天线单元、雷达天线、收发天线、传感器及设备制造技术

本实用新型专利技术涉及一种天线单元、雷达天线、收发天线、传感器及设备，所述天线单元包括传输线，传输线包括第一线段组和第二线段组，第一线段组包括一条以上的长度为半波长的线段，第二线段组包括一条以上的长度为半波长的线段，第一、第二线段组的线段交替设置，第一线段组的线段与相邻的第二线段组的线段基本垂直，第一线段组的每一线段沿相邻的第二线段组的线段移动至最近的第一线段组的线段时两线段首尾相接且基本在同一直线上，第二线段组的每一线段沿相邻的第一线段组的线段移动至最近的第二线段组的线段时两线段基本重合。本实用新型专利技术相比一般的串联馈电天线具有更高的辐射效率和增益。且该天线单元为传输线的形式，结构简单设计容易。

【技术实现步骤摘要】
天线单元、雷达天线、收发天线、传感器及设备
本技术涉及天线，特别是涉及一种天线单元、雷达天线、收发天线、传感器及设备。
技术介绍
在雷达系统中，收发天线是其重要的组成部分。传统的天线阵列通过控制并联馈电的等长度来实现天线单元之间的相同相位。随着频率升高到毫米波阶段，电磁波的波长达到毫米级别，受加工工艺和材料限制，传输线的损耗不容忽略，因此并联馈电的天线阵列面临着传输损耗大、增益低等问题。因此串联馈电的天线阵列成为雷达天线的首选。目前国内外的雷达厂商和科研院所推出的雷达系统，多采用串联馈电的微带贴片阵列的天线形式，这种形式的天线类型是通过调整各天线单元之间的距离实现激励相位的相同。但是随着频率的改变，各个天线单元相移不同，波束指向不一样，辐射方向图发生畸变。这种天线是一种窄带的天线形式，而高分辨率的雷达系统往往要求天线具有比较大的带宽。目前常见的拓展带宽的方式主要是通过使用寄生单元，这不仅会使得天线的设计复杂，同时会增加天线在PCB板上所占的面积。
技术实现思路
基于此，有必要提供一种具有高的辐射效率和增益的天线单元、雷达天线、收发天线、传感器及设备。一种天线单元，包括传输线，所述传输线包括第一线段组和第二线段组，所述第一线段组包括一条以上的长度为第一波长的线段，所述第二线段组包括一条以上的长度为第一波长的线段，所述传输线中第一线段组的线段和第二线段组的线段交替设置，第一线段组的线段与相邻的第二线段组的线段连接且在连接处夹角为90±20度，第一线段组的线段之间呈第一位置关系，第二线段组线段之间呈第二位置关系，所述第一位置关系是第一线段组的每一线段沿相邻的第二线段组的线段移动至最近的第一线段组的线段时两线段首尾相接，所述第二位置关系是第二线段组的每一线段沿相邻的第一线段组的线段移动至最近的第二线段组的线段时两线段的夹角不大于20度。上述天线单元，第一线段组的线段等效为辐射片，第二线段组的线段等效为馈线。电磁场在传输线上传输的时候，存在每经过第一波长(即180°电长度)，电流方向会反向的现象。第一线段组的各线段上的电流同向，这些电流在远场的辐射相互叠加，起到辐射作用；相邻的第二线段组的线段上的电流相互反向，在远场的辐射相互抵消，起到传输作用。因此上述天线单元相比一般的串联馈电天线具有更高的辐射效率和增益。且该天线单元为传输线的形式，结构简单设计容易。在其中一个实施例中，所述传输线设于印刷电路板上。在其中一个实施例中，所述天线单元还包括参考地层，所述传输线设于所述印刷电路板的第一面，所述参考地层设于所述印刷电路板的第二面，所述第一面和第二面为所述印刷电路板的相背的两面。在其中一个实施例中，还包括馈电端口，所述馈电端口位于所述传输线中间的一条第一线段组的线段和第二线段组的线段的连接处。在其中一个实施例中，所述印刷电路板设有金属化过孔，所述馈电端口通过所述金属化过孔电连接至所述参考地层。在其中一个实施例中，采用在天线两端进行馈电的差分馈电方式；和/或所述天线单元还包括至少一微带贴片，各所述微带贴片设于所述第二线段组的两相邻线段之间。在其中一个实施例中，所述第一波长是中心工作频率对应的波长的一半或天线发射信号的频率对应的波长的一半。