一种波束赋形天线的设计方法及雷达天线技术

本申请属于天线技术领域，提供了一种波束赋形天线的设计方法及雷达天线，首先根据天线的工作频率以及介质基板的材料参数确定辐射单元的初始尺寸以及介质波长，根据所述介质波长确定相邻所述辐射单元的间距，并将多个所述辐射单元串联，以形成单元线阵天线，然后通过对多个所述初始尺寸进行加权处理，以得到多个加权尺寸，在所述单元线阵天线的一端设置一阻抗变换段，对所述单元线阵天线的阻抗值进行调节，建立面阵天线模型，对多个所述单元线阵天线的电流幅度分布比及电流激励相位进行调节，从而在不增加外部微波结构的情况下对单元线阵天线进行调节，解决了目前阵列天线耦合现象严重的问题。

A design method of beam shaped antenna and radar antenna

【技术实现步骤摘要】
一种波束赋形天线的设计方法及雷达天线
本申请属于天线
，尤其涉及一种波束赋形天线的设计方法及雷达天线。
技术介绍
随着社会经济的发展和人民生活水平的提高，汽车开始作为交通工具越来越普及。进入20世纪以后，国内汽车销量呈现大规模上涨的趋势。道路上汽车数量的急剧增加带来的是道路的拥挤，更重要的是交通不安全因素的增加。对于道路交通事故的分析表明，80％以上的车祸是司机反应不及引起的，超过65％的车辆属于追尾相撞。因此，目前汽车上急需安装高级驾驶辅助系统(ADAS，AdvanceDriverAssistanceSystem)，毫米波雷达作为ADAS系统可选择的传感器之一，具有可以在夜晚、雨雾天气等比较恶劣的环境下进行工作的优势，与传统24GHz雷达相比，其具有体积小，集成度高，具有高距离分辨率和高速度分辨率等优势。天线作为汽车防撞雷达系统的关键元件，其性能对毫米波雷达的探测距离和探测范围具有较大的影响。然而，目前为了提高雷达的视场角，阵列天线的天线间距较小，存在严重的耦合现象，极大的限制了雷达的应用范围。
技术实现思路
本申请的目的在于提供一种波束赋形天线的设计方法及雷达天线，旨在解决目前阵列天线耦合现象严重的问题。为了解决上述技术问题，本申请实施例提供了一种波束赋形天线的设计方法，包括：根据天线的工作频率以及介质基板的材料参数确定辐射单元的初始尺寸以及介质波长；根据所述介质波长确定相邻所述辐射单元的间距，并将多个所述辐射单元串联，以形成单元线阵天线；对多个所述初始尺寸进行加权处理，以得到多个加权尺寸；其中，多个所述加权尺寸与多个所述辐射单元一一对应；在所述单元线阵天线的一端设置一阻抗变换段，对所述单元线阵天线的阻抗值进行调节；建立面阵天线模型，对多个所述单元线阵天线的电流幅度分布比及电流激励相位进行调节。可选的，所述根据天线的工作频率以及介质基板的材料参数确定辐射单元的初始尺寸以及介质波长，包括：根据预设的辐射单元表达式、天线的工作频率以及介质基板的材料参数确定所述辐射单元的初始尺寸和介质波长。可选的，所述单元线阵天线呈对称结构。可选的，所述在所述单元线阵天线的一端设置一阻抗变换段，对所述单元线阵天线的阻抗值进行调节，包括：根据主馈线的尺寸确定微带线阻抗；根据所述微带线阻抗确定所述阻抗变换段的阻抗值。可选的，所述建立面阵天线模型，对多个所述单元线阵天线的电流幅度分布比及电流激励相位进行调节，包括：将功分器和多个所述单元线阵天线组成面阵天线；多个所述阻抗变换段共接于所述功分器。可选的，所述建立面阵天线模型，对多个所述单元线阵天线的电流幅度分布比及电流激励相位进行调节，还包括：将功分器和多个所述单元线阵天线组成面阵天线，通过读取近场相位和幅度的方式对所述功分器进行调节。可选的，所述建立面阵天线模型，对多个所述单元线阵天线的电流幅度分布比及电流激励相位进行调节，包括：采用三根所述单元线阵天线组成面阵天线，三根所述单元线阵天线的电流幅度比值分别为I1：I2：I3＝0.6278：1：0.6675,三根所述单元线阵天线的电流激励相位分别为α1，α2以及α3，其中，α1＝-163°，α2＝90°，α3＝-140°。可选的，所述功分器包括与每一所述阻抗变换段连接的相位调节单元。可选的，所述功分器还包括与每一所述相位调节单元连接的电流幅度调节单元。本申请实施例还提供了一种雷达天线，所述雷达天线通过如上述任一项所述的设计方法制备而成。本申请实施例提供了一种波束赋形天线的设计方法及雷达天线，首先根据天线的工作频率以及介质基板的材料参数确定辐射单元的初始尺寸以及介质波长，根据所述介质波长确定相邻所述辐射单元的间距，并将多个所述辐射单元串联，以形成单元线阵天线，然后通过对多个所述初始尺寸进行加权处理，以得到多个加权尺寸，在所述单元线阵天线的一端设置一阻抗变换段，对所述单元线阵天线的阻抗值进行调节，建立面阵天线模型，对多个所述单元线阵天线的电流幅度分布比及电流激励相位进行调节，从而在不增加外部微波结构的情况下对单元线阵天线进行调节，解决了目前阵列天线耦合现象严重的问题。附图说明图1为本申请的一个实施例提供的设计方法的示意图；图2为本申请的一个实施例提供的通过微带传输线将辐射单元串联组成串馈驻波阵的示意图；图3为本申请的一个实施例提供的采用10个辐射单元串联组成单元线阵天线的示意图；图4为本申请的一个实施例提供的76.5GHz的天线阻抗值图谱；图5为本申请的一个实施例提供的在所述单元线阵天线的一端设置一阻抗变换段的示意图；图6为设置阻抗变换段之后的单元线阵天线的方向图结果；图7为设置阻抗变换段之后的单元线阵天线的S参数仿真结果；图8为本申请实施例中采用MATLAB拟合得到的方向图；图9为本申请实施例中3×10面阵天线HFSS整体仿真模型的示意图；图10为本申请实施例中3X10面阵天线近场相位及近场幅度读取线位置的示意图；图11为本申请实施例中的三个单元线阵天线电流幅度和相位与天线单元的匹配关系的示意图；图12本申请实施例中的3X10面阵天线仿真方向图；图13本申请实施例中3X10面阵天线S11仿真参数。具体实施方式为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本申请进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。在本申请的描述中，需要理解的是，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。为了解决上述技术问题，本申请实施例提供了一种波束赋形天线的设计方法，参见图1所示，本实施例中的设计方法包括步骤S10、步骤S20、步骤S30、步骤S40以及步骤S50。在步骤S10中，根据天线的工作频率以及介质基板的材料参数确定辐射单元的初始尺寸以及介质波长。在本实施例中，首先确定所需要设计的天线的工作频率，根据工作频率以及选择的介质基板确定辐射单元的初始尺寸以及介质波长。例如，在一个实施例中，介质基板可以采用PCB板材，通过刻蚀PCB板材形成多个串联的辐射单元，从而形成单元线阵天线。在一个实施例中，步骤S10具体包括：根据预设的辐射单元表达式、天线的工作频率以及介质基板的材料参数确定所述辐射单元的初始尺寸和介质波长。在本实施例中，可以通过预设的辐射单元表达式计算每一辐射单元的尺寸，例如，所述辐射单元表达式包括：其中，c为真空中的光速，f0为天线的工作频率,Le为有效长度，εe为有效介电常数，ΔL表示等效的辐射缝隙的宽度本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种波束赋形天线的设计方法，其特征在于，包括：/n根据天线的工作频率以及介质基板的材料参数确定辐射单元的初始尺寸以及介质波长；/n根据所述介质波长确定相邻的所述辐射单元的间距，并将多个所述辐射单元串联，以形成单元线阵天线；/n对多个所述初始尺寸进行加权处理，以得到多个加权尺寸；其中，多个所述加权尺寸与多个所述辐射单元一一对应；/n在所述单元线阵天线的一端设置一阻抗变换段，对所述单元线阵天线的阻抗值进行调节；/n建立面阵天线模型，对多个所述单元线阵天线的电流幅度分布比及电流激励相位进行调节。/n

