W波段汽車防撞雷達天線的製作方法
2023-12-04 03:48:41 1
本發明涉及天線技術領域，具體涉及一種W波段汽車防撞雷達天線。
背景技術：
汽車主動防撞控制技術的研究一直受到廣泛關注，汽車主動防撞控制系統等主動安全輔助裝置，可以明顯減少司機的負擔和判斷錯誤，對於提高交通安全，降低惡性交通事故發生率，減少生命財產損失起到重要作用。NHTSA(美國高速公路安全管理局)的研究結果表明，防撞報警系統可以使追尾碰撞事故平均減少51％，使因改變車道而引起的交通事故平均減少47％。
由於低頻譜的頻譜緊張，通信趨於向越來越高的頻率發展，目前K波段和W波段的電磁波已經成為汽車防撞雷達的主要趨勢。K波段的電磁信號雷達天線口徑很大，因此基本用於長途客運大巴士和貨櫃貨車上。然而在小轎車防撞雷達領域中，目前國內的W波段汽車防撞雷達天線的帶寬很窄，目標的距離解析度相對較低；同時天線的增益較低，導致目標反射回來的信號功率很低，不能被準確檢測和接收。
技術實現要素：
有鑑於此，本發明實施例提供W波段汽車防撞雷達天線，解決W波段汽車防撞雷達天線帶寬較窄導致的目標距離解析度相對較低的技術問題。
本發明實施例提供一種W波段汽車防撞雷達天線，包括：
介質基板，整體呈長方形；
天線單元，設置在所述介質基板的第一表面，包括至少兩個天線子單元；每個所述天線子單元包括多個並排的金屬天線貼片組；其中，所述金屬天線貼片組包括多個串聯在一起的金屬天線貼片；
饋電單元，設置在所述介質基板的第一表面，包括多個金屬饋電貼片；所述多個金屬饋電貼片形成至少兩個饋電子單元；所述饋電子單元與所述天線子單元一一對應；各個所述饋電子單元的一端與各個所述天線子單元對應連接，各個所述饋電子單元的另一端連接同一控制晶片。
優選的，還包括：
金屬地板，貼設在所述介質基板的第二表面上；其中，所述第二表面與所述第一表面相對。
優選的，所述天線單元包括第一天線子單元和第二天線子單元；
所述第一天線子單元包括M個並排的金屬天線貼片組，各個所述金屬天線貼片組與與所述第一天線子單元對應的饋電子單元連接；
所述第二天線子單元包括N個並排的金屬天線貼片組，各個所述金屬天線貼片組與與所述第二天線子單元對應的饋電子單元連接；
其中，M和N均為正整數，且M大於N。
優選的，所述天線單元還可以包括第三天線子單元；所述第三天線子單元的結構與所述第一天線子單元的結構相同；所述第一天線單元、所述第三天線子單元和所述第二天線單元依次並列設置在所述介質基板的第一表面上。
優選的，所述金屬天線貼片組中的各個金屬天線貼片長度相同但寬度不同；
各個所述金屬天線貼片沿長度方向排列，相鄰兩個所述金屬天線貼片之間通過第一微帶線連接在一起；
任意兩個相鄰的所述金屬天線貼片之間的距離相同；
各個所述金屬天線貼片組中的金屬天線貼片的數量相同。
優選的，由所述金屬天線貼片組的中部到所述金屬天線貼片組的兩端的方向上，所述金屬天線貼片的寬度依次減小。
優選的，在所述金屬天線貼片組中，最靠近所述饋電單元的所述金屬天線貼片的寬度最小。
優選的，所述第一微帶線的兩端與兩個所述金屬天線貼片邊緣的接觸位置為寬度方向上的中間位置。
優選的，所述第一天線子單元中的M個並排的金屬天線貼片組靠近所述饋電單元的一端，通過微帶線組連接在一起；
其中，所述第一微帶線組包括相互間隔設置的第二微帶線和第三微帶線；
所述第二微帶線的寬度大於所述第三微帶線的寬度。
優選的，所述金屬天線貼片組中，靠近所述饋電單元的所述金屬天線貼片通過第二微帶線組與所述第一微帶線組連接；
其中，所述第二微帶線組包括相互連接的第四微帶線和第五微帶線；
