本實用新型屬于微帶天線
技術(shù)領(lǐng)域：
，具體涉及一種毫米波汽車雷達系統(tǒng)微帶陣列天線，可適用于多種類型的雷達天線，特別適用于汽車雷達系統(tǒng)低剖面低成本的應用場景。
背景技術(shù)：
：隨著人們生活水平的不斷提高，我國機動車輛的保有量日益增加。然而，關(guān)于交通事故的報道也屢見不鮮，尤其是在惡劣的天氣情況下。毫米波工作頻率高、波長短，并且對天氣情況不敏感，可以在極端惡劣的天氣情況下工作。天線是通信、雷達等系統(tǒng)中的重要器件。毫米波微帶陣列天線因其具有低剖面、低成本、體積小和易加工等特點，在汽車雷達系統(tǒng)中得到了廣泛的應用。為了在遠距離的情況下找到目標，汽車雷達系統(tǒng)天線要求具有高效率、高增益的性能。但是，隨著頻率的增高，微帶線的損耗也隨之增大，因此天線的效率降低。為了提高天線的輻射效率，一方面可以降低天線介質(zhì)基板的相對介電常數(shù)；另一方面可以簡化饋電網(wǎng)絡(luò)。采用串聯(lián)饋電的方式可以減小饋電損耗，但是往往也會導致天線副瓣電平升高，一般行波陣列天線的副瓣電平為-10dB左右。為了降低天線波束的副瓣電平，可以采用幅度加權(quán)的方法，主要方法有：1、二項式加權(quán)法；2、切比雪夫加權(quán)法；3、泰勒分布加權(quán)法等等。改變天線各單元輻射大小的主要方式有：1、改變天線各陣元激勵電流的大小；2、改變天線本身的尺寸大小。技術(shù)實現(xiàn)要素：有鑒于此，本實用新型提供了一種毫米波汽車雷達系統(tǒng)微帶陣列天線，能夠解決毫米波微帶天線饋電損耗大、效率較低、副瓣較大以及和其他同頻段雷達的干擾問題。實現(xiàn)本實用新型的技術(shù)方案如下：一種毫米波汽車雷達系統(tǒng)微帶陣列天線，包括微帶饋線、波導微帶過渡、介質(zhì)板、金屬地板、波導和1*n個輻射貼片陣元，其中，36≤n≤72，所述輻射貼片陣元、微帶饋線和波導微帶過渡貼附在介質(zhì)板的上表面，金屬地板貼附在介質(zhì)板的下表面，波導與微帶饋線通過波導微帶過渡連接；所述微帶饋線分別與每一個輻射貼片陣元的一個角直接連接；每一個輻射貼片陣元長度方向的對稱線與微帶饋線所成夾角為45°；輻射貼片陣元相錯分布在微帶饋線的左右兩側(cè)，相鄰相錯分布的兩個輻射貼片陣元的間距為半個波導波長，輻射貼片陣元的貼片長度均為半個工作波長，位于微帶饋線兩端的輻射貼片陣元的貼片寬度小，位于微帶饋線中間的輻射貼片陣元的貼片寬度大，從小到大的寬度尺寸分布符合泰勒分布加權(quán)。進一步地，所述微帶陣列天線還包括背板，背板為金屬材質(zhì)，背板的長度和寬度尺寸與介質(zhì)板一致，背板固定在金屬地板下方。進一步地，所述介質(zhì)板為絕緣介質(zhì)板。有益效果：(1)本實用新型采用串聯(lián)饋電的方式，使用一根微帶饋線分別與每一個輻射貼片陣元的一個角直接相連接的方式饋電，省去了功分器和阻抗變換器等復雜的饋電網(wǎng)絡(luò)，從而減小了饋線的損耗，提高了天線效率。(2)本實用新型方案中輻射貼片陣元傾斜45°，相錯分布在微帶饋線的兩側(cè)，實現(xiàn)了45°極化，能夠減小外界同頻段天線的耦合干擾。(3)本實用新型方案中輻射貼片陣元的貼片寬度符合泰勒分布加權(quán)，使得微帶陣列天線能夠獲得更低的副瓣電平。(4)本實用新型方案中的背板能夠固定微帶陣列天線，使微帶陣列天線的結(jié)構(gòu)更加堅固穩(wěn)定。附圖說明圖1為本實用新型單陣列天線側(cè)面示意圖。圖2為本實用新型單陣列天線正面示意圖。圖3為本實用新型波導微帶過渡結(jié)構(gòu)示意圖。圖4為本實用新型兩陣列微帶陣列天線示意圖。圖5為本實用新型微帶陣列天線駐波仿真結(jié)果。圖6(a)為本實用新型微帶陣列天線77GHz水平面歸一化方向圖仿真結(jié)果。圖6(b)為本實用新型微帶陣列天線77GHz俯仰面歸一化方向圖仿真結(jié)果。其中，1-輻射貼片陣元，2-介質(zhì)板，3-金屬地板，4-背板，5-波導微帶過渡，6-微帶饋線，7-匹配貼片，8-波導，9-金屬化過孔，10-功分器。圖7為天線干擾示意圖。具體實施方式下面結(jié)合附圖并舉實施例，對本實用新型進行詳細描述。本實用新型提供了一種工作在77GHz頻段的毫米波汽車雷達系統(tǒng)微帶陣列天線，包括微帶饋線6、波導微帶過渡5、介質(zhì)板2、金屬地板3、波導8和1*n個輻射貼片陣元1，其中，36≤n≤72，所述輻射貼片陣元1、微帶饋線6和波導微帶過渡5貼附在介質(zhì)板2的上表面，金屬地板3貼附在介質(zhì)板2的下表面，波導8與微帶饋線6通過波導微帶過渡5連接；輻射貼片陣元1、微帶饋線6和金屬地板3都為銅片，介質(zhì)板2為絕緣介質(zhì)板。