CN116526134A - 一种宽波束差分馈电交指梳状阵列天线 - Google Patents

一种宽波束差分馈电交指梳状阵列天线 Download PDF

Info

Publication number
CN116526134A
CN116526134A CN202310502558.9A CN202310502558A CN116526134A CN 116526134 A CN116526134 A CN 116526134A CN 202310502558 A CN202310502558 A CN 202310502558A CN 116526134 A CN116526134 A CN 116526134A
Authority
CN
China
Prior art keywords
antenna
feed
array
elements
beam differential
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN202310502558.9A
Other languages
English (en)
Inventor
赵卫标
王东峰
焦敬恩
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Jiaxing Jusu Electronic Technology Co ltd
Beijing Transmicrowave Technology Co ltd
Original Assignee
Jiaxing Jusu Electronic Technology Co ltd
Beijing Transmicrowave Technology Co ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Jiaxing Jusu Electronic Technology Co ltd, Beijing Transmicrowave Technology Co ltd filed Critical Jiaxing Jusu Electronic Technology Co ltd
Priority to CN202310502558.9A priority Critical patent/CN116526134A/zh
Publication of CN116526134A publication Critical patent/CN116526134A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q1/00—Details of, or arrangements associated with, antennas
    • H01Q1/36—Structural form of radiating elements, e.g. cone, spiral, umbrella; Particular materials used therewith
    • H01Q1/38—Structural form of radiating elements, e.g. cone, spiral, umbrella; Particular materials used therewith formed by a conductive layer on an insulating support
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q1/00—Details of, or arrangements associated with, antennas
    • H01Q1/27—Adaptation for use in or on movable bodies
    • H01Q1/32—Adaptation for use in or on road or rail vehicles
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q21/00—Antenna arrays or systems
    • H01Q21/0006—Particular feeding systems
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q9/00—Electrically-short antennas having dimensions not more than twice the operating wavelength and consisting of conductive active radiating elements
    • H01Q9/04—Resonant antennas
    • H01Q9/0407—Substantially flat resonant element parallel to ground plane, e.g. patch antenna
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q9/00—Electrically-short antennas having dimensions not more than twice the operating wavelength and consisting of conductive active radiating elements
    • H01Q9/04—Resonant antennas
    • H01Q9/0407—Substantially flat resonant element parallel to ground plane, e.g. patch antenna
    • H01Q9/045—Substantially flat resonant element parallel to ground plane, e.g. patch antenna with particular feeding means
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02D—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN INFORMATION AND COMMUNICATION TECHNOLOGIES [ICT], I.E. INFORMATION AND COMMUNICATION TECHNOLOGIES AIMING AT THE REDUCTION OF THEIR OWN ENERGY USE
    • Y02D30/00—Reducing energy consumption in communication networks
    • Y02D30/70—Reducing energy consumption in communication networks in wireless communication networks

Landscapes

  • Variable-Direction Aerials And Aerial Arrays (AREA)

Abstract

本发明公开了一种宽波束差分馈电交指梳状阵列天线，一种宽波束差分馈电交指梳状阵列天线，包括介质基板、覆设于介质基板底面的金属反射地板以及贴附于介质基板顶面的贴片天线；所述贴片天线上设有馈电端口，馈电端口通过T形功分器馈电段连接两路馈线，若干天线阵元交错设置在两条馈线上。本发明所研发宽波束差分馈电交指梳状阵列天线在于水平方向波束宽度比常规毫米波天线更宽，相较于普通梳状天线，水平方向波束宽度可增加40％以上，并且横向天线尺寸可减小40％。

