用于高频设备的天线阵列制造技术

一种用于高频设备的天线阵列，包括用于雷达设备并且在预定区域中以二维阵列排列的多个天线元件(11)。所述多个天线元件包括分组的导通元件(11a)和单个导通元件(11c)，具有用于消除栅瓣的特定距离，每个导通元件都电连接到移相器(14)。导通元件被布置成使得在二维阵列中的中心部分处的导通元件的密度高，并且在二维阵列中的四个角部的导通元件的密度低。维阵列中的四个角部的导通元件的密度低。维阵列中的四个角部的导通元件的密度低。

【技术实现步骤摘要】
用于高频设备的天线阵列
[0001]相关申请的交叉引用
[0002]本申请以2021年6月16日提交的第2021
‑
100206号日本专利申请为基础，其公开内容通过引用并入本文。


[0003]本公开涉及一种用于高频设备的天线阵列。

技术介绍

[0004]用于高频设备的相控阵天线的技术发展(参见例如US 2017/207547 A1)。根据US 2017/207547 A1中描述的相控阵天线，各个阵列元件被二维布置，并且各个阵列元件例如以八个为单位布置。各个阵列元件被分组为4
×
2和8
×
1正方形子阵列。多个正方形子阵列是平铺的，以便破坏相位中心的周期性，从而减小栅瓣。

