基于非辐射边侧馈转波导结构的车载雷达天线单元制造技术

本发明专利技术提供了一种基于非辐射边侧馈转波导结构的车载雷达天线单元，其特征在于，包括形成于介质基板上表面的接地共面波导结构；连接于微带线末端的辐射贴片；波导结构；脊波导缝隙天线。本发明专利技术采用脊波导缝隙天线代替传统的微带串馈天线，极大地改善了天线的辐射效率，避免了由于和接地共面波导馈线共面对方向图的影响。本发明专利技术采用非辐射边侧馈的PCB波导转换结构，相比与传统的水平宽边波导转换，极大地缩小了转换模块的横向尺寸，可以使多个横向排列分布的转换结构更紧凑。向排列分布的转换结构更紧凑。向排列分布的转换结构更紧凑。

【技术实现步骤摘要】
基于非辐射边侧馈转波导结构的车载雷达天线单元


[0001]本专利技术涉及一种车载雷达天线。

技术介绍

[0002]随着近年来自动驾驶的飞速发展，人们在不断探索开发分辨率更高，同时具备俯仰角分辨率的毫米波雷达。为了获得毫米波雷达探测距离的增加以及分辨力的提升，就需要扩大雷达的天线孔径和增加通道数量。目前行业普遍做法是采用微带串馈天线方案，通过合理阵列布局完成同相馈线设计，但是这种馈线与天线共面的设计，由于通道数的增加和面对不同场景下阵面布局的改变，影响了馈线布局布线的复杂度，导致馈线损耗增加，对于天线的辐射方向图造成很大干扰，尤其是对方向图副瓣的影响。
[0003]为了改善馈电损耗以及降低馈线对天线的影响，公开号为CN111164825A的专利技术专利申请提出了一种通过PCB到波导的转换结构，可以实现通过波导腔代替GCPW完成馈线传输。但是前述专利申请中提到的GCPW转波导结构需要通过额外的巴伦设计完成波导和PCB的匹配，使得转换结构的宽度不能进一步缩小。此外在前述专利中，波导还通过两段腔体尺寸变化完成阻抗匹配，增加了实际加工的难度。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的是：改善馈电损耗以及降低馈线对天线的影响的同时，确保结构的紧凑度，并且不会显著增加加工难度。
[0005]为了达到上述目的，本专利技术的技术方案是提供了一种基于非辐射边侧馈转波导结构的车载雷达天线单元，将左、右方向定义为横向，将前、后方向定义为纵向，其特征在于，所述车载雷达天线单元用波导传输代替微带馈线传输，包括：
[0006]形成于介质基板上表面的接地共面波导结构，接地共面波导结构包括：蚀刻在介质基板上表面的微带线，微带线的左、右两侧与覆盖在介质基板上表面的铜箔之间形成的微带线避让区，在微带线以及微带线避让区的左、右两侧分别设置的金属接地孔一；
[0007]连接于微带线末端的辐射贴片，辐射贴片的前、后两条非辐射边为窄边，辐射贴片的左、右两条辐射边为宽边，则辐射贴片与微带线的连接点在辐射贴片窄边一侧，从而实现非辐射边偏移馈电设计；辐射贴片与覆盖在介质基板上表面的铜箔之间有一段矩形避让区，矩形避让区与微带线避让区连接在一起，在矩形避让区的外围设有金属接地孔二；
[0008]波导结构，与介质基板的上表面连接，包括微带避让腔、辐射结构以及传输波导，其中：微带避让腔连接在介质基板的上表面，且位于接地共面波导结构的上方；辐射结构连接在介质基板的上表面，其与介质基板的接触的区域包含并大于矩形避让区域；微带避让腔与辐射结构相连，传输波导与辐射结构保持相同高度连接；
[0009]脊波导缝隙天线，通过脊波导缝隙天线连接内部波导腔和外部自由空间，让腔内电场能够辐射出去。
[0010]优选地，还包括极化旋转结构，所述波导结构经由极化旋转结构连接所述脊波导
缝隙天线，用于实现波导内电场极化方式由水平极化变成竖直极化，完成从竖直放置的所述传输波导向水平放置的所述脊波导缝隙天线的转换过渡。
[0011]优选地，所述极化旋转结构包括从第一块长方体腔开始至最后一块长方体腔依次90度旋转相连的多块长方体腔；所有长方体腔的纵向长度相同，且所有长方体腔的宽度从第一块长方体腔开始依序变大。
[0012]优选地，所述极化旋转结构连接所述传输波导，且与所述传输波导保持相同高度；同时，所述极化旋转结构与所述脊波导缝隙天线保持相同高度。
[0013]优选地，所述辐射贴片与所述微带线的连接点的位置与辐射贴片相应窄边的中间位置存在距离偏移，具体偏移距离需配合阻抗匹配进行调节。
[0014]优选地，所述辐射贴片内部由至少一处沿横向伸展的水平开缝。
[0015]优选地，在所述辐射贴片的四条边中的至少一条边上形成由至少一处开槽。
[0016]优选地，所述传输波导的宽和高对应WR12波导标准尺寸，且所述传输波导的横截面宽作为矩形波导短边。
[0017]优选地，所述脊波导缝隙天线包括脊波导结构以及设于脊波导结构上表面的缝隙槽，通过缝隙槽连接了内部波导腔和外部自由空间，让腔内电场能够辐射出去。