Description

一种宽波束差分馈电交指梳状阵列天线
技术领域
本发明涉及天线技术领域，特别涉及一种宽波束差分馈电交指梳状阵列天线。
背景技术
天线作为无线通信不可缺少的一部分，其基本功能是辐射和接收无线电波。发射时，把高频电流转换为电磁波；接收时，把电滋波转换为高频电流。单一天线的方向性是有限的，不足以满足多种场合的应用。将工作在同一频率的两个或者两个以上天线进行组合，按照一定的要求进行空间排列和馈电，叫做天线阵，也叫阵列天线，组成阵列天线的单个天线辐射单元叫做阵元。阵列天线的辐射电磁场是组成该天线阵各单元辐射场的矢量总和，可以通过调整各单元的位置和馈电电流的幅度和相位，使得阵列天线具有各种不同的功能。简单来说，天线阵列的阵元数越多，阵列天线的增益越高，波束宽度越窄。
目前，各种形式的微带阵列天线已经被应用于汽车毫米波雷达的天线设计中，天线可用于汽车角雷达天线，用于一定角度范围内检测静止、动态目标及行人或者动物等目标检测。因此，在天线设计中，需要尽可能地提升天线在水平方向的波束宽度，从而提升角雷达在大角度方向的检测能力。
发明内容
本发明的目的在于提供一种宽波束差分馈电交指梳状阵列天线，在水平方向上的波束宽度比常规毫米波天线更宽，用于汽车角雷达时，可提升角雷达在大角度方向的检测能力。
为此，本发明的技术方案是：一种宽波束差分馈电交指梳状阵列天线，包括介质基板、覆设于介质基板底面的金属反射地板以及贴附于介质基板顶面的贴片天线；所述贴片天线上设有馈电端口，馈电端口通过T形功分器馈电段连接两路馈线，若干天线阵元交错设置在两条馈线上。
在上述方案的基础上并作为上述方案的优选方案：所有天线阵元均基于切比雪夫加权分布，即处于中间位置的天线阵元宽度最大，两侧依次减小。
在上述方案的基础上并作为上述方案的优选方案：所述馈线呈水平分布，所有天线阵元垂直于馈线分布，且天线阵元均为矩形结构。
在上述方案的基础上并作为上述方案的优选方案：所有天线阵元位于两平行设置的馈线中间，且天线阵元交错连接两条馈线。
在上述方案的基础上并作为上述方案的优选方案：从馈电端口起，奇数位天线阵元连接第一馈线，偶数位天线阵元连接第二馈线。
在上述方案的基础上并作为上述方案的优选方案：所述T形功分器馈电段用于产生两路幅度、相位相等的信号，并向第一馈线、第二馈线输出；所述第一馈线、第二馈线上的馈电初始幅度和相位相等。
在上述方案的基础上并作为上述方案的优选方案：相邻天线阵元间存在180°相位差。
在上述方案的基础上并作为上述方案的优选方案：所述贴片天线包括8个基于切比雪夫加权分布的天线阵元，第1、3、5、7个天线阵元连接第一馈线，第2、4、6、8个天线阵元连接第二馈线。
在上述方案的基础上并作为上述方案的优选方案：第1天线阵元与第8天线阵元宽度一致，第2天线阵元与第7天线阵元宽度一致，第3天线阵元与第6天线阵元宽度一致，第4天线阵元与第5天线阵元宽度一致。
在上述方案的基础上并作为上述方案的优选方案：所述馈电端口为50欧微带馈线，馈电端口与T形功分器馈电段之间设有匹配段。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
1、本发明所研发宽波束差分馈电交指梳状阵列天线在于水平方向波束宽度比常规毫米波天线更宽，相较于普通梳状天线，水平方向波束宽度可增加40％以上，并且横向天线尺寸可减小40％。
2、本发明所研发宽波束差分馈电交指梳状阵列天线阵元采用错位分布，用以展宽天线水平方向波束宽度，单水平波束宽度可达125°以上。
3、本发明所研发宽波束差分馈电交指梳状阵列天线采用1分2等幅度等相位T形功分器馈电，保证两条馈线上的馈电初始幅度和相位相等，以及保证相邻单元间存在180°相位差。
4、本发明所研发宽波束差分馈电交指梳状阵列天线应用切比雪夫加权来降低副瓣，垂直面副瓣可达-20dB以下。
5、在合理设计下，用于汽车角雷达时，可使雷达天线在±70°甚至更宽范围内呈现平顶波束方向图，极大提升了角雷达在大角度方向的检测能力，使得角雷达在大角度方向拥有和法向相同的探测距离范围，可以消除普通角雷达在大角度产生的盲区。
附图说明
以下结合附图和本发明的实施方式来作进一步详细说明
图1为本发明的天线仿真模型示意图；
图2为本发明的天线仿真S11结果曲线图；
图3为本发明的天线仿真方向图曲线；
图4为本发明宽波束阵列天线与普通梳状天线方向图对比曲线；
图5为本发明用于角雷达时的平顶波束方向图。
图中标记为：介质基板1、馈电端口2、T形功分器馈电段3、第一馈线41、第二馈线42、第1天线阵元51、第2天线阵元52、第3天线阵元53、第4天线阵元54、第5天线阵元55、第6天线阵元56、第7天线阵元57、第8天线阵元58。
具体实施方式
参见附图。本实施例所述宽波束差分馈电交指梳状阵列天线，包括介质基板1、金属反射地板和贴片天线，贴片天线设置于介质基板上表面，金属反射地板位于介质基板下表面；介质基板用于支撑、承载贴片天线；金属反射地板用于提供参考地面，并且反射天线所辐射出的电磁波，使得阵列天线具有更好的方向性。