在其中一个实施例中，所述传输线整体呈直线延伸，所述第一线段组的线段与相邻的第二线段组的线段垂直，所述第一位置关系是第一线段组的每一线段沿相邻的第二线段组的线段移动至最近的第一线段组的线段时两线段首尾相接且在一条直线上，所述第二位置关系是第二线段组的每一线段沿相邻的第一线段组的线段移动至最近的第二线段组的线段时两线段重合；或所述传输线整体呈C形延伸或S形延伸。一种天线单元，包括传输线，所述传输线包括第一线段组和第二线段组，所述第一线段组包括一条以上的线段，所述第二线段组包括一条以上的线段，所述传输线中第一线段组的线段和第二线段组的线段交替设置，第一线段组的线段与相邻的第二线段组的线段连接，第一线段组的各线段上的电流同向，相邻的第二线段组的线段上的电流相互反向。一种天线单元，所述天线单元包括若干辐射子单元，各所述辐射子单元包括首尾依次连接且等长度的第一子线段、第二子线段和第三子线段，所述第一子线段和所述第三子线段位于所述第二子线段的同侧并垂直于该第二子线段；其中，各所述辐射子单元首尾依次连接构成一体成型的所述天线单元。在其中一个实施例中，所述的天线单元还包括第四子线段，相邻所述辐射子单元通过所述第四子线段依次首尾连接；其中，任一所述第四子线段与其所连接子线段之间的夹角大于等于70°且小于等于110°，进而可使得一体成型的所述天线单元形成如直线形、“C”形或“S”形的天线结构，以提升天线排布布局的灵活性。由于第四子线段与其连接的且位于不同辐射子单元的第一子线段和第三子线段也能够形成辐射单元结构，且在该辐射单元结构中第四子线段是用于辐射信号的，故而可进一步提升天线单元整体辐射信号的性能。在其中一个实施例中，所述天线单元为采用传输线工艺制备的天线结构。即可基于传统传输线结构，通过使得传输线在延伸过程中按照预设的方式进行弯折即可形成本实施例中的天线单元结构，进而降低天线单元的生产制造难度及成本。一种雷达天线，包括至少两个天线单元，不同的天线单元之间通过衔接部连接，每个天线单元均为前述任一实施例所述的天线单元，且不同的传输线的线段的长度不同从而用于不同频段射频信号的发射。在其中一个实施例中，所述衔接部为相连的两个天线单元中任一传输线的线段。一种收发天线，用于发射和/或接收无线电信号，包括至少一个前述任一实施例所述的天线单元，或包括至少一个前述任一实施例所述的雷达天线。在其中一个实施例中，所述收发天线包括至少两个所述天线单元，各所述天线单元并联以构成用于发射和/或接收无线电信号的天线结构；或包括至少两个所述雷达天线，各所述雷达天线并联以构成用于发射和/或接收无线电信号的天线结构。一种传感器，包括：如前述任一实施例所述的收发天线；以及信号处理模块；其中，所述信号处理模块通过所述收发天线接收回波信号，并对所述回波信号进行信号处理以实现目标检测和/或通信。一种设备，包括：设备本体；以及设置于所述设备本体上的所述传感器。附图说明为了更好地描述和说明这里公开的那些技术的实施例和/或示例，可以参考一幅或多幅附图。用于描述附图的附加细节或示例不应当被认为是对所公开的技术、目前描述的实施例和/或示例以及目前理解的这些技术的最佳模式中的任何一者的范围的限制。图1是实施例1中天线单元的俯视角度示意图；图2是图1所示结构的剖视图；图3是一实施例中弯折结构的传输线的局部示意图；图4是实施例2中天线单元的示意图；图5是实施例3中天线单元的俯视角度示意图；图6是图5所示结构的剖视图；图7是一实施例中天线单元的辐射增益随着频率变化的曲线；图8是一实施例中天线单元的辐射效率随本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种天线单元，其特征在于，包括传输线，所述传输线包括第一线段组和第二线段组，所述第一线段组包括一条以上的长度为第一波长的线段，所述第二线段组包括一条以上的长度为第一波长的线段，所述传输线中第一线段组的线段和第二线段组的线段交替设置，第一线段组的线段与相邻的第二线段组的线段连接且在连接处夹角为90±20度，第一线段组的线段之间呈第一位置关系，第二线段组线段之间呈第二位置关系，所述第一位置关系是第一线段组的每一线段沿相邻的第二线段组的线段移动至最近的第一线段组的线段时两线段首尾相接，所述第二位置关系是第二线段组的每一线段沿相邻的第一线段组的线段移动至最近的第二线段组的线段时两线段的夹角不大于20度。/n

