CN215816437U - 一种用于交通雷达的天线阵列 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种用于交通雷达的天线阵列，包括第一单元阵列和第二单元阵列，第一单元阵列和第二单元阵列均包含多个贴片单元，第一单元阵列的端部与第二单元阵列的端部通过馈线与总线连接；第一单元阵列的贴片单元间通过馈线连接，且沿馈线方向，各贴片单元的宽度先大后小；第二单元阵列的贴片单元间通过馈线连接，且沿馈线方向，各贴片单元的宽度先大后小。上述天线阵列，通过使用微带馈线将多个贴片单元相连接，分布简单，形式简洁，没有多余的补偿馈电结构，使得其兼顾宽频带、低旁瓣和高增益，同时天线的尺寸较小，整体设计结构简单且布局紧凑，可兼具宽频带和较低的旁瓣电平，可以达到较高的增益。

Description

一种用于交通雷达的天线阵列

技术领域

本实用新型涉及雷达天线技术领域，具体涉及一种用于交通雷达的天线阵列。

背景技术

近年来，随着微波集成技术和新型制造工艺的兴起，推动了微带天线的发展。相比于传统天线，微带天线不仅体积小，重量轻，低剖面，易共形，而且易集成，成本低，适合批量生产，此外还兼备电性能多样化等优势，由于微带阵列天线可以实现提高增益、增强方向性、提高辐射效率、降低副瓣、形成赋形波束和多波束等特性，故微带阵列天线越来越多的应用于各个领域，而国内外的学者对于微带阵列天线的研究也给予了广泛的关注。

但是从理论上来说，天线性能是和天线的电尺寸息息相关的，因此，天线的小型化将会给天线一些性能带来一些损失，比如带宽，增益等等，通常需要在各种性能和指标之间做出权衡。带宽、增益、副瓣是天线的重要指标，对于毫米波微带天线的设计，较难将三者达到比较好得效果。

实用新型内容

因此，本实用新型要解决的技术问题在于使毫米波微带贴片天线实现低旁瓣高增益的效果，从而提供一种用于交通雷达的天线阵列。

为达到上述目的，本实用新型提供如下技术方案：

本实用新型实施例提供一种用于交通雷达的天线阵列，其特征在于，包括：第一单元阵列和第二单元阵列，所述第一单元阵列和第二单元阵列均包含多个贴片单元，所述第一单元阵列的端部与第二单元阵列的端部通过馈线与总线连接；

所述第一单元阵列的贴片单元间通过馈线连接，且沿馈线方向，各贴片单元的宽度先大后小；所述第二单元阵列的贴片单元间通过馈线连接，且沿馈线方向，各贴片单元的宽度先大后小。

可选的，所述第一单元阵列和所述第二单元阵列中各贴片单元的宽度从馈线中心向两端对称分布。

可选的，所述第一单元阵列和所述第二单元阵列中贴片单元的数量为8个。

可选的，所述第一单元阵列和所述第二单元阵列中贴片单元的宽度依次为：0.481mm、0.741mm、1.086mm、1.3mm、1.3mm、1.086mm、0.741mm、0.481mm。

可选的，所述天线阵列的馈电方式为侧馈。

可选的，所述馈线上相邻两个贴片单元的间距为1.11mm。

可选的，所述贴片单元的长度均为1.06mm。

可选的，所述的用于交通雷达的天线阵列还包括介质层，所述天线阵列设置于所述介质层上，所述介质层的厚度为0.127mm。

可选的，所述总线为特性阻抗为50欧姆的线缆。

可选的，所述馈线为特性阻抗为70欧姆的线缆。

本实用新型技术方案，具有如下优点：

本实用新型提供的一种用于交通雷达的天线阵列，包括第一单元阵列和第二单元阵列，第一单元阵列和第二单元阵列均包含多个贴片单元，第一单元阵列的端部与第二单元阵列的端部通过馈线与总线连接；第一单元阵列的贴片单元间通过馈线连接，且沿馈线方向，各贴片单元的宽度先大后小；第二单元阵列的贴片单元间通过馈线连接，且沿馈线方向，各贴片单元的宽度先大后小。上述天线阵列，通过使用微带馈线将多个贴片单元相连接，分布简单，形式简洁，没有多余的补偿馈电结构，并通过设计两列单元阵列，使其波束宽度减小，能量更为集中，起到了有效的抗干扰效果，使其性能更加稳定，实现了兼顾宽频带、低旁瓣和高增益的效果，同时天线的尺寸较小，整体设计结构简单且布局紧凑，可兼具宽频带和较低的旁瓣电平，可以达到较高的增益。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型一种用于交通雷达的天线阵列的一个具体示例的结构示意图；