所述第四微帶線的另一端與靠近所述饋電單元的金屬天線貼片連接，所述第五微帶線的另一端與所述第二微帶線組連接；
所述第四微帶線的寬度大於所述第五微帶線的寬度。
採用上述技術方案，本發明至少可取得下述技術效果：各個所述天線子單元均包括多個並排的金屬天線貼片組，所述金屬天線貼片組包括多個串聯在一起的金屬天線貼片，而貼片天線具有比較寬的帶寬，從而能夠解決W波段汽車防撞雷達天線帶寬較窄導致的目標距離解析度相對較低的技術問題，提高目標距離解析度，且各個金屬天線貼片組組成陣列形成天線單元，採用特定的激勵幅度分布，能夠得到較高的天線增益。
附圖說明
為了更清楚地說明本發明實施例中的技術方案，下面將對本發明實施例描述中所需要使用的附圖作簡單的介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發明的一些實施例，對於本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動的前提下，還可以根據本發明實施例的內容和這些附圖獲得其他的附圖。
圖1是本實施例所述的W波段汽車防撞雷達天線的結構示意圖；
圖2是圖1中的局部放大圖；
圖3是本實施例所述的W波段汽車防撞雷達天線的反射係數曲線示意圖；
圖4是本實施例所述的W波段汽車防撞雷達天線的二維增益方向示意圖。
具體實施方式
提供以下參照附圖的描述來幫助全面理解由權利要求及其等同物限定的本公開的各種實施例。以下描述包括幫助理解的各種具體細節，但是這些細節將被視為僅是示例性的。因此，本領域普通技術人員將認識到，在不脫離本公開的範圍和精神的情況下，可對本文所述的各種實施例進行各種改變和修改。另外，為了清晰和簡潔，公知功能和構造的描述可被省略。
以下描述和權利要求書中所使用的術語和詞彙不限於文獻含義，而是僅由發明人用來使本公開能夠被清晰和一致地理解。因此，對於本領域技術人員而言應該明顯的是，提供以下對本公開的各種實施例的描述僅是為了示例性目的，而非限制由所附權利要求及其等同物限定的本公開的目的。
應該理解，除非上下文明確另外指示，否則單數形式也包括複數指代。因此，例如，對「組件表面」的引用包括對一個或更多個這樣的表面的引用。
圖1是本實施例所述的W波段汽車防撞雷達天線的結構示意圖。參考圖1，本實施例所述的W波段汽車防撞雷達天線可以包括介質基板100、天線單元(圖未標)和饋電單元(圖未標)。其中：
介質基板100，整體呈長方形。本實施例中，介質基板100可以採用羅傑斯板，但不限於此。
天線單元，設置在介質基板100的第一表面，包括至少兩個天線子單元。每個所述天線子單元包括多個並排的金屬天線貼片組240。其中，金屬天線貼片組240包括多個串聯在一起的金屬天線貼片。
饋電單元，設置在介質基板100的第一表面，包括多個金屬饋電貼片。所述多個金屬饋電貼片形成至少兩個饋電子單元。所述饋電子單元與所述天線子單元一一對應。各個所述饋電子單元的一端與各個所述天線子單元對應連接，各個所述饋電子單元的另一端連接同一控制晶片。
上述W波段汽車防撞雷達天線，各個所述天線子單元均包括多個並排的金屬天線貼片組240，所述金屬天線貼片組240包括多個串聯在一起的金屬天線貼片，而貼片天線具有比較寬的帶寬，能夠提高目標距離解析度，且各個金屬天線貼片組240組成陣列形成天線單元，採用特定的激勵幅度分布，能夠得到較高的天線增益。
