CN220324700U - 一种基于波导转换的天线单元 - Google Patents

Abstract

本申请提供了一种基于波导转换的天线单元，包括：介质基板；位于基质基板上且通过连接处相连的接地共面波导和辐射贴片，连接处位于辐射贴片第一侧的非中间区域，第二侧具有平行于第一侧的N个开槽，第二侧与连接处之间的距离大于第二侧与第一侧中间区域之间的距离，使得辐射贴片表面电流的主要方向为第一方向；两侧端口相互垂直且沿第二方向延伸的第一波导腔体，其一侧端口与介质基板相接包围辐射贴片，且其主模方向为第一方向，从而辐射贴片表面电流的主要方向与该主模方向相同，保证电磁波的波导转换效率。接地共面波导将电磁波传输到辐射贴片，辐射贴片将电磁波传输至第一波导腔体，不需要通过巴伦设计完成波导转换，结构简单。

Description

一种基于波导转换的天线单元

技术领域

本申请涉及毫米波雷达技术领域，尤其涉及一种应用于毫米波雷达***中的基于波导转换的天线单元。

背景技术

随着自动驾驶技术的发展，毫米波雷达传感器的技术也在不断革新，对更大的探测距离以及俯仰向的分辨能力均提出了迫切需求。为了增加毫米波雷达的探测距离以及俯仰向的分辨能力，4D毫米波雷达进入了快速发展的阶段。但是为了满足4D毫米波雷达的对更大探测距离以及更高俯仰向的分辨能力需求，使得对于天线的通道数以及口径要求变高，需要更多的通道数以及更大的口径，但是更大的天线口径，会带来较大的馈电损耗，同时影响天线的辐射性能。

实用新型内容

有鉴于此，本申请提供了一种基于波导转换的天线单元，方案如下：

一种基于波导转换的天线单元，包括：

介质基板；

位于所述介质基板上的至少一个接地共面波导；

位于所述介质基板上的至少一个辐射贴片，所述辐射贴片的第一侧具有连接处，所述连接处位于所述第一侧的非中间区域，所述接地共面波导与所述连接处连接，所述辐射贴片的第二侧具有平行于所述第一侧的N个开槽，N≥1，所述第二侧与所述第一侧相邻接，并且所述第二侧与所述连接处之间的距离大于所述第二侧与所述第一侧的中间区域之间的距离；

至少一个第一波导腔体，所述第一波导腔体的两侧端口相互垂直，并且所述第一波导腔体的其中一侧端口与所述介质基板相接，包围所述辐射贴片，其中，所述第一波导腔体的主模方向平行于第一方向，并且所述第一波导腔体沿第二方向延伸，所述第一方向由所述连接处指向所述第二侧，所述接地共面波导和所述辐射贴片沿所述第二方向依次排布。

可选的，所述辐射贴片的第二侧的N个开槽的取值范围为1≤N≤6。

可选的，所述第一波导腔体包括第一部分和第二部分，所述第一部分位于所述辐射贴片的上方，一侧端口包围所述辐射贴片，另一侧端口与所述第二部分相接，并且所述第二部分沿所述第二方向延伸。

可选的，所述第一波导腔体还包括位于所述第一部分和所述第二部分之间的第三部分，所述第三部分的两侧端口相互垂直，其中一侧端口与所述第一部分相接，另一侧端口与所述第二部分相接。

可选的，所述第一部分的截面和所述第二部分的截面形状相同，其中，所述第一部分的截面沿所述第一方向的延伸长度与所述第二部分的截面沿所述第一方向的延伸长度相等，所述第一部分的截面沿所述第二方向的延伸长度与所述第二部分的截面沿第三方向的延伸长度相等，并且所述第一部分的截面沿所述第一方向的延伸长度小于其沿所述第二方向的延伸长度；

所述第三方向垂直于所述介质基板所在平面

可选的，所述接地共面波导包括沿所述第二方向延伸的微带主馈线和阻抗匹配线，所述阻抗匹配线与所述微带主馈线连接，且还与所述连接处连接；

其中，所述微带主馈线的截面中心与所述阻抗匹配线的截面中心对齐，并且在所述第一方向上，所述阻抗匹配线的宽度不大于所述微带主馈线的宽度，对所述微带主馈线和所述辐射贴片进行阻抗匹配。

可选的，所述介质基板包括PCB板以及分别位于所述PCB板上下表面的第一铜箔和第二铜箔，其中，所述第一铜箔具有相连通的至少一个第一镂空区和至少一个第二镂空区，所述微带主馈线和所述阻抗匹配线位于所述第一镂空区中，所述辐射贴片位于所述第二镂空区中；

