一种具有非对称主瓣波束的毫米波阵列天线制造技术

本实用新型专利技术属于毫米波雷达领域，公开了一种具有非对称主瓣波束的毫米波阵列天线，包括介质板和地板层，还包括设置在介质板上的阵列天线，阵列天线包括馈线和偶数个阵元，馈线包括互相垂直的两段，阵元设置在与波束主瓣方向垂直的那段馈线上，阵元的排列按照尺寸大小对称设置，其中中间阵元尺寸最大，离中间阵元越远的阵元尺寸越小。本实用新型专利技术通过调整阵元间距将天线主瓣设计成非对称形式，上翘一个角度，既减小漏检漏报的几率，又减小地面杂物的影响。影响。影响。

【技术实现步骤摘要】
一种具有非对称主瓣波束的毫米波阵列天线


[0001]本技术属于毫米波雷达
，尤其涉及一种具有非对称主瓣波束的毫米波阵列天线。

技术介绍

[0002]民用毫米波雷达作为目前蓬勃发展的高新产业，对比激光雷达和视频取像技术，在成本和实用性上具备较大的优势。其中停车场入口安装的闸机是应用比较广泛的场景之一，如附图1所示的简易停车场闸机系统示意图，(1)为闸机栏杆，(2)为底座，(3)为毫米波触发雷达，(4)为入口减速带，(5)为毫米波雷达的天线的主瓣，(6)为毫米波雷达天线的旁瓣，根据实际应用时发现，常规毫米波天线在主瓣波束没有偏转的情况下，存在波束较窄，旁瓣电平偏高的问题。对于一些底盘较低的汽车而言，波束过窄会导致雷达漏检，存在汽车撞杆的风险。而当毫米波雷达天线的旁瓣(6)电平较高时，雷达极易检测到地面上的减速带或者其他杂物，造成弹杆误报。
[0003]为解决停车场闸机弹杆误报或漏检的问题，可以从毫米波天线阵列着手，通过技术手段将天线的辐射方向做调整。实现波束扫描的方法通常包含以下几种：调整波束指向的方法如机械式扫描，通过调整设备机械式旋转来改变波束指向，比较笨重，反应不灵敏，需要改变闸机底座的位置，使用麻烦。另外实现波束偏转的方法有模拟和数字的波束赋型，这种需要更为复杂的馈电网络和较高的成本，能大范围调整波束指向，但设计难度较大且复杂，不利于集成在小型民用雷达产品上。增加超材料的方法：此种阵列多为多层或者3D结构，且阵列层和超材料层间距变化带来的相位变化难以精准控制；增加反射阵列的方法多运用在军事大型雷达上的技术，能实现高精度追踪，体型庞大，不适用在小型民用雷达产品上。