【技术特征摘要】
1.一种波束赋形天线的设计方法，其特征在于，包括：
根据天线的工作频率以及介质基板的材料参数确定辐射单元的初始尺寸以及介质波长；
根据所述介质波长确定相邻的所述辐射单元的间距，并将多个所述辐射单元串联，以形成单元线阵天线；
对多个所述初始尺寸进行加权处理，以得到多个加权尺寸；其中，多个所述加权尺寸与多个所述辐射单元一一对应；
在所述单元线阵天线的一端设置一阻抗变换段，对所述单元线阵天线的阻抗值进行调节；
建立面阵天线模型，对多个所述单元线阵天线的电流幅度分布比及电流激励相位进行调节。


2.如权利要求1所述的设计方法，其特征在于，所述根据天线的工作频率以及介质基板的材料参数确定辐射单元的初始尺寸以及介质波长，包括：
根据预设的辐射单元表达式、天线的工作频率以及介质基板的材料参数确定所述辐射单元的初始尺寸和介质波长。


3.如权利要求1所述的设计方法，其特征在于，所述单元线阵天线呈对称结构。


4.如权利要求1所述的设计方法，其特征在于，所述在所述单元线阵天线的一端设置一阻抗变换段，对所述单元线阵天线的阻抗值进行调节，包括：
根据主馈线的尺寸确定微带线阻抗；
根据所述微带线阻抗确定所述阻抗变换段的阻抗值。


5.如权利要求1所述的设计方法，其特征在于，所述建立面...

【专利技术属性】
技术研发人员：许键伟，高才才，金亮，
申请(专利权)人：深圳市华讯方舟微电子科技有限公司，华讯方舟科技有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44