图2为本实用新型实施例提供的天线在78GHz-82GHz频段关于反射系数的高频电磁仿真图；

图3为本实用新型实施例提供的天线78GHz-82GHz频段关于驻波曲线的仿真的高频电磁仿真图；

图4为本实用新型实施例提供的天线在78GHz-81GHz频段关于增益数据的仿真结果；

图5为本实用新型实施例提供的天线在78GHz-81GHz频段关于半功率波束宽度(H面和E面)的仿真结果；

图6-图10为本实用新型实施例提供的天线阵列分别在频段为79GHz、79.5GHz、80GHz、80.5GHz、81GHz时的高频电磁仿真图。

具体实施方式

下面将结合附图对本实用新型的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，还可以是两个元件内部的连通，可以是无线连接，也可以是有线连接。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

此外，下面所描述的本实用新型不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。

近年来，随着微波集成技术和新型制造工艺的兴起，推动了微带天线的发展。相比于传统天线，微带天线不仅体积小，重量轻，低剖面，易共形，而且易集成，成本低，适合批量生产，此外还兼备电性能多样化等优势，由于微带阵列天线可以实现提高增益、增强方向性、提高辐射效率、降低副瓣、形成赋形波束和多波束等特性，故微带阵列天线越来越多的应用于各个领域，而国内外的学者对于微带阵列天线的研究也给予了广泛的关注。

但是从理论上来说，天线性能是和天线的电尺寸息息相关的，因此，天线的小型化将会给天线一些性能带来一些损失，比如带宽，增益等等，通常需要在各种性能和指标之间做出权衡。带宽、增益、副瓣是天线的重要指标，对于毫米波微带天线的设计，较难将三者达到比较好得效果。

基于上述问题，本实用新型实施例提供一种用于交通雷达的天线阵列，如图1所示，该天线阵列包括：第一单元阵列1和第二单元阵列2，第一单元阵列1和第二单元阵列2均包含多个贴片单元3，第一单元阵列1的端部与第二单元阵列2的端部通过馈线5与总线6连接；

第一单元阵列1的贴片单元3间通过馈线5连接，且沿馈线5方向，各贴片单元3的宽度先大后小；第二单元阵列2的贴片单元3间通过馈线5连接，且沿馈线5方向，各贴片单元3的宽度先大后小。

具体的，通过设计两列单元阵列，使其波束宽度减小，能量更为集中，起到了有效的抗干扰效果，使其性能更加稳定。

本实用新型提供的一种用于交通雷达的天线阵列，上述天线阵列，通过使用微带馈线将多个贴片单元相连接，分布简单，形式简洁，没有多余的补偿馈电结构，并通过设计两列单元阵列，使其波束宽度减小，能量更为集中，起到了有效的抗干扰效果，使其性能更加稳定，实现了兼顾宽频带、低旁瓣和高增益的效果，同时天线的尺寸较小，整体设计结构简单且布局紧凑，可兼具宽频带和较低的旁瓣电平，可以达到较高的增益。

在一具体实施例中，如图1所示，上述的第一单元阵列1和第二单元阵列2中各贴片单元3的宽度从馈线5中心向两端对称分布。具体的，若每个单元阵列中贴片单元3的数量为奇数，则各贴片单元3的宽度以中间的贴片单元3为中心向两端对称分布。

在一具体实施例中，如图1所示，上述的第一单元阵列1和第二单元阵列2中贴片单元3的数量为8个。具体的，此处的贴片单元3的数量还可以为其他数值，本实施例对贴片单元3的数量不做限定。

在一具体实施例中，如图1所示，上述的第一单元阵列1和第二单元阵列2中贴片单元3的宽度依次为：0.481mm、0.741mm、1.086mm、1.3mm、1.3mm、1.086mm、0.741mm、0.481mm。

