一种77GHz毫米波雷达天线制造技术

本实用新型专利技术公开了一种77GHz毫米波雷达天线，所述雷达天线包括介质基板以及设置于介质基板表面的若干根接收天线和发射天线，所述接收天线和发射天线经馈线与芯片连接；所述接收天线包括M个阵元，各阵元经连接线相连，且各个阵元左右交错排布于所述连接线两侧，其中M大于3；所述发射天线设有N个阵元并以接收天线的阵元排布方式进行排布，且所述发射天线的各阵元旁设有金属耦合片，其中N大于3。按照本实用新型专利技术毫米波雷达天线公开的尺寸进行布局后，在76‑77GHz频段内，收发天线E面辐射方向图旁瓣电平在‑17dB以下。接收天线隔离度小于‑25dB,收发天线隔离度小于‑40dB，有效减少了天线之间互耦和干扰，提升了雷达检测性能。

A 77 GHz millimeter wave radar antenna

【技术实现步骤摘要】
一种77GHz毫米波雷达天线
本技术属于天线
，尤其涉及一种77GHz毫米波雷达天线。
技术介绍
毫米波雷达具有分辨率高、频带宽、抗干扰能力强等特点，雷达系统发射电磁波遇到障碍物后产生反射，通过捕获反射信号，雷达系统可以确定物体的距离，速度和角度。而车载毫米波雷达作为一种预防交通事故的有效手段，受到各大汽车厂商重视。毫米波雷达，是工作在毫米波波段(millimeterwave)探测的雷达。通常毫米波是指30～300GHz频域(波长为1～10mm)的。毫米波的波长介于微波和厘米波之间，因此毫米波雷达兼有微波雷达和光电雷达的一些优点。同厘米波导引头相比，毫米波导引头具有体积小、质量轻和空间分辨率高的特点。与红外、激光、电视等光学导引头相比，毫米波导引头穿透雾、烟、灰尘的能力强，具有全天候(大雨天除外)全天时的特点。另外，毫米波导引头的抗干扰、反隐身能力也优于其他微波导引头。毫米波雷达能分辨识别很小的目标，而且能同时识别多个目标；具有成像能力，体积小、机动性和隐蔽性好。光波在大气中传播衰减严重，器件加工精度要求高。毫米波与光波相比，它们利用大气窗口(毫米波与亚毫米波在大气中传播时，由于气体分子谐振吸收所致的某些衰减为极小值的频率)传播时的衰减小，受自然光和热辐射源影响小。为此，它们在通信、雷达、制导、遥感技术、射电天文学和波谱学方面都有重大的意义。利用大气窗口的毫米波频率可实现大容量的卫星-地面通信或地面中继通信。利用毫米波天线的窄波束和低旁瓣性能可实现低仰角精密跟踪雷达和成像雷达。高分辨率的毫米波辐射计适用于气象参数的遥感。用毫米波和亚毫米波的射电天文望远镜探测宇宙空间的辐射波谱可以推断星际物质的成分。优势主要有以下几点：(1)小天线口径、窄波束：高跟踪和引导精度；易于进行低仰角跟踪，抗地面多径和杂波干扰；对近空目标具有高横向分辨力；对区域成像和目标监视具备高角分辨力；窄波束的高抗干扰性能；高天线增益；容易检测小目标，包括电力线、电杆等。(2)大带宽：具有高信息速率，容易采用窄脉冲或宽带调频信号获得目标的细节结构特征；具有宽的扩谱能力，减少多径、杂波并增强抗干扰能力；相邻频率的雷达或毫米波识别器工作，易克服相互干扰；高距离分辨力，易得到精确的目标跟踪和识别能力。(3)高多普勒频率：慢目标和振动目标的良好检测和识别能力；易于利用目标多普勒频率特性进行目标特征识别；对干性大气污染的穿透特性，提供在尘埃、烟尘和干雪条件下的良好检测能力。(4)良好的抗隐身性能：当前隐身飞行器上所涂覆的吸波材料都是针对厘米波的。根据国外的研究，毫米波雷达照射的隐身目标，能形成多部位较强的电磁散射，使其隐身性能大大降低，所以，毫米波雷达还具有反隐身的潜力。77GHz毫米波雷达在体积、探测精度和距离上有明显优势，可在各种环境下实现全天候工作，可全面满足ACC、BSD、LCA、FCW等多项ADAS功能需求。测距雷达按照距离分为：远距、中距和近距。由于远距雷达通常采用高增益天线来实现较远探测需求，但其视场范围(FOV)也快速减小，只能覆盖当前车道和相邻车道。而中距雷达在较远探测距离和较大的视场范围方面做了权衡。目前77GHz毫米波雷达研制成本较高，价格昂贵，降低成本实现各类型车辆普及应用尤为重要。由于毫米波雷达安装环境空间较小，对雷达体积提出了严格限制。毫米波雷达天线工作过程中旁瓣电平造成信号信噪比下降，影响探测距离和探测精度，因此低旁瓣设计和单元宽波束在毫米波雷达中显得尤为重要。专利CN20110175648.9提供一种采用天线与透镜结合的方式，由透镜板、多个介质透镜、1个发射天线、多个接收天线和无线收发模块构成，整体设计结构复杂，体积较大，不易大批量生产。专利CN201610630537.5提供一种毫米波天线阵，包含第一、第二辐射单元，激励端口，整体结构简单，没有形成阵列天线，覆盖距离有限。专利CN201811181719.4提供了一种3发4收的垂直极化微带天线布局方案，但单个天线波束宽度较窄，满足天线宽波束扫描方面有所困难。
技术实现思路
本技术的目的在于，针对现有技术的不足和缺点，提供基于77GHz毫米波频段的一种小型化、低成本、高增益，同时达到高分辨率、宽视场范围(FOV)的微带阵列天线，用于实现中距和远距探测低成本、小体积、高性能的毫米波雷达方案，且克服了传统平面微带天线布阵方式波束宽度较窄的问题，保证分辨率的同时，拓展了波束宽度及信号覆盖范围，用于且不仅限于毫米波频段微带天线系统。本技术目的通过下述技术方案来实现：一种77GHz毫米波雷达天线，所述雷达天线包括介质基板以及设置于介质基板表面的若干根接收天线和发射天线，所述接收天线和发射天线经馈线与芯片连接；所述接收天线包括M个阵元，各阵元经连接线相连，且各个阵元左右交错排布于所述连接线两侧，其中M大于3；所述发射天线设有N个阵元并以接收天线的阵元排布方式进行排布，且所述发射天线的各阵元旁设有金属耦合片，其中N大于3。根据一个优选的实施方式，相邻接收天线间Dr为1.9～2.2mm，接收天线与发射天线之间间距为4～5倍Dr,发射天线间距Dt＝4*Dr，且接收天线、发射天线及接收天线和发射天线的外围边缘设置有连接接地孔的金属贴片。通过接收天线、发射天线及外围边缘设置金属贴片，保证了雷达系统收发天线整体性能，达到小型化，低噪声，高增益，宽覆盖角度的使用要求。根据一个优选的实施方式，所述接收天线的阵元的长度L为0.5倍介质波长；所述接收天线的阵元数19时，各阵元的宽度分别为W1～W19，中间阵元的宽度W10最大，两端阵元的宽度依次递减；所述接收天线各阵元间距分别为l1～l18，且间距l1～l18为0.55～0.7倍介质波长。根据一个优选的实施方式，阵元的宽度W1～W19中W10为最大，取值为0.7～0.9mm，其余阵元宽度按照切比雪夫分布比例变化。根据一个优选的实施方式，所述金属贴片呈半包围结构设置于各阵元外侧，所述金属贴片随各个阵元的长度和宽度变化，并保持其与各阵元间的缝隙间距和所述金属贴片的宽度不变。根据一个优选的实施方式，所述金属耦合片在gap1、gap2和gap3以及W_couple1、W_couple2相对不变情况下随阵元的单元宽度W_x和长度L_x做适应性变化。根据一个优选的实施方式，其中gap1取值为0.05倍介质波长λg，gap2和gap3为0.15～0.25倍λg,W_couple1和W_couple2为0.2～0.27倍λg。根据一个优选的实施方式，所述金属贴片由矩形或多边形框体和金属接地孔构成；其中，框体的直径为0.3～0.5倍λg；金属接地孔直径取0.1～0.3mm；相邻金属贴片间距4d为0.2～0.3倍λg。根据一个优选的实施方式，相邻发射天线为等间距平行排列设置。根据一个优选的实施方式，所述接收天线和发射天线采用铜贴片或于介质基板表面敷铜的形式构成。前述本实用本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种77GHz毫米波雷达天线，其特征在于，所述雷达天线包括介质基板以及设置于介质基板表面的若干根接收天线和发射天线，所述接收天线和发射天线经馈线与芯片连接；/n所述接收天线包括M个阵元，各阵元经连接线相连，且各个阵元左右交错排布于所述连接线两侧，其中M大于3；/n所述发射天线设有N个阵元并以接收天线的阵元排布方式进行排布，且所述发射天线的各阵元旁设有金属耦合片，其中N大于3。/n