[0018]优选地，所述脊波导结构包括矩形腔和脊结构，脊结构的横截面是矩形，位于矩形腔下表面；所述缝隙槽位于矩形腔上表面，且呈左、右交错排布。
[0019]与现有技术相比，本专利技术的创新之处是采用非辐射边侧馈方案，完成层压板上传输线与波导的转换连接。其优点体现在：
[0020]1)用波导传输代替微带馈线传输，减少了传输损耗；
[0021]2)不同的阵列布局的雷达天线设计，可以只通过替换金属波导天线模块，保持射频板设计不变，降低量产成本；
[0022]3)采用波导缝隙天线代替传统的微带串馈天线，提高了辐射效率；
[0023]4)避免由于共面馈线绕线过多对天线辐射方向图的影响；
[0024]5)采用非辐射边侧馈的PCB波导转换结构，相比与传统的水平宽边波导转换，极大地缩小了转换结构的横向宽度，可以使不同通道的转换模块间隔更紧凑；
[0025]6)用非辐射边偏移馈电的PCB波导转换结构，相比于采用巴伦设计的窄边波导转换，结构更加简单和紧凑；
[0026]7)传输波导采用垂直放置，横向宽度即为波导短边，比水平放置的单脊波导宽度要小，而且传输损耗也优于后者，可以使不同通道传输波导间距更小。
附图说明
[0027]图1(a)为本专利技术车载雷达天线的三维视图；
[0028]图1(b)为本专利技术车载雷达天线的侧视图；
[0029]图2(a)为本专利技术层压板的侧视图；
[0030]图2(b)为本专利技术波导转换结构层压板部分的三维视图；
[0031]图3为本专利技术波导转换结构的三维视图；
[0032]图4为本专利技术波导极化旋转结构和脊波导缝隙天线的三维视图；
[0033]图5(a)为用作参考的接地共面波导馈线布布线的俯视图；
[0034]图5(b)为本专利技术于实施例中的波导馈线布线的俯视图；
[0035]图6为本专利技术的波导馈线布线和参考接地共面波导馈线布线的插损对比图；
[0036]图7为本专利技术的脊波导缝隙天线与微带串馈天线的辐射效率对比图；
[0037]图8(a)为用作参考的传统波导转换结构横向相邻排布俯视图；
[0038]图8(b)为本专利技术的波导转换结构横向相邻排布俯视图；
[0039]图9参考专利转换结构和本专利技术中波导转换结构三维视图；
[0040]图10(a)为实施例中的车载雷达天线阵列的三维视图；
[0041]图10(b)为实施例中的车载雷达天线阵列的俯视图；
[0042]图11(a)为实施例中的车载雷达天线阵中天线单元的反射系数图；
[0043]图11(b)为实施例中的车载雷达天线阵中天线单元的E面和H面辐射方向图。
具体实施方式
[0044]下面结合具体实施例，进一步阐述本专利技术。应理解，这些实施例仅用于说明本专利技术而不用于限制本本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于非辐射边侧馈转波导结构的车载雷达天线单元，将左、右方向定义为横向，将前、后方向定义为纵向，其特征在于，所述车载雷达天线单元用波导传输代替微带馈线传输，包括：形成于介质基板上表面的接地共面波导结构，接地共面波导结构包括：蚀刻在介质基板上表面的微带线，微带线的左、右两侧与覆盖在介质基板上表面的铜箔之间形成的微带线避让区，在微带线以及微带线避让区的左、右两侧分别设置的金属接地孔一；连接于微带线末端的辐射贴片，辐射贴片的前、后两条非辐射边为窄边，辐射贴片的左、右两条辐射边为宽边，则辐射贴片与微带线的连接点在辐射贴片窄边一侧，从而实现非辐射边偏移馈电设计；辐射贴片与覆盖在介质基板上表面的铜箔之间有一段矩形避让区，矩形避让区与微带线避让区连接在一起，在矩形避让区的外围设有金属接地孔二；波导结构，与介质基板的上表面连接，包括微带避让腔、辐射结构以及传输波导，其中：微带避让腔连接在介质基板的上表面，且位于接地共面波导结构的上方；辐射结构连接在介质基板的上表面，其与介质基板的接触的区域包含并大于矩形避让区域；微带避让腔与辐射结构相连，传输波导与辐射结构保持相同高度连接；脊波导缝隙天线，通过脊波导缝隙天线连接内部波导腔和外部自由空间，让腔内电场能够辐射出去。2.如权利要求1所述的一种基于非辐射边侧馈转波导结构的车载雷达天线单元，其特征在于，还包括极化旋转结构，所述波导结构经由极化旋转结构连接所述脊波导缝隙天线，用于实现波导内电场极化方式由水平极化变成竖直极化，完成从竖直放置的所述传输波导向水平放置的所述脊波导缝隙天线的转换过渡。3.如权利要求2所述的一种基于非辐射边侧馈转波导结构的车载雷达天线单元，其特征在于，所述极化旋转结构包括从...

【专利技术属性】
技术研发人员：陆玉国，李文超，周明宇，刘明，周捷，薛旦，
申请(专利权)人：上海几何伙伴智能驾驶有限公司，
类型：发明
国别省市：