一個實施例中，參見圖1和圖2，所述天線單元可以包括第一天線子單元210和第二天線子單元230。所述第一天線子單元210包括M個並排的金屬天線貼片組240，各個所述金屬天線貼片組240與與所述第一天線子單元210對應的饋電子單元連接。所述第二天線子單元230包括N個並排的金屬天線貼片組240，各個所述金屬天線貼片組240與與所述第二天線子單元230對應的饋電子單元連接。其中，M和N均為正整數，且M大於N。例如，M可以取值為8，N可以取值為4，但並不以此為限。M取值為8時，所述第一天線子單元210包括8個並排的金屬天線貼片組240，8個並排的金屬天線貼片組240靠近所述饋電單元的一端連接在一起，然後與對應的饋電單元連接。N取值為4時，所述第二天線子單元230包括4個並排的金屬天線貼片組240，4個並排的金屬天線貼片組240靠近所述饋電單元的一端連接在一起，然後與對應的饋電單元連接。
本實施例中，所述饋電單元對應包括第一饋電子單元301和第二饋電子單元303。所述第一天線子單元210的各個所述金屬天線貼片組240與第一饋電子單元301連接。所述第二天線子單元230的各個所述金屬天線貼片組240與第二饋電子單元303連接。
進一步的，參見圖1，所述天線單元還可以包括第三天線子單元220。所述第三天線子單元220的結構可以與所述第一天線子單元210的結構相同。所述第一天線單元210、所述第三天線子單元220和所述第二天線單元230依次並列設置在所述介質基板100的第一表面上。
本實施例中，天線單元採用雙套天線的探測方式，第一天線子單元301和第三天線子單元302均包括8個並排的金屬天線貼片組240，以達到較高的天線增益和相對較大的主瓣功率強度。第二天線子單元303包括4個並排的金屬天線貼片組240。相對於第一天線子單元301和第三天線子單元302，第二天線子單元303的主瓣上的功率強度相比副瓣的功率強度差別不是特別高。因此，第一天線子單元210和第三天線子單元230具有較高的方向性，主瓣方向上的增益與副瓣方向上的增益的比值相對較大，輻射區域相對較窄。第二天線子單元230的方向性相對較低，副瓣電平相對較高，輻射區域相對較寬，具有較寬的探測區域。
其中，第一天線子單元301和第三天線子單元302可以用於探測本車道或本車道正前方的區域。第二天線子單元303可以用於掃描車前方大範圍的區域，比如相鄰車道、彎道上行駛的車輛以及公路護欄等，防止第一天線子單元301和第三天線子單元302探測不到的探測盲區，在小的虛警概率和大的探測面積之間求得平衡。同時第一天線子單元301、第二天線子單元303和第三天線子單元302通過所述饋電單元連接到同一塊晶片上，由同一塊晶片同時對三個天線子單元進行饋電，並同時完成對發射、接收信號的處理，能夠大大減小晶片的數量和成本。
具體的，第三天線子單元220可以包括M個並排的金屬天線貼片組240，各個所述金屬天線貼片組240與與所述第三天線子單元220對應的饋電子單元連接。對應的，所述饋電單元還可以包括第三饋電子單元302。所述第三天線子單元220的各個所述金屬天線貼片組240與第三饋電子單元302連接。
優選的，參見圖1和圖2，所述金屬天線貼片組240中的各個金屬天線貼片的長度相同但寬度不同。各個所述金屬天線貼片沿長度方向排列，相鄰兩個所述金屬天線貼片之間通過第一微帶線401連接在一起。任意兩個相鄰的所述金屬天線貼片之間的距離相同。各個所述金屬天線貼片組204中的金屬天線貼片的數量相同。各個天線子單元的長度相同，保證各個天線子單元諧振在同一個頻率左右；所述金屬天線貼片的寬度不同是為了保證每個所述金屬天線貼片的輻射方向遠場大致在同一個最大方向上。