【技术特征摘要】
1.一种77GHz毫米波雷达天线，其特征在于，所述雷达天线包括介质基板以及设置于介质基板表面的若干根接收天线和发射天线，所述接收天线和发射天线经馈线与芯片连接；
所述接收天线包括M个阵元，各阵元经连接线相连，且各个阵元左右交错排布于所述连接线两侧，其中M大于3；
所述发射天线设有N个阵元并以接收天线的阵元排布方式进行排布，且所述发射天线的各阵元旁设有金属耦合片，其中N大于3。


2.如权利要求1所述的一种77GHz毫米波雷达天线，其特征在于，相邻接收天线间Dr为1.9～2.2mm，接收天线与发射天线之间间距为4～5倍Dr,发射天线间距Dt＝4*Dr，且接收天线、发射天线及接收天线和发射天线的外围边缘设置有连接接地孔的金属贴片。


3.如权利要求2所述的一种77GHz毫米波雷达天线，其特征在于，所述接收天线的阵元的长度L为0.5倍介质波长；
所述接收天线的阵元数19时，各阵元的宽度分别为W1～W19，中间阵元的宽度W10最大，两端阵元的宽度依次递减；
所述接收天线各阵元间距分别为l1～l18，且间距l1～l18为0.55～0.7倍介质波长。


4.如权利要求3所述的一种77GHz毫米波雷达天线，其特征在于，所述接收天线的阵元的宽度W1～W19中W10为最大，取值为0.7～0.9mm，其余阵元宽度按照切比雪夫分布比例变化。
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【专利技术属性】
技术研发人员：杨元海，王渊，
申请(专利权)人：富临精工先进传感器科技成都有限责任公司，
类型：新型
国别省市：四川;51