所述微帶陣列天線還包括背板4，背板4為金屬材質(zhì)，背板4的長度和寬度尺寸與介質(zhì)板2一致，背板4固定在金屬地板3下方。圖1和圖2為微帶陣列天線結(jié)構(gòu)示意圖，圖3為波導微帶過渡結(jié)構(gòu)示意圖，所述天線采用一根微帶饋線6串聯(lián)饋電，微帶饋線6的線寬為0.25mm，微帶饋線6的一端為WR12標準波導8饋電。所述微帶饋線6分別與每一個輻射貼片陣元1的一個角直接相連接；每一個輻射貼片陣元1長度方向的對稱線與微帶饋線6所成夾角為45°。輻射貼片陣元1相錯分布在微帶饋線6的左右兩側(cè)，相鄰相錯分布的兩個輻射貼片陣元1的間距為半個波導波長，因此各陣元的輻射場同相疊加，波束指向與天線陣面法線相同。輻射貼片陣元1的貼片長度均為半個工作波長，位于微帶饋線6兩端的輻射貼片陣元1的貼片寬度小，位于微帶饋線6中間的輻射貼片陣元1的貼片寬度大，從小到大的寬度尺寸分布符合泰勒分布加權(quán)。天線的一端采用WR12標準波導微帶線過渡饋電，屬于行波陣列天線。由于泰勒分布陣列天線輻射方向圖的副瓣電平只有在靠近主波束的某區(qū)域內(nèi)接近相等，并且相對于其他加權(quán)函數(shù)，采用泰勒加權(quán)可以在相同的副瓣電平要求下，實現(xiàn)相對更窄的波束寬度、更高的增益和更高的效率，因此本實用新型采用泰勒分布加權(quán)法。本實用新型采用-20dB的泰勒分布幅度加權(quán)，天線陣列從左到右各陣元的幅度歸一化比值如表1所示。天線陣元幅度大小采用泰勒加權(quán)法，通過控制天線陣元矩形貼片的寬度來實現(xiàn)。表1輻射貼片陣元1幅度比本實用新型作為汽車雷達天線中的子陣，可以單獨工作，也可以組陣工作，例如，二元陣列，它相比單子陣，可以獲得更高的增益，能夠應用在要求更高增益的場合下。參考布局和組成，如圖4所示。由圖4可以看出，二元陣列由單根子陣、一分二功分器10和波導微帶轉(zhuǎn)換器組成。二元陣的估算結(jié)果如下：二元陣列增益(dB)波束寬度(°)副瓣電平(dB)水平面21.7834-14.97俯仰面21.785.1-16.94以單根子陣天線為例，下面結(jié)合附圖對本實用新型的具體實施方案進行清楚、完整的描述，但是本實用新型不僅限于所描述的實施例。圖7是兩天線的干擾示意圖，天線A和天線B的放置方式如圖7所示，天線各自為45°極化，相對方向極化垂直，可以避免相互干擾。本實例中的高效率毫米波汽車雷達系統(tǒng)微帶陣列天線由天線輻射陣列和波導微帶過渡5兩部分組成，其結(jié)構(gòu)參數(shù)的單位都為mm。本實用新型介質(zhì)板2的相對介電常數(shù)εγ＝3，介質(zhì)板2厚度為0.127mm的Rogers3003。天線貼片和金屬地板3的金屬膜厚度為0.05mm。介質(zhì)板2大小為10mm*53.5mm，微帶饋線6的寬度為0.25mm，微帶天線單元間距d＝1.22mm，微帶天線陣元的長度為L，陣元寬度為W，其中L約為二分之波長，微帶天線的寬度W尺寸不相同，符合泰勒分布加權(quán)，其大小在0.09mm～0.25mm之間。微帶天線陣元貼片傾斜45°，其一個角直接與微帶饋線6相連。圖3為天線波導微帶過渡5部分，本實用新型采用WR12標準波導。仿真測試結(jié)果如下：圖5為高效率毫米波汽車雷達系統(tǒng)微帶陣列天線S11的仿真結(jié)果，由圖可知，在75.6GHz～79.1GHz的頻帶范圍內(nèi)，S11≤-10dB，輸入阻抗的帶寬為3.5GHz。圖6(a)和圖6(b)給出了天線在77GHz處的水平面和方位面的歸一化方向圖，可以看出，水平面波束寬度為68°，副瓣電平為-25dB；俯仰面波束寬度為5.2°，副瓣電平為-16.95dB。天線增益為19.02dB，天線仿真效率為88.46﹪。從上述仿真結(jié)果可以看出：俯仰面副瓣電平的仿真結(jié)果為-16.95dB和泰勒分布幅度加權(quán)的理論值-20dB有一些差距，主要原因是一方面微帶饋線傳輸損耗的影響；另一方面天線陣元貼片寬度W雖然是按公式計算的，但是天線陣元之間存在相互耦合，也會對天線方向圖有影響。綜上所述，以上僅為本實用新型的較佳實施例而已，并非用于限定本實用新型的保護范圍。凡在本實用新型的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本實用新型的保護范圍之內(nèi)。當前第1頁1 2 3