天线通常采用单端口的设计方案，若将传统单端口天线应用于差分系统中，需要连接额外的平衡非平衡转换器，即巴伦或者反相功率分配器，来实现单端信号到差分信号之间的转换。但是，巴伦或反相功率分配器会给收发系统带来不必要的损耗，影响了信号的传输效率，同时也不利于天线的排布与集成。因此，需要设计一种适用于车载毫米波雷达平台的差分双端口输入微带天线，可直接与差分电路连接，避免巴伦的使用，进一步提高射频前端的集成度。(现阶段的差分天线通常采用双层或多层板材间的馈电形式，对于毫米波雷达频段，工艺实现难度大，不利于量产)。

实用新型内容

本实用新型实施例提供一种毫米波天线结构、雷达设备及车辆，以有效解决目前芯片系统级芯片封装结构中非滤波器芯片与基板存在空腔，容易导致非滤波器芯片与基板连接的焊接点开裂等质量问题、长期可靠性问题。

根据本实用新型的一方面，本实用新型提供一种毫米波天线结构，所述毫米波天线结构包括第一金属层、第二金属层、以及位于所述第一金属层和第二金属层之间的介质层；其中，所述第一金属层包括多个天线组件以及与所述多个天线组件一一对应连接的多个馈线，每个所述天线组件包括两个子天线，所述两个子天线构成差分天线对，并且所述两个子天线相对于同一轴线对称设置。

进一步地，每个所述馈线包括第一子馈线以及第二子馈线，所述第一子馈线以及第二子馈线分别与对应的天线组件中的所述两个子天线电连接，并且所述毫米波天线结构还包括位于所述第一金属层上的射频前端处理电路，所述第一金属层上还设有与所述多个馈线一一对应的多个差分接口，其中，每个所述差分接口包括第一导电通路和第二导电通路，所述第一导电通路和所述第二导电通路的一端与所述射频前端处理电路电连接，所述第一导电通路和所述第二导电通路的另一端分别与对应的馈线的所述第一子馈线以及第二子馈线电连接。

进一步地，所述多个天线组件以阵列或者并排的方式分布。

进一步地，每个所述子天线包括相对的第一侧和第二侧，并且同一天线组件中的两个子天线的所述第二侧位于同一轴线两侧并且相对设置。

进一步地，每个所述子天线的所述第一侧的轮廓呈凹凸状。

进一步地，每个所述子天线的所述第二侧的轮廓呈直线型。

进一步地，每个所述子天线均是微带贴片天线。

进一步地，所述毫米波天线结构的视场角中的方位维角度大于150度，并且所述毫米波天线结构的视场角中的俯仰维角度大于40度。

根据本实用新型的另一方面，本实用新型提供一种雷达设备，所述雷达设备包括本实用新型任一实施例所述的毫米波天线结构。

根据本实用新型的另一方面，本实用新型提供一种车辆，所述车辆包括本实用新型任一实施例所述的雷达设备。

本实用新型采用由两个子天线构成的差分天线对，从而天线可直接通过差分馈线，与芯片输出差分端口直接连接，无需“双端-单端巴伦转换器”。

附图说明

下面结合附图，通过对本实用新型的具体实施方式详细描述，将使本实用新型的技术方案及其它有益效果显而易见。

图1为本实用新型实施例提供的毫米波天线结构的侧面示意图。

图2为本实用新型实施例提供的子天线的结构示意图。

图3为本实用新型实施例提供的毫米波天线结构的俯视图。

图4为本实用新型实施例提供的毫米波天线结构的方位面和俯仰面增益图。

图5为本实用新型实施例提供的毫米波天线结构的-10dB带宽图。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型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实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域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，都属于本实用新型保护的范围。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接或可以相互通讯；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

图1是本实用新型实施例一提供的毫米波天线结构的结构示意图。所述毫米波天线结构包括：第一金属层20、第二金属层30以及介质层10。

所述第一金属层20和第二金属层30之间设置介质层10，所述第一金属层20包括多个天线组件210以及与所述多个天线组件210一一对应连接的多个馈线220，每个所述天线组件210包括两个子天线(例如图2中左侧子天线211 和右侧子天线212)，所述两个子天线构成差分天线对，并且所述两个子天线相对于同一轴线对称设置。

结合参阅图3，每个所述馈线220包括第一子馈线221以及第二子馈线222，所述第一子馈线221以及第二子馈线222分别与对应的天线组件210中的所述两个子天线电连接。示例性地，第一子馈线221和第二子馈线222均沿着预设路径并排形成，不同的馈线220之间第一子馈线221和第二子馈线222的预设路径可以相同或不同，同一个馈线220中的第一子馈线221和第二子馈线222 长度相同，不同馈线220中的第一子馈线221和第二子馈线222的长度可以相同或不同。

示例性地，所述毫米波天线结构还包括位于所述第一金属层20上的射频前端处理电路50，所述射频前端处理电路50通过焊球焊接在所述第一金属层20 上，所述射射频前端处理电路50包括有的射频前端器件，例如功分器、信号放大器等。