在一具体实施例中，上述的天线阵列的馈电方式为侧馈。具体的，采用侧馈的方式，可以降低天线的厚度，使其结构更加紧密。

在一具体实施例中，上述的馈线5上相邻两个贴片单元3的间距为1.11mm。具体的，相邻两个贴片单元3的间距精度达到了0.01mm，更高的精度为天线的性能提供了更好的保障。

在一具体实施例中，如图1所示，上述的贴片单元3的长度均为1.06mm。

在一具体实施例中，如图1所示，上述的天线阵列，还包括介质层4，天线阵列设置于介质层4上，介质层4的厚度为0.127mm。具体的，介质层的板材为罗杰斯，介电常数为3，介质损耗角0.0013，通过此介质层，可以降低天线的剖面高度，从而满足通信设备所需要的天线厚度低的需求。

在一具体实施例中，上述的总线6为特性阻抗为50欧姆的线缆。具体的，总线6的线宽为0.3mm。

在一具体实施例中，上述的馈线5为特性阻抗为70欧姆的线缆。具体的，馈线5的线宽为0.15mm。

具体的，对上述用于交通雷达的天线阵列进行了高频电磁仿真，仿真结果如图2-10所示，由此可见，通过采用上述设计，天线在80GHz频段达到了17.7dB的增益、-20dB的副瓣电平，体现了低副瓣高增益的特点，阻抗带宽2GHz，同时在仿真过程中，天线在3dB波束宽度E面为11.9°、H面为46.4°。本实用新型提供的用于交通雷达的天线阵列，通过使用微带馈线将多个贴片单元相连接，分布简单，形式简洁，没有多余的补偿馈电结构，并通过设计两列单元阵列，使其波束宽度减小，能量更为集中，起到了有效的抗干扰效果，使其性能更加稳定，实现了兼顾宽频带、低旁瓣和高增益的效果，同时天线的尺寸较小，整体设计结构简单且布局紧凑，可兼具宽频带和较低的旁瓣电平，可以达到较高的增益。本方案中的天线属于微带天线，微带天线制作方便简单，价格低廉，尤其是在大规模制作的时，不仅节约成本，而且天线之间的一致度高。

显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本实用新型创造的保护范围之中。

Claims (10)

1.一种用于交通雷达的天线阵列，其特征在于，包括：第一单元阵列和第二单元阵列，所述第一单元阵列和第二单元阵列均包含多个贴片单元，所述第一单元阵列的端部与第二单元阵列的端部通过馈线与总线连接；

所述第一单元阵列的贴片单元间通过馈线连接，且沿馈线方向，各贴片单元的宽度先大后小；所述第二单元阵列的贴片单元间通过馈线连接，且沿馈线方向，各贴片单元的宽度先大后小。

2.根据权利要求1所述的用于交通雷达的天线阵列，其特征在于，所述第一单元阵列和所述第二单元阵列中各贴片单元的宽度从馈线中心向两端对称分布。

3.根据权利要求1所述的用于交通雷达的天线阵列，其特征在于，所述第一单元阵列和所述第二单元阵列中贴片单元的数量为8个。

4.根据权利要求3所述的用于交通雷达的天线阵列，其特征在于，所述第一单元阵列和所述第二单元阵列中贴片单元的宽度依次为：0.481mm、0.741mm、1.086mm、1.3mm、1.3mm、1.086mm、0.741mm、0.481mm。

5.根据权利要求1所述的用于交通雷达的天线阵列，其特征在于，所述天线阵列的馈电方式为侧馈。

6.根据权利要求1所述的用于交通雷达的天线阵列，其特征在于，馈线上相邻两个贴片单元的间距为1.11mm。

7.根据权利要求1所述的用于交通雷达的天线阵列，其特征在于，所述贴片单元的长度均为1.06mm。

8.根据权利要求1所述的用于交通雷达的天线阵列，其特征在于，还包括介质层，所述天线阵列设置于所述介质层上，所述介质层的厚度为0.127mm。

9.根据权利要求1所述的用于交通雷达的天线阵列，其特征在于，所述总线为特性阻抗为50欧姆的线缆。

10.根据权利要求1所述的用于交通雷达的天线阵列，其特征在于，所述馈线为特性阻抗为70欧姆的线缆。

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