以下以所述金屬天線貼片組240包括十個金屬天線貼片為例進行說明，但並不以此為限。參見圖1，所述金屬天線貼片組240包括第一金屬天線貼片201、第二金屬天線貼片202、第三金屬天線貼片203、第四金屬天線貼片204、第五金屬天線貼片205、第六金屬天線貼片206、第七金屬天線貼片207、第八金屬天線貼片208、第九金屬天線貼片209和第十金屬天線貼片2010。十個金屬天線貼片的長度相同，但寬度不全相同或全不相同。十個金屬天線貼片沿長度方向排列，相鄰兩個金屬天線貼片之間通過第一微帶線401連接在一起。且任意兩個相鄰的金屬天線貼片之間的距離相同。也即，連接任意兩個相鄰的金屬天線貼片的第一微帶線401的長度相同。
優選的，所述第一微帶線401的兩端與兩個所述金屬天線貼片邊緣的接觸位置為兩個所述金屬天線貼片寬度方向上的中間位置。參見圖1，以第一金屬天線貼片201和第二金屬天線貼片202為例進行說明，但並不以此為限。連接第一金屬天線貼片201和第二金屬天線貼片202的第一微帶線401的兩端，分別與第一金屬天線貼片201和第二金屬天線貼片202寬度方向上的中間位置。
進一步的，由所述金屬天線貼片組240的中部到所述金屬天線貼片組240的兩端的方向上，所述金屬天線貼片的寬度依次減小。具體的，參見圖1，第五金屬天線貼片205、第四金屬天線貼片204、第三金屬天線貼片203、第二金屬天線貼片202和第一金屬天線貼片201的寬度依次減小。第六金屬天線貼片206、第七金屬天線貼片207、第八金屬天線貼片208、第九金屬天線貼片209和第十金屬天線貼片2010的寬度依次減小。
較佳的，在所述金屬天線貼片組240中，最靠近所述饋電單元的所述金屬天線貼片的寬度最小。具體的，參見圖1，第一金屬天線貼片201的寬度小於第二金屬天線貼片202至第十金屬天線貼片2010中任一金屬天線貼片的寬度。
參見圖1和圖2，一個實施例中，各個天線子單元中的金屬天線貼片組靠近所述饋電單元的一端，通過第一微帶線組(圖未標)連接在一起。其中，所述第一微帶線組包括相互間隔設置的第二微帶線402和第三微帶線403。所述第二微帶線402的寬度大於所述第三微帶線403的寬度。
具體的，第一天線子單元210中的各個金屬天線貼片組240靠近第一饋電子單元301的一端，通過所述第一微帶線組連接在一起。第二天線子單元230中的各個金屬天線貼片組240靠近第二饋電子單元303的一端，通過所述第一微帶線組連接在一起。第三天線子單元220中的各個金屬天線貼片組240靠近第三饋電子單元302的一端，通過所述第一微帶線組連接在一起。
可以理解的，將所述第一微帶線組設置成相互間隔設置的不同寬度的第二微帶線402和第三微帶線403，能夠起到阻抗匹配的作用，調節由饋電單元輸入到天線單元的能量。
進一步的，參見圖1和圖2，在所述金屬天線貼片組240中，靠近所述饋電單元的所述金屬天線貼片通過第二微帶線組(圖未標)與所述第一微帶線組連接。其中，所述第二微帶線組可以包括相互連接的第四微帶線404和第五微帶線405。所述第四微帶線404的另一端與靠近所述饋電單元的金屬天線貼片連接。所述第五微帶線405的另一端與所述第二微帶線組連接。且所述第四微帶線404的寬度大於所述第五微帶線405的寬度。例如，第一金屬天線貼片201可以通過第四微帶線404和第五微帶線405與第一微帶線組連接。
作為一種可實施方式，所述饋電單元可以包括直線型的金屬饋電貼片和弧線型的金屬饋電貼片。例如，直線型的金屬饋電貼片整體可以呈長方形，弧線型的金屬饋電貼片整體可以呈扇形，但並不以此為限。可以理解的，通過直線型的金屬饋電貼片和弧線型的金屬饋電貼片的相互組接配合，形成所述饋電單元。例如，第一饋電子單元301可以包括直線型的金屬饋電貼片和弧線型的金屬饋電貼片。直線型的金屬饋電貼片和弧線型的金屬饋電貼片相互組接配合，形成第一饋電子單元301。