所述介质基板还包括第一通孔组和第二通孔组，其中，所述第一通孔组位于所述第一镂空区***，且位于所述微带主馈线和所述阻抗匹配线两侧；所述第二通孔组位于所述第二镂空区***，包围所述辐射贴片。

可选的，所述微带主馈线和所述阻抗匹配线与所述第一镂空区的边缘之间具有间隙，所述辐射贴片与所述第二镂空区的边缘之间具有间隙。

可选的，所述第一镂空区为矩形镂空区，所述第二镂空区为矩形镂空区。

可选的，所述第一波导腔体与所述辐射贴片相对的一侧端口尺寸与所述第二镂空区的尺寸相同，并且与所述第二镂空区相接。

可选的，所述天线单元还包括至少一个第二波导腔体，所述第二波导腔***于所述微带主馈线和所述阻抗匹配线的上方，包围所述微带主馈线和所述阻抗匹配线。

可选的，所述第二波导腔体沿所述第一方向的宽度不小于所述第一镂空区沿所述第一方向的宽度。

可选的，所述第二波导腔体与所述第一波导腔体相连通，并且所述第二波导腔体沿所述第一方向的宽度与所述第一波导腔体沿所述第一方向的宽度相等。

可选的，所述天线单元包括多个接地共面波导、多个辐射贴片以及多个第一波导腔体，所述多个接地共面波导与所述多个辐射贴片一一对应，所述多个第一波导腔体与所述多个辐射贴片一一对应。

可选的，所述天线单元的工作频率的取值范围为76GHz～80GHz，包括端点值。

相对于现有技术，本申请技术方案的有益效果如下：

本申请提供的天线单元包括：介质基板；位于基质基板上的至少一个接地共面波导和至少一个辐射贴片，辐射贴片的第一侧具有位于非中间区域的连接处，接地共面波导与连接处连接，辐射贴片的第二侧具有平行于第一侧的N个开槽，N≥1，第二侧与第一侧相邻接，且第二侧与连接处之间的距离大于第二侧与第一侧中间区域之间的距离；至少一个第一波导腔体，该第一波导腔体的两侧端口相互垂直，并且其中一侧端口与介质基板相接，包围辐射贴片，第一波导腔体的主模方向平行于第一方向，并沿第二方向延伸，第一方向由所述连接处指向所述第二侧，接地共面波导和辐射贴片沿所述第二方向依次排布。该天线单元中的接地共面波导用于将电磁波传输到辐射贴片，辐射贴片用于将电磁波传输至第一波导腔体，以使得经介质基板平面馈线传输的电磁波转换到波导结构中进行传输，完成电磁波的波导转换，不需要通过额外的巴伦设计完成波导转换，结构简单。

另外，天线单元中的辐射贴片的连接处位于第一侧的非中间区域，并且与第二侧之间的距离大于中间区域与第二侧之间的距离，以实现偏移馈电，使得电磁波在第一侧激励起的表面电流的方向与连接处同第二侧的排布方向相同，即电磁波在第一侧激励起的表面电流的方向与第一方向一致。并且辐射贴片的第二侧具有平行于第一侧的N个开槽，调节电磁波在辐射贴片内部激励起的表面电流的主要方向，使得电磁波在辐射贴片内部激励起的表面电流的主要方向也与第一方向一致。因此，电磁波在辐射贴片中激励起的电流的主要方向与第一方向相同，从而也与第一波导腔体的主模方向相同，可以产生与第一波导腔体主模方向一致的电场，使得电磁波能够尽可能多的传输到第一波导腔体中，抑制电磁波从介质基板平面传播转换到波导结构过程中的损失，保证电磁波进行波导转换的效率。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例或相关技术中的技术方案，下面将对实施例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，下面描述中的附图仅仅是本申请的实施例，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，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

本说明书附图所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本申请可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本申请所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本申请所揭示的技术内容得能涵盖的范围内。

图1为本申请提供的一种基于波导转换的天线单元的结构示意图；

图2为本申请提供的另一种基于波导转换的天线单元的结构示意图；

图3为本申请提供的一种基于波导转换的天线单元中的介质基板的结构示意图；

图4为本申请提供的又一种基于波导转换的天线单元的结构示意图；

图5为本申请提供的一种基于波导转换的天线单元中电磁波的传输和反射系数变化曲线图。

具体实施方式

下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请中的实施例进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一区域实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，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，都属于本申请保护的范围。