所述贴片天线由馈电端口2、匹配段、T形功分器馈电段3、馈线以及若干天线阵元组成。其中，馈电端口为50欧微带馈线，可转接微带线、共面波导微带线、SIW介质集成波导等；馈电端口连接匹配段，匹配段用于将天线整体端口阻抗匹配调整到50欧；匹配段连接T形功分器馈电段，T形功分器馈电段用于产生两路幅度、相位相等的信号，并向第一馈线41、第二馈线42输出；所述第一馈线、第二馈线上的馈电初始幅度和相位相等。
所述第一馈线41、第二馈线42呈水平设置，且互相平行，所有天线阵元位于第一馈线41、第二馈线42之间，且所有天线阵元均基于切比雪夫加权分布，即处于中间位置的天线阵元宽度最大，两侧依次减小。相邻天线阵元间存在180°相位差。
天线单元具有8个，从馈电端口起，分别为第1天线阵元51、第2天线阵元52、第3天线阵元53、第4天线阵元54、第5天线阵元55、第6天线阵元56、第7天线阵元57、第8天线阵元58。所有天线阵元的长度一致，其中第1天线阵元51与第8天线阵元58宽度一致，第2天线阵元52与第7天线阵元57宽度一致，第3天线阵元53与第6天线阵元56宽度一致，第4天线阵元54与第5天线阵元55宽度一致，且第1天线阵元51、第2天线阵元52、第3天线阵元53、第4天线阵元54的宽度依次增大，第5天线阵元55、第6天线阵元56、第7天线阵元57、第8天线阵元58的宽度依次减小。
天线阵元交错连接两条馈线，奇数位的第1天线阵元51、第3天线阵元53、第5天线阵元55、第7天线阵元57连接第一馈线41，偶数位的第2天线阵元52、第4天线阵元54、第6天线阵元56、第8天线阵元58连接第二馈线42。
所述贴片天线在水平方向波束宽度比常规毫米波天线更宽，相较于普通梳状天线，水平方向波束宽度可增加40％以上，并且横向天线尺寸可减小40％。天线阵元采用错位分布，用以展宽天线水平方向波束宽度，单水平波束宽度可达125°以上。
如图2所示，该天线工作中心频率77.5G，有利于77GHz汽车雷达的小型化及轻量化设计。如图3所示，所研发宽波束阵列天线水平面3dB波束宽度为125.85°，垂直面副瓣为-19.89dB。
如图4所示，曲线S1、S2为宽波束阵列天线方向图曲线；曲线S3、S4为普通梳状阵列天线方向图曲线。普通梳状天线水平方向图的3dB波束宽度仅为88°，而本实施例研发的宽波束阵列天线水平方向图的3dB波束宽度为125°，波束宽度增大约42％。
如图5所示，在合理设计下，用于汽车角雷达时，可使雷达天线在±70°甚至更宽范围内呈现平顶波束方向图，极大提升了角雷达在大角度方向的检测能力，使得角雷达在大角度方向拥有和法向相同的探测距离范围，可以消除普通角雷达在大角度产生的盲区。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理前提下的若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种宽波束差分馈电交指梳状阵列天线，包括介质基板、覆设于介质基板底面的金属反射地板以及贴附于介质基板顶面的贴片天线；其特征在于：所述贴片天线上设有馈电端口，馈电端口通过T形功分器馈电段连接两路馈线，若干天线阵元交错设置在两条馈线上。
2.如权利要求1所述的一种宽波束差分馈电交指梳状阵列天线，其特征在于：所述馈线呈水平分布，所有天线阵元垂直于馈线分布，且天线阵元均为矩形结构。
3.如权利要求1所述的一种宽波束差分馈电交指梳状阵列天线，其特征在于：相邻天线阵元间存在180°相位差。
4.如权利要求1所述的一种宽波束差分馈电交指梳状阵列天线，其特征在于：所有天线阵元均基于切比雪夫加权分布，即处于中间位置的天线阵元宽度最大，两侧依次减小。
5.如权利要求4所述的一种宽波束差分馈电交指梳状阵列天线，其特征在于：所有天线阵元位于两平行设置的馈线中间，且天线阵元交错连接两条馈线。
6.如权利要求5所述的一种宽波束差分馈电交指梳状阵列天线，其特征在于：从馈电端口起，奇数位天线阵元连接第一馈线，偶数位天线阵元连接第二馈线。
7.如权利要求6所述的一种宽波束差分馈电交指梳状阵列天线，其特征在于：所述T形功分器馈电段用于产生两路幅度、相位相等的信号，并向第一馈线、第二馈线输出；所述第一馈线、第二馈线上的馈电初始幅度和相位相等。
8.如权利要求6所述的一种宽波束差分馈电交指梳状阵列天线，其特征在于：所述贴片天线包括8个基于切比雪夫加权分布的天线阵元，第1、3、5、7个天线阵元连接第一馈线，第2、4、6、8个天线阵元连接第二馈线。
9.如权利要求8所述的一种宽波束差分馈电交指梳状阵列天线，其特征在于：第1天线阵元与第8天线阵元宽度一致，第2天线阵元与第7天线阵元宽度一致，第3天线阵元与第6天线阵元宽度一致，第4天线阵元与第5天线阵元宽度一致。
10.如权利要求1所述的一种宽波束差分馈电交指梳状阵列天线，其特征在于：所述馈电端口为50欧微带馈线，馈电端口与T形功分器馈电段之间设有匹配段。
CN202310502558.9A 2023-05-06 2023-05-06 一种宽波束差分馈电交指梳状阵列天线 Pending CN116526134A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202310502558.9A CN116526134A (zh) 2023-05-06 2023-05-06 一种宽波束差分馈电交指梳状阵列天线