技术实现思路

[0004]有鉴于此，本技术提出了针对停车场闸机弹杆误报或漏检的现象，基于罗杰斯4830型号高频板材设计了一款工作频率在77GHz到81GHz的非对称阵列天线。通过调整阵元间的间距实现相位的调整，进而改变整个阵列天线的波束指向，并采用不同尺寸的阵元实现了不同幅度的电流分布，压缩了旁瓣电平。
[0005]本技术公开的具有非对称主瓣波束的毫米波阵列天线，包括介质板和地板层，还包括设置在介质板上的阵列天线，所述阵列天线包括馈线和偶数个阵元，所述馈线包括互相垂直的两段，所述阵元设置在与波束主瓣方向垂直的那段馈线上，阵元的排列按照尺寸大小对称设置，其中中间阵元尺寸最大，离中间阵元越远的阵元尺寸越小。
[0006]进一步的，所述介质板厚度为0.127mm。
[0007]进一步的，所述地板层的长宽高分别为35mm，32mm和0.025mm。
[0008]进一步的，当主瓣波束偏转角度为4度时，所述阵元之间的距离为1mm。
[0009]进一步的，当主瓣波束偏转角度为6度时，所述阵元之间的距离为1.05mm。
[0010]进一步的，毫米波阵列天线的工作频率为77GHz到81GHz。
[0011]本技术的有益效果如下：
[0012]通过调整阵元间距将天线主瓣设计成非对称形式，上翘一个角度，在保证波束宽度的前提下，既减小漏检漏报的几率，又有效减小地面杂物的影响。
附图说明
[0013]图1停车场闸机系统；
[0014]图2本技术的天线结构主视图；
[0015]图3本技术的天线结构侧视图；
[0016]图4本技术的阵列天线的S参数图；
[0017]图5本技术的阵列的二维方向图俯仰面；
[0018]图6对称波束天线阵列的天线方向图；
[0019]图7本技术的非对称波束的天线方向图；
[0020]图8对称波束天线阵列三维方向图；
[0021]图9不同的主瓣上扬4度下的本技术非对称天线的三维方向图；
[0022]图10不同的主瓣上扬8度下的本技术非对称天线的三维方向图。
[0023]其中1为闸机栏杆，2为底座，3为毫米波触发雷达，4为入口减速带，5为毫米波雷达的天线的主瓣，6为毫米波雷达天线的旁瓣，7为地板层，8为介质层，9为非对称天线，10为阵元，11为馈线。
具体实施方式
[0024]下面结合附图对本技术作进一步的说明，但不以任何方式对本技术加以限制，基于本技术教导所作的任何变换或替换，均属于本技术的保护范围。
[0025]如图2和图3所示，本技术为工作频率在77GHz到81GHz的非对称阵列天线。通过调整阵元间的间距实现相位的调整，进而改变整个阵列天线的波束指向，并采用不同尺寸的阵元实现了不同幅度的电流分布，压缩了旁瓣电平。毫米波阵列天线，包括介质板(7)和地板层(8)和阵列天线(9)，阵列天线包括多个阵元(10)，，一种具有非对称主瓣波束的毫米波阵列天线，包括介质板(7)、地板层(8)和设置在介质板(8)上的阵列天线(9)，阵列天线(9)包括馈线(11)和偶数个阵元(10)，馈线包括互相垂直的两段，阵元设置在与波束主瓣方向垂直的那段馈线上，阵元的排列按照尺寸大小对称设置，其中中间阵元尺寸最大，离中间阵元越远的阵元尺寸越小。
[0026]介质板(8)采用的高频材料为罗杰斯4830型号高频板材，介电常数和损耗角分别为3.2和0.0033，厚度为0.127mm。
[0027]地板层(7)的长宽高分别为35mm,32mm和0.025mm。
[0028]图4为本技术的阵列天线的S参数，图形横坐标为频率，单位为GHz。纵坐标为S参数值，单位为dB。图中可见，该非对称天线在77GHz
‑
81GHz带宽内，具备良好的工作能力。
[0029]图5为本技术阵列的二维方向图俯仰面(E
‑
Plane)，图形横坐标代表不同的角度，纵坐标为增益值，单位dBi，不同曲线代表不同的频点，本技术天线阵列在77GHz到81GHz工作带宽内增益均大于10dBi，且主瓣为非对称，最大值指向有一定角度的偏移。
[0030]图6和图7是具有对称波束天线和本技术非对称波束的天线方向图，图6中现有的对称波束天线的所有阵元大小相同。对比可见，本技术的波束具备上扬的主瓣波束和低旁瓣电平，能显著减小地面杂物影响。
[0031]图8为对称天线的三维方向图，图9
‑
图10是不同的主瓣上扬角度下的非对称天线的三维方向图。本技术可以根据不同的探测需求挑选不同的角度，如图9和图10是分别主瓣上扬4度和8度的三维方向图。本技术通过调整阵元间的间距实现相位的调整，进而改变整个阵列天线的波束指向。天线的不同偏转角度是通过增加一个间距差因子δ来实现的，δ的取值可为正负数，改变δ可改变偏转角度：例如当δ＝0时，间距为d＝1mm，此时角度偏转4度；当δ＝0.05mm时，间距为d+δ＝1.05mm，此时角度偏转6度。
[0032]本技术的有益效果如下：
[0033]通过调整阵元间距将天线主瓣设计成非对称形式，上翘一个角度，在保证波束宽度的前提下，既本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种具有非对称主瓣波束的毫米波阵列天线，包括介质板和地板层，其特征在于，还包括设置在介质板上的阵列天线，所述阵列天线包括馈线和偶数个阵元，所述馈线包括互相垂直的两段，所述阵元设置在与波束主瓣方向垂直的那段馈线上，阵元的排列按照尺寸大小对称设置，其中中间阵元尺寸最大，离中间阵元越远的阵元尺寸越小。2.根据权利要求1所述的具有非对称主瓣波束的毫米波阵列天线，其特征在于，所述介质板厚度为0.127mm。3.根据权利要求1所述的具有非对称主瓣波束的毫米波阵列天线，其...

【专利技术属性】
技术研发人员：汪中岳，邓斌，
申请(专利权)人：长沙莫之比智能科技有限公司，
类型：新型
国别省市：