为使本申请的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本申请作进一步详细的说明。

发明人研究发现，当前绝大多数车载毫米波雷达天线均采用PCB上平面微带串馈贴片形式即微带天线，对于传统的毫米波雷达应用可能是足够的。但是对于4D毫米波雷达而言，为了满足更大的探测距离以及更强的俯仰向的分辨能力，则要求天线具有更多的通道数以及更大的口径。但是在天线要求更多的通道数以及更大的口径的情况下，如果仍然采用微带天线，天线的大口径会带来比较高的馈线损耗，导致天线增益降低，同时微带天线中的微带线会存在弯曲的情况，弯曲的微带线也会带来额外的辐射，影响天线的辐射性能。

为了改善微带天线在大口径下的馈电损耗以及对天线辐射性能的影响，现今的一种方式是采用波导来代替PCB平面馈线，能够极大地改善上述问题。例如发明名称为单层PCB上的宽带波导发射设计，公开号为CN111164825A的专利文件，就提出了一种通过PCB到波导的转换结构，利用波导腔体实现馈线传输，降低损耗，但是该波导结构需要额外的巴伦设计完成波导和PCB的匹配转换，结构较为复杂，不利于设计应用。

基于此，本申请提供了一种基于波导转换的天线单元，应用于自动驾驶的毫米波雷达***中，如图1所示，图1为本申请提供的一种基于波导转换的天线单元的结构示意图，该天线单元包括：

介质基板100。

位于所述基质基板100上的至少一个接地共面波导110。

位于所述基质基板100上的至少一个辐射贴片120，所述辐射贴片120的第一侧123具有连接处121，所述连接处121位于所述第一侧123的非中间区域，所述接地共面波导110与所述连接处121连接，进而与所述辐射贴片120连接，也就是说，所述接地共面波导110通过所述连接处121与所述辐射贴片120连接。所述辐射贴片120的第二侧124具有平行于所述第一侧123的N个开槽122，N≥1，其中，所述辐射贴片120的第一侧123和所述辐射贴片120的第二侧124相邻接，并且所述辐射贴片120的第二侧124与所述连接处121之间的距离大于第二侧124与第一侧123中间区域之间的距离，也就是说，所述辐射贴片120的第二侧124为与所述第一侧123相邻接的两个侧面中距离连接处121相对更远的一侧。如图1所示，辐射贴片120的形状为矩形，具有与第一侧123相邻且相对的两侧，第二侧124则为该相对的两侧中距离连接处121相对更远的一侧。

至少一个第一波导腔体130，如图2所示，图2为本申请提供的一种基于波导转换的天线单元的结构示意图，所述第一波导腔体130的两侧端口相互垂直，并且所述第一波导腔体130的其中一侧端口与所述介质基板100相接，包围所述辐射贴片120。其中，所述第一波导腔体130的主模方向平行于第一方向，并且所述第一波导腔体130沿第二方向延伸，所述第一方向由连接处121指向所述辐射贴片120的第二侧124，所述接地共面波导110和所述辐射贴片120沿所述第二方向依次排布。

具体地，在本申请实施例中，该天线单元包括接地共面波导110和辐射贴片120，该接地共面波导110用于传输电磁波发射源传来的电磁波，将电磁波传输到辐射贴片120，辐射贴片120用于将电磁波传输至第一波导腔体130，即传输至波导结构中，使得经介质基板平面馈线传输的电磁波转换到波导结构中进行传输。由此可见，本申请提供的天线单元，通过接地共面波导110、辐射贴片120以及包围辐射贴片120的第一波导腔体130就可以完成电磁波到波导结构的转换，不需要通过额外的巴伦设计完成波导转换，结构简单。

另外，天线单元中的辐射贴片120的连接处121位于第一侧的非中间区域，从而能够实现偏移馈电，使得电磁波传输到辐射贴片120时，在第一侧123激励起的表面电流的方向指向辐射贴片120的第二侧，与第一方向一致。并且在辐射贴片120的连接处121位于第一侧123的非中间区域的前提下，辐射贴片120的第二侧124具有平行于第一侧的N个开槽122，使得在辐射贴片120内部激励起的表面电流主要方向也与第一方向一致，从而电磁波在辐射贴片120中激励起的表面电流的主要方向与第一方向一致。已知第一波导腔体130的主模方向平行于第一方向，因此电磁波在辐射贴片120中激励起的电流的主要方向与第一波导腔体130的主模方向相同，进而产生与第一波导腔体130主模方向一致的电场，使得电磁波能够尽可能多的传输到第一波导腔体130中，减少电磁波从介质基板平面传播转换到波导结构过程中的损失，保证电磁波进行波导转换的效率。