參見圖1，第一饋電子單元301由第一天線子單元210橫向(也即第一微帶線組)的中心位置經L型連接至A，第三饋電子單元302由第三天線子單元220橫向的中心位置經C型連接至A，第二饋電子單元303由第二天線子單元230橫向的中心位置經倒L型微帶線連接至A。
本實施例中，饋電網絡採用1/4波長阻抗變換的方式進行饋電，使各個饋電子單元的埠可以以任意功率比值進行饋電。
另外，天線系統選擇收發合置的方案，為解決收發天線合置存在的時間盲區，可以在接收機和發射機之間添加環行器。
進一步的，所述W波段汽車防撞雷達天線還可以包括金屬地板。所述金屬地板，貼設在所述介質基板100的第二表面上。其中，所述第二表面與所述第一表面相對。所述金屬地板區域可以布局其它元器件或電路。
本實施例中，所述天線單元的尺寸可以大概為67mm*27mm，所述饋電單元的尺寸可以大概為52mm*17mm，所述天線單元和所述饋電單元布列在一個尺寸大概為82mm*56mm的長方形介質基板100上，所述天線單元和所述饋電單元整體位於介質基板100的中心位置，上下左右各預留約7.5mm的區域。
參見圖3，橫坐標為頻率，單位為GHz；縱坐標為反射係數，單位為dB。從圖3中可知，在應用需要的W頻段的某個頻率點左右，本發明實施例的W波段汽車防撞雷達天線的反射係數在-12dB以下的帶寬有1GHz左右，而帶寬相對越寬，目標的距離解析度就相應的更高。並且反射係數的最小值達到了-24dB，天線的增益相對越高，雷達的作用距離就越遠。
參見圖4，橫坐標為角度，單位為GHz；縱坐標為增益，單位為dB。從圖4中可以看出本發明實施例的W波段汽車防撞雷達天線的主瓣輻射強度比副瓣輻射強度高20dB左右，天線的副瓣電平越低，方向性就越好，虛警概率就越低。因此，本發明實施例的W波段汽車防撞雷達天線在如此小的口徑下能夠達到很高的增益、較寬的帶寬和較低的旁瓣電平。
上述W波段汽車防撞雷達天線，各個所述天線子單元均包括多個並排的金屬天線貼片組240，所述金屬天線貼片組240包括多個串聯在一起的金屬天線貼片，而貼片天線具有比較寬的帶寬，能夠提高目標距離解析度，且各個金屬天線貼片組240組成陣列形成天線單元，採用特定的激勵幅度分布，能夠得到較高的天線增益；而且天線的副瓣電平較低，方向性較好，虛警概率較低；由於天線的口徑較小，使得該防撞雷達天下的體積較小，能夠安裝在更小型的車輛上。
應該注意的是，在本專利的描述中，需要理解的是，術語「中心」、「縱向」「橫向」、「上表面」、「下表面」、「左」、「右」、「豎直」，「水平」、「頂」、「底」、「內」、「外」等指示方位或位置關係為基於附圖所示的方位或位置關係，只是為了便於描述本發明，而不是指示或暗示所指的裝置或原件必須具有特定的方位、以特定的方位構造及操作，因此不能理解為本發明的限制。
除非另有明確的規定和限定，術語「相連」、「連接」應做廣義理解，例如，可以固定連接，也可以是可拆卸連接，或一體地連接；可以是機械連接，也可以是電連接；可以是直接連接，也可以是通過中間媒質間接連接，還可以是兩元件內部的連通。術語「金屬天線貼片」、「金屬饋電貼片」也應當做廣義理解，例如，在實際的應用場景中，金屬天線貼片可以是金屬條也可以是金屬塊，金屬條也有可能僅僅是一片很薄的金屬片。對於術語「金屬天線貼片」、「金屬饋電貼片」的實際實現形式應當在具體的應用場景中具體理解。因此，對於本領域的普通技術人員而言，可以根據具體情況理解上述術語在本專利中的具體含義。
儘管已參照本公開的各種實施例示出並描述了本公開，但是本領域技術人員將理解，在不脫離由所附權利要求及其等同物限定的本公開的精神和範圍的情況下，可對其進行形式和細節上的各種改變。