技术实现思路

[0005]在US 2017/207547 A1描述的技术中，相位中心的周期性被破坏以便抑制栅瓣，然而，相反，由于相位中心的周期性减小，所有相位中心从元件坐标不规则地移位，这使相位值的计算和锥形化的计算复杂化。
[0006]也就是说，当离网在相位中心位置在竖直和水平方向上增加时，相邻元件之间的距离从理想距离0.5λ改变，并且不存在前提，使相位值的计算复杂化。专利技术人还发现，通过对相邻的各个阵列元件进行竖直或水平分组可以减少移相器的数量并简化系统，在与分组方向相同的竖直或水平方向的扫描期间生成栅瓣。另一方面，例如，在扫描型雷达传感器中，为了降低成本并简化系统，特别需要减少电连接到相控阵的导通元件的移相器的数量。
[0007]鉴于前述困难，本公开的目的是提供一种用于高频设备的天线阵列，其能够抑制栅瓣(和旁瓣等)的生成，同时减少移相器的数量。
[0008]根据本公开的一个方面，用于高频设备的天线阵列包括用于雷达设备并且在预定区域中以二维阵列布置的多个天线元件。多个天线元件包括电连接到移相器的导通元件。导通元件被布置成在二维阵列中的中心部分处的导通元件的密度高，并且在二维阵列中的四个角部的导通元件的密度低。
[0009]利用上述天线阵列，由于可以减少导通元件的数量，因此也可以减少电连接到导通元件的移相器的数量。此外，由于导通元件的密度在中心处高而在四个角部低，因此可以抑制产生不必要的旁瓣等。
附图说明
[0010]通过参考附图进行的以下详细描述，本专利技术的上述和其他目的、特征和优点将变得更加明显，在附图中：
[0011]图1是用于解释根据第一实施例的混合雷达中的真实波束和虚拟波束的图。
[0012]图2是示出根据第一实施例的混合雷达设备的电气配置图。
[0013]图3是示出根据第一实施例的连接到移相器和下变频器的多个接收器天线阵列的电气配置图。
[0014]图4是用于解释根据第一实施例的真实波束和虚拟波束的图。
[0015]图5是示意性地示出根据第一实施例的混合雷达结构中的具有移相器IC的接收器天线阵列和具有多个混合器的收发器IC的布置图。
[0016]图6是示意性地示出根据第一实施例的天线阵列中的导通元件的布置以及移相器和下变频器的连接图。
[0017]图7是示出根据第一实施例的导通元件布置的尺寸图。
[0018]图8是示出了在具有相邻元件的竖直分组的理想均匀矩形阵列(URA)中在几个扫描角度下与模拟栅瓣角度同时绘制的具有不同d/λ值的栅瓣角度与扫描角度的理论计算图的说明图。
[0019]图9是根据第一实施例的两种类型的零值滤波器的模拟波束图案，所述零值滤波器在E平面中以17.5
°
转向以示出在栅瓣的相同角度处的零值，所述模拟波束图案与URA的模拟波束图案同时绘制，所述URA具有在E平面中以17.5
°
转向的相邻元件的竖直分组以示出栅瓣作为参考。
[0020]图10是根据第一实施例的天线阵列的TX和RX(在这种情况下TX＝RX)的模拟波束图案以及在E平面中以17.5
°
转向的TX和RX的组合波束图案，其中主瓣峰值归一化到0dB。
[0021]图11是在天线阵列7中具有三种类型的零值滤波器的天线阵列的模拟Rx波束图，其与当主波束角在E平面中以5
°
转向时根据第一实施例的相邻元件竖直分组的URA同时绘制。
[0022]图12是示意性地示出当主波束角在E平面中以17.5
°
转向时根据第一实施例的天线阵列的模拟RX波束图案的图，其与相邻元件竖直分组的URA同时绘制。
[0023]图13是示出当主波束角在E平面中从0
°
改变到40
°
时栅瓣生成角度的转变的图，以及针对在根据第一实施例的天线阵列中使用的两种类型的零值滤波器在几个扫描角度处的零值角度的模拟结果。
[0024]图14是示意性地示出根据第二实施例的用于天线阵列的导通元件的布置的图。
[0025]图15是示意性地示出根据第三实施例的用于天线阵列的导通元件的布置的图。
[0026]图16是示意性地示出根据第三实施例的用于天线阵列的导通元件的一部分布置的图。
具体实施方式
[0027]在下文中，将参考附图描述用于雷达设备1的用于高频设备的天线阵列的一些实施例。在以下描述的每个实施例中，相同或相似的附图标记赋予相同或相似的配置，并且根据需要省略其描述。
[0028](第一实施例)
[0029]将参照图1至图13描述第一实施例。雷达设备1附接到如图1所示的车辆40的前端，并且用于扫描车辆前方大约几百米的预定范围的远程雷达(LRR)应用。雷达设备1可附接到车辆40的前后左右多个位置。
[0030]图2所示的车辆雷达设备1主要包括收发器集成电路IC1和移相器集成电路IC2。雷达设备1通过合成接收器(RX)信道的信号来计算到目标的距离、存在角度等。Rx信道的数量是4。在以下示例中，发射器(TX)信道的数量是1，RX信道的数量是4，并且RX信道被编码为Rx1、Rx2、Rx3和Rx4。然而，RX信道的数量n可以是大于2的任何数。
[0031]移相器集成电路IC2包括用于RX信道Rx1到Rx4中的每一个的RX移相单元10。用于高频设备的天线阵列7(在下文中，缩写为天线阵列7)连接到RX移相单元10中的每一个。如图3所示，天线阵列7用作相控阵天线。通过组合电连接到移相器集成电路IC 2的导通元件11a和11c以及未电连接到移相器集成电路IC 2的断开元件11b和虚拟元件11d来配置天线阵列7。稍后将描述细节。
[0032]如图2所示，RX移相单元10连接到IC焊盘20。构成天线阵列7的导通元件11a和11c经由PCB布线连接到相应的IC焊盘20。此外，RX移相单元10包括作为高频单元12的可变增益放大器13、移相器14和放大器15。
[0033]在RX移相器IC10中，当通过IC焊盘20从天线阵列7接收到信号时，可变增益放大器13放大从天线阵列7接收到的信号，移相器14将可变增益放大器13的放大信号的相位移位相本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于高频设备的天线阵列，包括：多个天线元件，其用于雷达设备并且以二维阵列布置在预定区域中，其中所述多个天线元件包括电连接到移相器的导通元件，并且所述导通元件被布置成使得在所述二维阵列的中心部分处的所述导通元件的密度高，并且在所述二维阵列的四个角部处的所述导通元件的密度低。2.根据权利要求1所述的天线阵列，其中在所述二维阵列中在竖直或水平方向上彼此相邻的所述导通元件被定义为第一导通元件，彼此相邻的所述第一导通元件被分组并被所述移相器控制。3.根据权利要求2所述的天线阵列，其中所述多个天线元件包括未电连接到所述移相器的断开元件，电连接到单个移相器的单个导通元件被定义为第二导通元件，并且所述第二导通元件布置成在与所述第一导通元件分组所面向的方向相同的方向上彼此分离。4.根据权利要求3所述的天线阵列，其中所述第二导通元件设置为零值滤波器并且布置成以(0.5+m)λ(假设m＝1，2，...)的间隔相对于所述天线阵列的中心而线对称地布置。5.根据权利要求4所述的天线阵列，其中，在(0.5+m)λ的间隔中，m的值等于或大于3。6.根据权利要求4或5所述的天线阵列，其中提供多组第二导通元件，并且在所述多组第二导通元件的每一组中，m的值在...

【专利技术属性】
技术研发人员：幸谷真人，
申请(专利权)人：丰田自动车株式会社未来瞻科技株式会社，
类型：发明
国别省市：