需要说明的是，辐射贴片120第二侧124具有N个开槽122，目的是为了调节辐射贴片120表面电流的主要方向，使得辐射贴片120的表面电流大部分沿着开槽122的边缘传输。又因为连接处121在辐射贴片120第一侧123偏离中间区域的位置，且距离第二侧124较远，从而辐射贴片120的表面电流的大部分会沿着开槽122的边缘以第一方向传输，调节了辐射贴片120表面电流的主要方向，使得辐射贴片120表面电流的主要方向与第一波导腔体130的主模方向相同，保证电磁波波导转换的效率。但是辐射贴片120第二侧124的N个开槽122的数量并不是越多越好，开槽122的数量过多的话，由于辐射贴片120的尺寸有限，过多的开槽122使得制备辐射贴片120的工艺难度较大，且还会导致各个开槽122之间的距离很近，不利于对辐射贴片120表面电流的主要方向的调节。因此，在本申请的一个实施例中，辐射贴片120第二侧124具有N个开槽122的数量的取值范围为1≤N≤6，但本申请对此并不做限定，对于不同尺寸的辐射贴片，开槽个数还可为其他范围，具体视情况而定。

另外，该天线单元的辐射贴片120通过在第二侧124开槽即可以达到调节辐射贴片120表面电流的主要方向的效果，不需要进行复杂的设计，结构简单易制备。

在本申请的一个实施例中，如图2所示，所述第一波导腔体130包括第一部分131和第二部分132，所述第一部分131位于所述辐射贴片120的上方，一侧端口包围所述辐射贴片120，另一侧端口与所述第二部分132相接，所述第二部分132沿所述第二方向延伸。电磁波在第一波导腔体130中的传输过程为：电磁波经过辐射贴片120辐射后经第一部分131包围辐射贴片120的一侧端口进入到波导结构中，再经第二部分132远离第一部分131的一侧端口进入到外部自由空间，以使得经介质基板平面馈线传输的电磁波转换到波导结构中进行传输，再进入到外部空间。需要说明的是，前述第一波导腔体130的两侧端口相互垂直，具体指的是第一部分131包括辐射贴片120的一侧端口与第二部分132远离第一部分131的一侧端口相互垂直。

在上述实施例的基础上，在本申请的一个实施例中，如图2所示，所述第一波导腔体130还包括位于所述第一部分131和所述第二部分132之间的第三部分133，所述第三部分133的两侧端口相互垂直，并且其中一侧端口与所述第一部分131相接，另一侧端口与所述第二部分132相接。由上述可知，第三部分133为90°旋转腔体，并且第一部分131和第二部分132通过第三部分133连接，因此第一波导腔体130为一直角拐形腔体，形状简单，易于制备和安装。并且，第一波导腔体130为一直角拐形腔体，使得第一波导腔体130的高度可以仅为第一部分131和第二部分132高度之和，或者仅稍大于第一部分131和第二部分132的高度之和，以使得第一波导腔体130高度较小，降低天线单元的整体高度。

在上述实施例的基础上，在本申请的一个实施例中，如图2所示，所述第一部分131的截面和所述第二部分132的截面的形状相同，具体为所述第一部分131的两侧端口形状相同，所述第二部分132的两侧端口的形状相同，且所述第一部分132包围所述辐射贴片120的一侧端口的形状与所述第二部分132远离所述第一部分131的一侧端口的形状相同，从而该第一波导腔体130形状可以看成其包围辐射贴片120的一侧端口进行90°旋转并沿第二方向延伸时所经轨迹形成的空间结构，因此第一波导腔体130在其延伸方向上横截面尺寸始终不变，不会影响电磁波经第一波导腔体130即波导结构输出后的频段，使得从接地共面波导110输入的电磁波的频率与从波导结构中输出的电磁波的频率相等。

并且，在本实施例中，所述第一部分131的截面沿所述第一方向的延伸长度和所述第二部分132的截面沿所述第一方向的延伸长度相等，所述第一部分131的截面沿所述第二方向的延伸长度与所述第二部分132的截面沿第三方向的延伸长度相等，并且所述第一部分131的截面沿所述第一方向的延伸长度小于所述第一部分131的截面沿所述第二方向的延伸长度，所述第三方向垂直于所述介质基板100所在平面。具体地，由于第一部分131的截面沿第一方向的延伸长度小于第一部分131的截面沿第二方向的延伸长度，且第一部分131的截面沿第一方向的延伸长度与第二部分132的截面沿第一方向的延伸长度相等，第一部分131的截面沿第二方向的延伸长度与第二部分132的截面沿第三方向的延伸长度相等。因此，第二部分132的截面在竖直方向的延伸长度大于其沿水平方向的延伸长度，该水平方向垂直于第二部分的延伸方向，从而第二部分132的腔体较窄，在相同的体积的前提下，占据介质基板100的空间较小，有利于该天线单元的高集成。

另外，第一部分131的截面沿第二方向的延伸长度与第二部分132的截面沿第三方向的延伸长度相等，即第二部分132的截面在竖直方向的高度与第一部分131的截面沿第二方向的延伸长度相同，并且第一部分131的一侧端口覆盖辐射贴片120即可，从而第一部分131的端口即截面尺寸不会太大，因此第二部分132的截面沿第三方向的延伸长度也同样不大，即第二部分132竖直高度不高，有益于降低第一波导腔体130即波导结构的高度。另外，波导结构的主模方向平行于波导腔体的窄边，从而第一部分131的截面沿第一方向的延伸长度小于第一部分131沿第二方向的延伸长度，使得第一波导腔体130的主模方向为第一方向，与辐射贴片120的表面电流的主要方向相同。

在本申请的一个实施例中，如图1所示，所述接地共面波导110包括沿所述第二方向延伸的微带主馈线111和阻抗匹配线112，所述阻抗匹配线112与所述微带主馈线111连接，且还与所述连接处121连接，用于对所述微带主馈线111和所述辐射贴片120进行阻抗匹配。其中，所述微带主馈线111的截面中心与所述阻抗匹配线112的截面中心对齐，并且在所述第一方向上，所述阻抗匹配线112的宽度不大于所述微带主馈线111的宽度，即阻抗匹配线112的截面宽度不大于微带主馈线111的截面宽度，以对所述微带主馈线111和所述辐射贴片120进行阻抗匹配。需要说明的是，所述微带主馈线111的截面中心与所述阻抗匹配线112的截面中心对齐，具体指在微带主馈线111和阻抗匹配线112的延伸方向上，微带主馈线111的截面中心与阻抗匹配线112的截面中心对齐。

具体地，微带主馈线111用于传输电磁波辐射源发射来的电磁波，并通过阻抗匹配线112将电磁波传输给辐射贴片120，其中，微带主馈线111的宽度由特性阻抗50欧姆决定，具体为微带主馈线111的宽度的阻抗为定值50欧姆，微带主馈线111的阻抗与宽度成反比，宽度越大，阻抗越小，反之宽度越小，阻抗越大，使得微带主馈线111的宽度由其阻抗决定，但是在天线单元中微带主馈线111的宽度具有一定的限制，不能够任意设置。并且在天线单元中，电磁波由微带主馈线111传输到辐射贴片120的损耗多少与微带主馈线111和辐射贴片120之间的阻抗匹配程度有关。因此，在本申请实施例中，接地共面波导结构110包括阻抗匹配线112，并优化设计该阻抗匹配线112的长度和宽度，以对微带主馈线111和辐射贴片120进行阻抗匹配，抑制电磁波由微带主馈线111传输到辐射贴片120的过程中的损耗。

另外，根据上述可知，该天线结构的一个接地共面波导110仅包括一个微带主馈线111和一个阻抗匹配线112，即该天线结构中的接地共面波导110采用单馈线，结构简单易加工。

在上述实施例的基础上，在本申请的一个实施例中，如图3所示，图3为本申请提供的一种基于波导转换的天线单元中的介质基板的结构示意图，所述介质基板100包括PCB板101以及分别位于所述PCB板101上下表面的第一铜箔102和第二铜箔103。其中，如图1所示，所述第一铜箔102具有相连通的第一镂空区1021和第二镂空区1022，所述微带主馈线111和所述阻抗匹配线112位于所述第一镂空区1021中，所述辐射贴片120位于所述第二镂空区1022中。所述介质基板100还包括第一通孔组104和第二通孔组105，其中，所述第一通孔组104包括多个通孔，该多个通孔侧壁具有金属层，电连接通孔两侧的第一铜箔102和第二铜箔103，位于所述第一镂空区1021***，且位于所述微带主馈线111和所述阻抗匹配线112两侧，具体为所述第一通孔组104中的多个通孔沿着第二方向排布，且位于所述微带主馈线111和所述阻抗匹配线112两侧，用于对所述微带主馈线111和所述阻抗匹配线112进行屏蔽，将通过所述微带主馈线111和所述阻抗匹配线112传输的电磁波限制在第一镂空区中，避免外溢。所述第二通孔组105包括多个通孔，该多个通孔侧壁也具有金属层，电连接通孔两侧的第一铜箔102和第二铜箔103，位于所述第二镂空区1022***，且位于所述辐射贴片120的周围，具体为所述第二通孔组105包围所述辐射贴片120除了与阻抗匹配线112相连一侧的其他侧，用于对辐射贴片120进行屏蔽，将电磁波限制在第二镂空区中，不会向其他的额外空间传输。

