[發明專利]用于超寬帶雷達應用的天線陣列

有效

• 申請號: 201280012437.6
• 申請日: 2012-02-10
• 公開（公告）號: CN103415939A
• 公開（公告）日: 2013-11-27
• 發明（設計）人: 丁雪茹
• 申請（專利權）人: 奧托里夫ASP股份有限公司
• 主分類號: H01L35/00
• 分類號: H01L35/00
• 代理公司: 北京邦信陽專利商標代理有限公司 11012
• 代理人: 王昭林;劉金峰

技術領域

本發明的實施例總體涉及雷達系統天線領域，更具體地，涉及適用于超寬帶雷達應用的貼片天線陣列。

背景技術

在很多應用中都使用雷達來探測目標物體，例如飛機、軍事目標和車輛。最近，已經在汽車中實施了雷達系統。人們已經知道汽車雷達系統用來幫助駕駛員停車、以安全距離跟隨車流，以及探測駕駛障礙。在這樣的應用中，當雷達系統探測到障礙或車輛前方的車流慢下來時，其將向駕駛員發出警告（例如嘟嘟聲或儀表板上的報警燈），并且/或者以某種方式對車輛進行實際控制（例如通過施加制動），以避免事故。

例如，通過確定在發射雷達信號和接收返回雷達的該信號（在其從目標物體回彈后）之間的往返延遲時間，雷達系統可以探測到該目標物體的范圍（即距離）。所述往返延遲時間除以2并且乘以輻射速度c給出了雷達系統和目標物體間的距離（假設發射天線和接收天線是同一天線或者彼此非常靠近）。

正如可以理解的，理想的是提供用于汽車的、能夠以緊湊的體積實現的雷達天線結構，并且能夠以低成本提供該雷達天線結構。

發明內容

本發明公開了一種用于UWB雷達天線應用的低剖面天線陣列。該天線陣列可以包括被安排用于特定性能特征的多個陣列。例如，UWB雷達天線可以包括中等范圍的接收天線陣列（RXM）、短范圍的接收天線陣列（RXS），以及一對發射天線陣列（TX1和TX2）。在一些實施例中，RXM包括：在印刷電路板（PCB）頂層上的12×12輻射貼片元件、在PCB中層的具有6×6饋給貼片陣列的布設饋給網絡、以及從λ/4耦接槽到每個饋給貼片的串聯饋給排布。所有天線可以具有理想的大頻率帶寬，具有從22GHz到26.5GHz的頻率范圍的相對平坦的天線增益。此外，針對仰角圖樣所測量的旁瓣水平可以低于-20dB。

附圖說明

附圖示出了目前構想出的、針對其實際應用和原理的所公開設備的示例性實施例，其中：

圖1是根據一個或多個實施例的雷達系統的框圖；

圖2示出了與天線子陣列的饋給貼片一起使用的示例性的端部饋給結構，該天線子陣列具有四個輻射貼片元件；

圖3A和圖3B示出了由圖1的端部饋給貼片所激勵的貼片天線子陣列的仿真的回程損耗；

圖4示出了用于貼片天線子陣列的多個層的示例性堆疊；

圖5示出了用于饋給貼片天線子陣列的示例性的接地平面耦接槽；

圖6示出了具有內嵌式相位調節特征的天線饋給網絡；

圖7示出了用于中等范圍接收天線的實施例的示例性的串聯饋給結構；

圖8示出了RXM天線陣列元件的示例性陣列；

圖9針對具有12×12輻射貼片元件（具有6×6饋給貼片）（RXM）的天線陣列示出了天線增益曲線與頻率的關系；

圖10A和圖10B是極坐標圖，分別針對24.0、24.5、25.0、25.5和26.0GHz時的示例性的RXM陣列示出了方位角和仰角圖樣；

圖11針對示例性的RXM陣列示出了天線輸入回程損耗的仿真和測量結果；

圖12示出了在RF板中實施的示例性的天線陣列結構，示出了該RF板的電路側；以及

圖13示出了圖12的示例性的天線陣列結構，示出了該RF板的輻射貼片側。

具體實施方式

在汽車應用中使用的超寬帶（UWB）雷達系統應當具有大的頻率帶寬，并且應當易于以低成本進行制作。典型的微帶貼片天線陣列代表了相對低的成本，然而傳統的貼片天線陣列具有相對窄的帶寬，并且受到來自相關饋給網絡的信號泄漏的影響。使來自饋給網絡的饋給網絡損耗和不想要的輻射均最小化的一種方式是使用四元件子陣列。憑借這樣的子陣列，多個輻射貼片被位于這些輻射貼片下方的共振貼片所激勵。通過這種共振耦接可以增加所產生的子陣列天線的帶寬，同時通過具有高輻射效率的多個貼片的配置而實現相對高的天線增益。