[發明專利]一種基于77GHz毫米波雷達的微帶陣列天線

在審

• 申請號: 201710794061.3
• 申請日: 2017-09-06
• 公開（公告）號: CN107611577A
• 公開（公告）日: 2018-01-19
• 發明（設計）人: 曹秀英
• 申請（專利權）人: 上海通趣科技有限公司
• 主分類號: H01Q1/32
• 分類號: H01Q1/32;H01Q1/38;H01Q1/50;H01Q21/00;H01Q21/28
• 代理公司: 上海遠同律師事務所31307
• 代理人: 丁利華

技術領域

本發明涉及天線領域，尤其涉及一種基于77GHz毫米波雷達的微帶陣列天線。

背景技術

毫米波雷達目前被廣泛的應用于交通探測領域，而其中77GHz毫米波雷達無論是在體積還是在探測精度和探測距離上有著非常大的優勢，這是由于77GHz的雷達微帶天線更容易在較小的天線體積下實現窄波束和高增益。因為這些特性，基于77GHz的毫米波雷達將成為主動安全的標準配置。目前,已知的成熟的77GHz毫米波雷達方案均來自國外的供應商,國內無論是高校還是供應商對這方面的研究較少。在77GHz毫米波雷達天線設計方面,成熟的方案也均來自國外供應商基于恩智浦/英飛凌/意法半導體的雷達芯片的設計。目前國內的相關公司和院校對于77GHz毫米波雷達的天線設計還較少，主要有以下幾個相關專利：

1、“一種大間距布陣的77GHz車載雷達微帶天線”(專利號為ZL201520832615.0)，提出一種大間距布陣的77GHz車載雷達微帶天線。

2、“一種77GHz毫米波汽車防碰撞雷達天線”(專利號為ZL 201110175648.9)，介紹了一種采用天線與透鏡結合的方式，由透鏡載板、微波電路載板、多個介質透鏡、1個發射天線、多個接收天線和無線收發控制模塊構成，無線收發控制模塊集成了發射控制模塊和接收控制模塊，其中介質透鏡的數量等于發射天線和接收天線的數量之和。

3、“微波毫米波汽車及室內通信天線”(專利號為ZL200920039530.1)，介紹了一種用于微波毫米波頻段的車用天線，采用雙面單層PCB工藝，利用上下金屬表面和一側金屬化通孔陣列來實現對電磁波的封閉，而在開口面實現有效漏波輻射。

4、“毫米波準光集成介質透鏡天線及其陣列”(專利號ZL200820163086.X)提出了抗振、防塵強，適用于毫米波飛機、汽車船只雷達及通信設備收發傳感的天線結構，由微帶集成天線、介質透鏡、物鏡、陣列基座、反射鏡、防護罩、波束轉換開關構成，介質透鏡的圓柱體部分長度可改變，天線陣列射程線陣或面陣。

77GHz的雷達它的波長更小，其電磁波產生的電磁輻射電磁線路加工工藝以及精度都有很高的一個水平。以天線為例，采用微帶陣列天線它需要直接印刷在微波印制板的表面，由于極高的頻率和極小的波長，使得在設計之中任何一個參數的偏離，引入的指標變化比24GHz的效益更為明顯。印制板的接電場數介電常數、板材物理尺寸、印制限寬等任何一個參數，都會導致信號傳輸特性的一個改變，造成功率的下降，天線方向度一個偏差，以及等效輻射功率的下降等指數參數的一個惡化。同時，更高的頻率對設計要求更高，在極高的頻段需要更加充分考慮到各個器件的參數細微變化帶來的各種效應。

如上述提到的方案，第一個專利方案沒有考慮體積因素，在設計天線時采用了大間距144個天線單元組成的12*12的方形陣列，會對整體PCB板的體積有較大的影響；第二個專利方案的天線設計機構復雜，并且體積較大，不易商業化；第三個專利所提到的天線設計方案難以做到大的發射功率，同時金屬化通孔陣列實現較難；而最后一個專利提到的方案給出了介質透鏡天線及陣列實現的具體實現環節，但在具體某一個工作頻段如77GHz條件下的實現沒有揭示具體內容。

發明內容

本發明基于上述現有技術的缺點，基于德州儀器的77GHz毫米波雷達(AR1243)的物理特性，提出了一種具有高穩定性、小型化和低成本的優點，同時達到高精度、高響應速度和高分辨率的微帶陣列天線，來實現用于中距離和遠距離探測的低成本、小體積、高性能的毫米波雷達系統方案。

本發明的一種基于77GHz毫米波雷達的微帶陣列天線，包括：介質基板以及設置在介質基板表面的多根天線，每根所述天線由多個天線陣元構成，每根天線的各天線陣元排列成一直線并通過饋線互相連接，各根天線之間設置為互相平行，所述多根天線包括多根發射天線和多根接收天線，相鄰發射天線之間設置為等距離，相鄰接收天線之間設置為等距離，以形成等距離串饋網絡，其中，所述每根天線的多個天線陣元的寬度是漸變的。

優選地，所述介質基板采用型號為Rogers4835的基板。

優選地，所述天線陣元為銅材料貼片即天線貼片，厚度為15.3～18.7um。

優選地，所述多根天線的數目為7根，其中所述發射天線為3根，所述接收天線為4根，所述每根天線的天線陣元為14個。