【技术特征摘要】
1.一种天线单元，其特征在于，包括传输线，所述传输线包括第一线段组和第二线段组，所述第一线段组包括一条以上的长度为第一波长的线段，所述第二线段组包括一条以上的长度为第一波长的线段，所述传输线中第一线段组的线段和第二线段组的线段交替设置，第一线段组的线段与相邻的第二线段组的线段连接且在连接处夹角为90±20度，第一线段组的线段之间呈第一位置关系，第二线段组线段之间呈第二位置关系，所述第一位置关系是第一线段组的每一线段沿相邻的第二线段组的线段移动至最近的第一线段组的线段时两线段首尾相接，所述第二位置关系是第二线段组的每一线段沿相邻的第一线段组的线段移动至最近的第二线段组的线段时两线段的夹角不大于20度。


2.根据权利要求1所述的天线单元，其特征在于，所述传输线设于印刷电路板上。


3.根据权利要求2所述的天线单元，其特征在于，所述天线单元还包括参考地层，所述传输线设于所述印刷电路板的第一面，所述参考地层设于所述印刷电路板的第二面，所述第一面和第二面为所述印刷电路板的相背的两面。


4.根据权利要求3所述的天线单元，其特征在于，还包括馈电端口，所述馈电端口位于所述传输线中间的一条第一线段组的线段和第二线段组的线段的连接处。


5.根据权利要求4所述的天线单元，其特征在于，所述印刷电路板设有金属化过孔，所述馈电端口通过所述金属化过孔电连接至所述参考地层。


6.根据权利要求1所述的天线单元，其特征在于，采用在天线两端进行馈电的差分馈电方式；和/或
所述天线单元还包括至少一微带贴片，各所述微带贴片设于所述第二线段组的两相邻线段之间。


7.根据权利要求1所述的天线单元，其特征在于，所述第一波长是中心工作频率对应的波长的一半或天线发射信号的频率对应的波长的一半。


8.根据权利要求1-7中任一项所述的天线单元，其特征在于，所述传输线整体呈直线延伸，所述第一线段组的线段与相邻的第二线段组的线段垂直，所述第一位置关系是第一线段组的每一线段沿相邻的第二线段组的线段移动至最近的第一线段组的线段时两线段首尾相接且在一条直线上，所述第二位置关系是第二线段组的每一线段沿相邻的第一线段组的线段移动至最近的第二线段组的线段时两线段重合；或
所述传输线整体呈C形延伸或S形延伸。


9.一种天线单元，其特征在于，包括传输线，所述传输线包括第一线...

【专利技术属性】
技术研发人员：李珊，陈哲凡，庄凯杰，王典，
申请(专利权)人：加特兰微电子科技上海有限公司，
类型：新型
国别省市：上海;31