示例性地，所述第一金属层20上还设有与所述多个馈线220一一对应的多个差分接口40，其中，每个所述差分接口40包括第一导电通路和第二导电通路，所述第一导电通路和所述第二导电通路的一端与所述射频前端处理电路50 电连接，所述第一导电通路和所述第二导电通路的另一端分别与对应的馈线 220的所述第一子馈线221以及第二子馈线222电连接。在一些实施例中，差分接口40可以焊接在所述射频前端处理电路50的两侧。

在本实施例中，包括三个发射天线组件210和四个接收天线组件210，相应的在射频前端处理电路50的一侧对应的设置三个用于输出的差分接口40，在射频前端处理电路50的另一侧设置四个用于输入的差分接口40。

结合参阅图2，所述多个天线组件210以阵列或者并排的方式分布。每个所述子天线包括相对的第一侧和第二侧，并且同一天线组件210中的两个子天线的所述第二侧位于同一轴线两侧并且相对设置。图2中示出了一种子天线的设置方式，假设子天线的第二侧为天线的背面，可以理解为两个子天线背靠背的设置，在介质层10上，差分天线对以子天线的第一侧朝外，子天线的第二侧朝内。

示例性地，每个所述子天线的所述第一侧的轮廓呈凹凸状。每个所述子天线的所述第二侧的轮廓呈直线型。每个所述子天线均是微带贴片天线，子天线的宽度为预设值。

结合参阅图4和图5，所述毫米波天线结构的视场角中的方位维角度大于 150度，并且所述毫米波天线结构的视场角中的俯仰维角度大于40度。在一些实施例中，毫米波天线结构方位面增益大于0dB的角度可覆盖范围为178°，俯仰面增益大于0dB角度覆盖范围50°，-10dB带宽1.5GHz，适用于宽FOV 短程毫米波雷达。且该毫米波天线结构可直接通过馈线220，与射频前端处理电路50直接连接，无需“双端-单端巴伦转换器”。

本实用新型采用由两个子天线构成的差分天线对，从而天线可直接通过差分馈线220，与芯片输出差分端口直接连接，无需“双端-单端巴伦转换器”。

本实用新型提供一种雷达设备，所述雷达设备包括本实用新型任一实施例所述的毫米波天线结构。

本实用新型提供一种车辆，所述车辆包括本实用新型任一实施例所述的雷达设备。

本文中应用了具体个例对本实用新型的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本实用新型的方法及其核心思想；同时，对于本领域的技术人员，依据本实用新型的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本实用新型的限制。

Claims (10)

1.一种毫米波天线结构，其特征在于，所述毫米波天线结构包括第一金属层、第二金属层、以及位于所述第一金属层和第二金属层之间的介质层；

其中，所述第一金属层包括多个天线组件以及与所述多个天线组件一一对应连接的多个馈线，每个所述天线组件包括两个子天线，所述两个子天线构成差分天线对，并且所述两个子天线相对于同一轴线对称设置。

2.根据权利要求1所述的毫米波天线结构，其特征在于，每个所述馈线包括第一子馈线以及第二子馈线，所述第一子馈线以及第二子馈线分别与对应的天线组件中的所述两个子天线电连接，并且所述毫米波天线结构还包括位于所述第一金属层上的射频前端处理电路，所述第一金属层上还设有与所述多个馈线一一对应的多个差分接口，其中，每个所述差分接口包括第一导电通路和第二导电通路，所述第一导电通路和所述第二导电通路的一端与所述射频前端处理电路电连接，所述第一导电通路和所述第二导电通路的另一端分别与对应的馈线的所述第一子馈线以及第二子馈线电连接。

3.根据权利要求2所述的毫米波天线结构，其特征在于，所述多个天线组件以阵列或者并排的方式分布。

4.根据权利要求3所述的毫米波天线结构，其特征在于，每个所述子天线包括相对的第一侧和第二侧，并且同一天线组件中的两个子天线的所述第二侧位于同一轴线两侧并且相对设置。

5.根据权利要求4所述的毫米波天线结构，其特征在于，每个所述子天线的所述第一侧的轮廓呈凹凸状。

6.根据权利要求5所述的毫米波天线结构，其特征在于，每个所述子天线的所述第二侧的轮廓呈直线型。

7.根据权利要求1-6中任一项所述的毫米波天线结构，其特征在于，每个所述子天线均是微带贴片天线。

8.根据权利要求7所述的毫米波天线结构，其特征在于，所述毫米波天线结构的视场角中的方位维角度大于150度，并且所述毫米波天线结构的视场角中的俯仰维角度大于40度。

9.一种雷达设备，其特征在于，所述雷达设备包括如权利要求1-8中任一项所述的毫米波天线结构。

10.一种车辆，其特征在于，所述车辆包括如权利要求9中所述的雷达设备。

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