在上述实施例的基础上，在本申请的一个实施例中，如图2所示，所述微带主馈线111和所述阻抗匹配线112均与所述第一镂空区1021的边缘具有间隙，所述辐射贴片120与所述第二镂空区1022的边缘具有间隙，使得第一镂空区1021的宽度大于微带主馈线111和阻抗匹配线112的宽度，使得第二镂空区域1022的宽度大于辐射贴片120的宽度，进而保证第一镂空区1021和第二镂空区1022的宽度，以避免所述第一镂空区1021和第二镂空区1022的宽度过小，形成工艺难度大。

在上述实施例的基础上，在本申请的一个实施例中，如图2所示，所述第一镂空区1021为矩形镂空区，所述第二镂空区1022为矩形镂空区，形状简单且规则，工艺难度小，容易制备，进而有助于降低该天线单元的工艺难度。

在上述实施例的基础上，在本申请的一个实施例中，如图2所示，所述第一波导腔体130包围所述辐射贴片120的一侧端口与所述第二镂空区1022的尺寸相同，且与所述第二镂空区1022对接，从而使得所述第一波导腔体130完全包围辐射贴片120和第二镂空区1022，进而使得传输至辐射贴片120并限制在第二镂空区1022中的电磁波能够传输至第一波导腔体130，保证电磁波波导转换的效率。

并且，第一波导腔体130包围辐射贴片120的一侧端口与第二镂空区1022的尺寸相同，因此第一波导腔体130包围辐射贴片120的一侧端口也为矩形。由于第一波导腔体130各处截面形状均相同，从而第一波导腔体130为矩形腔体，形状简单且规则，工艺难度小，容易制备，进而有助于降低该天线单元的工艺难度。

在本申请的一个实施例中，如图2所示，该天线单元还包括至少一个第二波导腔体140，所述第二波导腔体140位于所述微带主馈线111和所述阻抗匹配线112的上方，包围所述微带主馈线111和所述阻抗匹配线112，形成封闭空腔，进一步抑制被限制在第一镂空区1021中的电磁波向外辐射。

在上述实施例的基础上，在本申请的一个实施例中，如图2所示，所述第二波导腔体140沿所述第一方向的宽度不小于所述第一镂空区1021沿所述第一方向的宽度，即第二波导腔体140沿第一方向的宽度大于或等于第一镂空区1021沿第一方向的宽度，以使得第二波导腔体141能够完全包围所述微带主馈线111和所述阻抗匹配线112，抑制被限制在第一镂空区1021中的电磁波向外辐射。

在本申请的一个实施例中，该天线单元还包括至少一个第二波导腔体140时，所述第二波导腔体140与所述第一波导腔体130相连通，且所述第二波导腔体140沿所述第一方向的宽度与所述第一波导腔体130沿所述第一方向的宽度相等，以使得被限制在第二波导腔体140中的电磁波经第二波导腔体140后直接进入到第一波导腔体130中，避免电磁波的传输损失。

在本申请的一个实施例中，如图4所示，图4为本申请提供的又一种基于波导转换的天线单元的结构示意图，该天线结构包括多个接地共面波导110、多个辐射贴片120以及多个第一波导腔体120，其中，所述多个接地共面波导110与所述多个辐射贴片120一一对应，并且所述多个第一波导腔体130也与所述多个辐射贴片120一一对应，即多个接地共面波导110与多个辐射贴片120一一对应连接，多个第一波导腔体130一一对应包围多个辐射贴片120，从而该天线单元为多通道天线单元，并且相邻第一波导腔体130即相邻波导结构的间隔仅为第一波导腔体130的窄边的宽度以及第一波导腔体130的壁厚，保证了并列的多个通道的紧凑性，进而提高了该多个通道天线单元的结构紧凑性，有利于实现该天线单元的高集成。

需要说明的是，该天线单元为多通道天线单元时，同样也包括多个第二波导腔体140，该多个第二波导腔体140与多个接地共面波导110一一对应，并包围该多个接地共面波导110。

在本申请的一个实施例中，所述天线单元的工作频率的取值范围为76GHz～80GHz，包括端点值。具体地，如图5所示，图5为本申请提供的一种基于波导转换的天线单元中电磁波的传输和反射系数的变化曲线图，其中S11代表电磁波从接地共面波导110的微带主馈线111输入后反射回到微带主馈线111的电磁波与从接地共面波导110的微带主馈线111输入时的电磁波的能量比的分贝值，S22代表电磁波从第一波导腔体130输出后反射回到第一波导腔体130的电磁波与电磁波从第一波导腔体130输出时的电磁波的能量比的分贝值，S21代表电磁波从第一波导腔体130输出时的电磁波与电磁波从接地共面波导110的微带主馈线111输入时的电磁波的能量差的分贝值，纵坐标代表天线单元工作的频率，根据图5可以看出本申请提供的天线单元至少在76GHz～80GHz的范围内，都可以进行工作，工作带宽至少为4GHz，从而该天线单元的工作带宽较宽，并且根据S21也可以看出电磁波从第一波导腔体130输出时的电磁波与电磁波从接地共面波导110的微带主馈线111输入时的电磁波的能量差很小，说明该天线单元的电磁波损耗较小，功能性能较好。

综上所述，本申请提供了一种基于波导转换的天线单元，该天线单元包括：介质基板；位于基质基板上的至少一个接地共面波导和至少一个辐射贴片，辐射贴片的第一侧具有位于非中间区域的连接处，接地共面波导与连接处连接，辐射贴片的第二侧具有平行于第一侧的N个开槽，N≥1，第二侧与第一侧相邻接，且第二侧与连接处之间的距离大于第二侧与第一侧中间区域之间的距离；至少一个第一波导腔体，该第一波导腔体的两侧端口相互垂直，并且其一侧端口与介质基板相接，包围辐射贴片，第一波导腔体的主模方向平行于第一方向，并沿第二方向延伸，第一方向由所述连接处指向所述第二侧，接地共面波导和辐射贴片沿所述第二方向依次排布。该天线单元中的接地共面波导用于将电磁波传输到辐射贴片，辐射贴片用于将电磁波传输至第一波导腔体，以使得经介质基板平面馈线传输的电磁波转换到波导结构中进行传输，不需要通过额外的巴伦设计完成波导转换，结构简单。

另外，天线单元中的辐射贴片的连接处位于第一侧的非中间区域，并且与第二侧之间的距离大于中间区域与第二侧之间的距离，以实现偏移馈电，使得电磁波在第一侧激励起的表面电流的方向与第一方向一致。并且辐射贴片的第二侧具有平行于第一侧的N个开槽，调节电磁波在辐射贴片内部激励起的表面电流的主要方向，使得电磁波在辐射贴片内部激励起的表面电流的主要方向也与第一方向一致。因此，电磁波在辐射贴片中激励起的电流的主要方向与与第一方向相同，从而也与第一波导腔体的主模方向相同，可以产生与第一波导腔体主模方向一致的电场，使得电磁波能够尽可能多的传输到第一波导腔体中，抑制电磁波从介质基板平面传播转换到波导结构过程中的损失，保证电磁波进行波导转换的效率。

本说明书中各个实施例采用递进、或并列、或递进和并列结合的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似区域互相参见即可。对于实施例公开的装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法区域说明即可。

需要说明的是，在本申请的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“顶”、“底”、“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申请和简化描述，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申请的限制。当一个组件被认为是“连接”另一个组件，它可以是直接连接到另一个组件或者可能同时存在居中设置的组件。

还需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括上述要素的物品或者设备中还存在另外的相同要素。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本申请。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本申请的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本申请将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (15)

1.一种基于波导转换的天线单元，应用于毫米波雷达***中，其特征在于，包括：

介质基板；

位于所述介质基板上的至少一个接地共面波导；

位于所述介质基板上的至少一个辐射贴片，所述辐射贴片的第一侧具有连接处，所述连接处位于所述第一侧的非中间区域，所述接地共面波导与所述连接处连接，所述辐射贴片的第二侧具有平行于所述第一侧的N个开槽，N≥1，所述第二侧与所述第一侧相邻接，并且所述第二侧与所述连接处之间的距离大于所述第二侧与所述第一侧的中间区域之间的距离；

至少一个第一波导腔体，所述第一波导腔体的两侧端口相互垂直，并且所述第一波导腔体的其中一侧端口与所述介质基板相接，包围所述辐射贴片，其中，所述第一波导腔体的主模方向平行于第一方向，并且所述第一波导腔体沿第二方向延伸，所述第一方向由所述连接处指向所述第二侧，所述接地共面波导和所述辐射贴片沿所述第二方向依次排布。

2.根据权利要求1所述的基于波导转换的天线单元，其特征在于，所述辐射贴片的第二侧的N个开槽的取值范围为1≤N≤6。

3.根据权利要求1所述的基于波导转换的天线单元，其特征在于，所述第一波导腔体包括第一部分和第二部分，所述第一部分位于所述辐射贴片的上方，一侧端口包围所述辐射贴片，另一侧端口与所述第二部分相接，并且所述第二部分沿所述第二方向延伸。

4.根据权利要求3所述的基于波导转换的天线单元，其特征在于，所述第一波导腔体还包括位于所述第一部分和所述第二部分之间的第三部分，所述第三部分的两侧端口相互垂直，并且所述第三部分的一侧端口与所述第一部分相接，所述第三部分的另一侧端口与所述第二部分相接。

5.根据权利要求3所述的基于波导转换的天线单元，其特征在于，所述第一部分的截面和所述第二部分的截面形状相同，其中，所述第一部分的截面沿所述第一方向的延伸长度与所述第二部分的截面沿所述第一方向的延伸长度相等，所述第一部分的截面沿所述第二方向的延伸长度与所述第二部分的截面沿第三方向的延伸长度相等，并且所述第一部分的截面沿所述第一方向的延伸长度小于其沿所述第二方向的延伸长度；

所述第三方向垂直于所述介质基板所在平面。

6.根据权利要求1所述的基于波导转换的天线单元，其特征在于，所述接地共面波导包括沿所述第二方向延伸的微带主馈线和阻抗匹配线，所述阻抗匹配线与所述微带主馈线连接，且还与所述连接处连接；

其中，所述微带主馈线的截面中心与所述阻抗匹配线的截面中心对齐，并且在所述第一方向上，所述阻抗匹配线的宽度不大于所述微带主馈线的宽度，对所述微带主馈线和所述辐射贴片进行阻抗匹配。

7.根据权利要求6所述的基于波导转换的天线单元，其特征在于，所述介质基板包括PCB板以及分别位于所述PCB板上下表面的第一铜箔和第二铜箔，其中，所述第一铜箔具有相连通的至少一个第一镂空区和至少一个第二镂空区，所述微带主馈线和所述阻抗匹配线位于所述第一镂空区中，所述辐射贴片位于所述第二镂空区中；

所述介质基板还包括第一通孔组和第二通孔组，其中，所述第一通孔组位于所述第一镂空区***，且位于所述微带主馈线和所述阻抗匹配线两侧；所述第二通孔组位于所述第二镂空区***，包围所述辐射贴片。

8.根据权利要求7所述的基于波导转换的天线单元，其特征在于，所述微带主馈线和所述阻抗匹配线与所述第一镂空区的边缘之间具有间隙，所述辐射贴片与所述第二镂空区的边缘之间具有间隙。

9.根据权利要求7所述的基于波导转换的天线单元，其特征在于，所述第一镂空区为矩形镂空区，所述第二镂空区为矩形镂空区。

10.根据权利要求9所述的基于波导转换的天线单元，其特征在于，所述第一波导腔体与所述辐射贴片相对的一侧端口尺寸与所述第二镂空区的尺寸相同，并且与所述第二镂空区相接。

11.根据权利要求7所述的基于波导转换的天线单元，其特征在于，所述天线单元还包括至少一个第二波导腔体，所述第二波导腔***于所述微带主馈线和所述阻抗匹配线的上方，包围所述微带主馈线和所述阻抗匹配线。

12.根据权利要求11所述的基于波导转换的天线单元，其特征在于，所述第二波导腔体沿所述第一方向的宽度不小于所述第一镂空区沿所述第一方向的宽度。

13.根据权利要求11所述的基于波导转换的天线单元，其特征在于，所述第二波导腔体与所述第一波导腔体相连通，并且所述第二波导腔体沿所述第一方向的宽度与所述第一波导腔体沿所述第一方向的宽度相等。

14.根据权利要求1所述的基于波导转换的天线单元，其特征在于，所述天线单元包括多个接地共面波导、多个辐射贴片以及多个第一波导腔体，所述多个接地共面波导与所述多个辐射贴片一一对应，所述多个第一波导腔体与所述多个辐射贴片一一对应。

15.根据权利要求1所述的基于波导转换的天线单元，其特征在于，所述天线单元的工作频率的取值范围为76GHz～80GHz，包括端点值。