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202310502558.9A CN116526134A (zh) 2023-05-06 2023-05-06 一种宽波束差分馈电交指梳状阵列天线

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN116526134A true CN116526134A (zh) 2023-08-01

Family

ID=87399046

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202310502558.9A Pending CN116526134A (zh) 2023-05-06 2023-05-06 一种宽波束差分馈电交指梳状阵列天线

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN116526134A (zh)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN117060049A (zh) * 2023-09-13 2023-11-14 南京林业大学 一种车载毫米波雷达梳状微带天线设计方法

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN117060049A (zh) * 2023-09-13 2023-11-14 南京林业大学 一种车载毫米波雷达梳状微带天线设计方法

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN108987911B (zh) 一种基于siw的毫米波波束赋形微带阵列天线及设计方法
CN109950707B (zh) 一种圆锥共形端射阵列天线
US6424298B1 (en) Microstrip array antenna
CN203596414U (zh) 渐变缝隙天线及其相控阵天线
CN112332081B (zh) 基于微带结构的宽波瓣互补源天线
CN114156627B (zh) 一种超宽带低剖面低散射曲面相控阵天线
CN109193152B (zh) 有限带宽内基于混合馈电结构的低损耗频率扫描天线平面阵列
CN113871865A (zh) 一种低剖面宽带宽角二维扫描双极化相控阵天线及应用
CN116526134A (zh) 一种宽波束差分馈电交指梳状阵列天线
CN110867643A (zh) 宽波束天线、天线阵以及应用该天线阵雷达
CN113764871A (zh) 低剖面双频段双极化共口径共形相控阵天线
CN113690584A (zh) 基于基片集成脊波导的毫米波宽角扫描相控阵天线
CN110098469B (zh) 车载4d雷达天线
CN110635233A (zh) 一种用于etc***的低副瓣透镜阵列天线
WO2023051240A1 (zh) 天线模组、毫米波雷达以及车辆
CN217281205U (zh) 天线组件和车辆雷达
CN113964489B (zh) 基于弯折形缝隙的宽角扫描相控阵天线
CN113690636B (zh) 基于超表面的毫米波宽角扫描相控阵天线
CN115332766A (zh) 一种毫米波雷达相控阵天线
CN114566798A (zh) 低剖面双极化强耦合超宽带全机翼共形偶极子相控阵天线
CN211743384U (zh) 宽波束天线、天线阵以及应用该天线阵雷达
CN110504547B (zh) 一种有限带宽内大扫描角的串馈波导缝隙频率扫描天线
CN220420906U (zh) 一种c波段低副瓣和差波束微带贴片阵列天线
CN118073849B (zh) 基于互补源及悬置解耦超表面的毫米波宽角扫描阵列天线
CN113410628B (zh) 一种宽带高效率天线单元、串并馈子阵列及相控阵

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination