具有由表面波激发的寄生元件的雷达天线阵列制造技术

一种设备，包括天线块的波导，其配置为沿传播方向传播电磁能量。天线块包括位于天线块的底表面上的端口和位于天线块的顶表面上的天线阵列。天线块还包括天线块中的一组波导，其配置为将天线阵列耦合到端口。另外，天线块包括至少一个表面波辐射器，其中表面波辐射器位于天线块的顶表面上。位于天线块的顶表面上。位于天线块的顶表面上。

【技术实现步骤摘要】
具有由表面波激发的寄生元件的雷达天线阵列
[0001]本申请是中国专利技术专利申请201780051044.9号(国际申请号：PCT/US2017/040295，国际申请日：2017年6月30日，专利技术名称：具有由表面波激发的寄生元件的雷达天线阵列)的分案申请。


[0002]本申请涉及一种雷达天线阵列，并尤其涉及一种具有由表面波激发的寄生元件的雷达天线阵列。

技术介绍

[0003]除非本文另有说明，否则本部分中描述的材料不是本申请权利要求的现有技术，并且不因包含在本部分中而被认为是现有技术。
[0004]无线电检测和测距(RADAR)系统可用于通过发射无线电信号和检测返回的反射信号来主动估计到环境特征的距离。可以根据发射和接收之间的时间延迟来确定与无线电反射特征的距离。雷达系统可以发射频率随时间变化的信号，比如具有时变频率斜坡的信号，然后将发射信号和反射信号之间的频率差异与范围估计相关联。一些系统还可以基于所接收的反射信号中的多普勒频移来估计反射物体的相对运动。
[0005]定向天线可以用于信号的发射和/或接收，以将每个范围估计与方位相关联。更一般地，定向天线也可用于将辐射能量聚焦在给定的感兴趣视场上。将测量的距离和方向信息组合在一起可以映射周围的环境特征。因此，雷达传感器可以例如由自主车辆控制系统使用，以避免由传感器信息指示的障碍物。
[0006]一些示例性汽车雷达系统可以配置为在77千兆赫兹(GHz)的电磁波频率下操作，其对应于毫米(mm)波电磁波长(例如对于77GHz为3.9mm)。这些雷达系统可以使用可将辐射能量聚焦成紧密波束的天线，以使雷达系统能够以高精度测量环境，比如自主车辆周围的环境。这种天线可以是紧凑的(通常具有矩形形状因子)、高效的(即很少的77GHz能量损失到天线中的热量或反射回到发射器电子器件中)，并且成本低且易于制造(即具有这些天线的雷达系统可以大批量生产)。

技术实现思路

[0007]本文公开了涉及用于天线块的方法和设备的实施例。天线块包括位于天线块的底表面上的端口和位于天线块的顶表面上的天线阵列。天线块还包括天线块中的一组波导，其配置为将天线阵列耦合到端口。另外，天线块包括至少一个表面波辐射器，其中表面波辐射器位于天线块的顶表面上。
[0008]在另一方面，本申请描述了一种方法。该方法包括通过位于天线块的底表面上的端口将电磁能量耦合到天线块中。该方法还包括通过天线块中的一组波导，将耦合的电磁能量的第一部分从所述端口传播到位于天线块的顶表面上的天线阵列，其中耦合的电磁能量的第二部分存在于天线块中的表面波中。另外，该方法包括通过天线阵列辐射波导传播
的电磁能量的至少一部分，以及通过位于天线块的顶表面上的至少一个表面波辐射器辐射表面波中存在的至少一部分电磁能量。
[0009]在又一示例中，提供了一种系统。该系统包括底部块，其包括端口。该系统还包括具有天线阵列的顶部块。该系统还包括在所述顶部块和底部块的耦合位置处的接缝，其中所述接缝限定波导网络的中心，该波导网络配置为将端口耦合到天线阵列。此外，该系统包括在所述顶部块中的至少一个表面波辐射器。
[0010]前述
技术实现思路
仅是说明性的，并不旨在以任何方式进行限制。除了以上描述的说明性方面、实施例和特征之外，通过参考附图和以下详细描述，其他方面、实施例和特征将变得显而易见。
附图说明
[0011]图1A示出了根据示例性实施例的示例天线的顶部的组装视图；
[0012]图1B示出了根据示例性实施例的示例天线的顶部的组装视图；
[0013]图1C示出了根据示例性实施例的示例天线的底部的组装视图；
[0014]图2A示出了根据示例性实施例的示例天线的第一层；
[0015]图2B示出了根据示例性实施例的示例天线的第二层；
[0016]图2C示出了波导的示例性等距截面图；
[0017]图3示出了根据示例性实施例的示例功率耦合器；
[0018]图4示出了根据示例性实施例的在组装的示例天线内形成的概念波导信道；
[0019]图5示出了根据示例性实施例的示例天线的示例波辐射部分；
[0020]图6示出了根据示例性实施例的在组装的示例天线内形成的概念波导信道；
[0021]图7A示出了示例天线的概念截面图；
[0022]图7B示出了示例天线的概念截面图；
[0023]图7C示出了示例天线的概念截面图；以及
[0024]图8示出了操作示例天线的方法。
具体实施方式
[0025]在以下详细描述中，参考了附图，附图形成本专利技术的一部分。在附图中，除非上下文另有指示，否则类似的符号通常标识类似的部件。在具体实施方式、附图和权利要求中描述的说明性实施例并不意味着是限制性的。在不脱离本文提出的主题的范围的情况下，可以利用其他实施例，并且可以进行其他改变。容易理解的是，如本文一般描述的并且在附图中示出的本公开的方面可以以各种不同的配置来布置、替换、组合、分离和设计，所有这些在本文中都是明确设想的。
[0026]以下详细描述涉及用于具有由表面波激发的寄生元件(即表面波辐射器)的汽车雷达天线阵列的设备和方法。自主车辆的雷达天线阵列可包括多个天线。每个天线可以配置为(i)发射电磁信号，(ii)接收电磁信号，或(iii)发射和接收电磁信号。天线可以形成天线元件阵列。阵列的每个天线可以从波导馈送(即供给有信号)。另外，波导可以将由各种天线接收的信号传送到雷达系统内的接收器。本公开的一方面提供了位于阵列附近的寄生元件。寄生元件可以配置为辐射在天线的顶表面上作为表面波存在的电磁能量。所公开的设
备和方法可用于减少或减轻由阵列辐射的电磁波引起的表面波所造成的不期望的影响。如本文所用，术语电磁能、电磁信号、信号、电磁波和波可以互换使用，以表示与系统和方法一起使用的电磁能。
[0027]以下详细描述可以与具有天线阵列的设备一起使用，该天线阵列可以采用单输入单输出、单输入多输出(SIMO)、多输入单输出(MISO)、多输入多输出(MIMO)和/或合成孔径雷达(SAR)雷达天线架构的形式。雷达天线架构可以包括多个“双端开口波导”(DOEWG)天线。在一些示例中，术语“DOEWG”在本文中可以指水平波导信道的短部分加上分成两部分的垂直信道，其中垂直信道的两部分中的每个包括输出端口，其配置为至少辐射进入天线的一部分电磁波。另外，多个DOEWG天线可以布置成天线阵列。这里描述的雷达天线架构可以包括多个天线阵列。
[0028]示例天线架构可以包括例如两个金属层(例如铝板)，其可以用计算机数字控制(CNC)加工，适当地对准并连接在一起。第一层可以包括输入波导信道的第一半部，其中第一波导信道的第一半部包括输入端口，该输入端口可以配置为接收进入第一波导信道的电磁波(例如77GHz毫米波)。第一金属层还可以包括多个分波信道的第一半部。多个分波信道可以包括从输入波导信道分支出来的信道网络，并且可以配置为从输入波导信道接收电磁本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种车辆，包括：车辆雷达系统，该车辆雷达系统包括一个或多个雷达单元，其中每个雷达单元包括一个或多个天线和至少一个寄生表面波辐射器；以及计算装置，所述计算装置被配置成：导致所述车辆雷达系统利用所述一个或多个雷达单元在所述车辆的环境中发射雷达信号；接收对应于所述雷达信号的反射信号；以及基于所述反射信号产生所述车辆的环境的地图。2.根据权利要求1所述的车辆，其中，每个所述雷达单元还包括：天线块，其中，所述一个或多个天线位于所述天线块的顶表面上。3.根据权利要求2所述的车辆，其中，每个所述雷达单元还包括：位于所述天线块上的端口。4.根据权利要求3所述的车辆，其中，每个所述雷达单元还包括：在所述天线块中的波导，所述波导被配置成将所述一个或多个天线耦合到所述端口。5.根据权利要求4所述的车辆，其中，所述至少一个寄生表面波辐射器配置成发射沿着所述天线块的顶表面传播的表面波的至少一部分。6.根据权利要求5所述的车辆，其中，所述至少一个寄生表面波辐射器包括槽或凸起元件。7.根据权利要求1所述的车辆，其中，所述至少一个寄生表面波辐射器包括多个寄生表面波辐射器，并且其中，所述多个寄生表面波辐射器布置成阵列。8.根据权利要求1所述的车辆，其中，所述至少一个寄生表面波辐射器包括贴片。9.根据权利要求1所述的车辆，其中，所述至少一个寄生表面波辐射器包括电介质辐射器。10.根据权利要求1所述的车辆，其中，所述至少一个寄生表面波辐射器配置成操纵辐射波束。11.根据权利要求1所述的车辆，其中，所述计算装置被进一步配置成：基于所述车辆的环境的地图控制所述车辆。12.一种方法，包括：导致车辆雷达系统利用一个或多个雷达单元在车辆的环境中发射雷达信号，其中，每个雷达单元包括一个或多...

【专利技术属性】
技术研发人员：J伊萨迪安，R史密斯，
申请(专利权)人：伟摩有限责任公司，
类型：发明
国别省市：