[發明專利]開孔耦合微帶天線陣列

有效

• 申請號: 201910503452.4
• 申請日: 2019-06-11
• 公開（公告）號: CN111326847B
• 公開（公告）日: 2021-08-03
• 發明（設計）人: J·J·林奇
• 申請（專利權）人: 通用汽車環球科技運作有限責任公司
• 主分類號: H01Q1/22
• 分類號: H01Q1/22;H01Q1/32;H01Q1/38;H01Q1/48;H01Q1/50;H01Q13/20;H01Q21/00;H01Q23/00
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司 72001
• 代理人: 董均華;劉茜

本發明題為“開孔耦合微帶天線陣列”。本發明提供了一種用于具有PCB接地層的RF印刷電路板(RF?PCB)的射頻(RF)天線陣列，該RF天線陣列包括內插器組件、導電柱和負載元件。內插器組件包括基板、限定一個或多個開孔的接地層、電介質層和微帶跡線。基板與RF?PCB間隔開。內插器接地層沉積到基板上。電介質層沉積到內插器接地層上。定位在電介質層上的微帶跡線沿縱向軸線接收且引導入射RF能量。柱電連接接地層，并且在結構上支撐基板，使得沿跡線的RF能量通過(一個或多個)開孔耦合到內插器組件的上表面。負載元件在陣列的遠側端部/終端處串聯連接到微帶跡線。

背景技術

自動化輔助系統用于各種類型的車輛上，以幫助增加對位于車輛附近或位于車輛的行進路徑上的對象的全面認識。此類系統依靠互補遙感技術的組合。例如，用于操作者駕駛和新興的自主控制的機動車輛中的核心技術可包括雷達或激光雷達系統、光學相機、以及車輛對車輛(V2V)/車輛對萬物(V2X)通信設備。雷達系統特別地依靠實行實時對象檢測功能的電磁波傳播和反射。射頻(RF)發射和信號處理技術的演變已經推動了在新興系統中采用的類型的車載雷達系統中的對應的進步，諸如自適應巡航控制、自動制動輔助、障礙物檢測、遠光控制和自動換道/車道保持。

在典型的雷達系統中，在預定掃描方向(諸如相對于車身向前、側向和/或向后方向)上生成和發射體現脈沖或連續波射頻能量的波形。如果所發射的波形在該波形的帶寬和傳播范圍內遇到充分反射的對象，則初始發射的RF能量中的一些作為返回特征被反射回RF發射器。經由天線或收發器接收所反射的能量，并且使用車載信號處理硬件和軟件來處理對應的返回特征。以該方式，雷達系統能夠快速確定位于車輛附近或路徑中的檢測的對象的方向(即，方位角和仰角)和對應的范圍，并且最終響應于此類對象的檢測啟用致動器的控制和/或操作者的警示。

發明內容

本文公開了一種用于與射頻印刷電路板(RF-PCB)一起使用的改進的射頻(RF)天線陣列。這樣的RF-PCB可用作支持上面一般提到的類型的自動化駕駛員輔助系統的雷達組件的一部分，其中術語“駕駛員”是指人類和/或車輛的基于自主計算機的/機器人操作者。附加地，術語“輔助”可涵蓋在具有或不具有伴隨的車輛致動器控制的情況下在控制車輛的當前操作狀態或狀態矢量以及向車輛操作者激活可聽、可見和/或觸覺警告中的各種水平的扭矩、制動、轉向和/或速度輔助。

可用于所公開的RF天線陣列的RF-PCB包括主表面，導電接地平面層被沉積到主表面上。為了添加的透明度，在本文中也被稱為“PCB接地層”的該特定層為所公開的天線陣列的至少功能部件。在某些實施方案中，PCB接地層可為天線陣列的結構部件。

RF天線陣列可任選地被配置為在亞太赫茲頻率下(諸如在特定實施方案中約228-GHz至240-GHz的范圍中)操作。天線陣列由一個或多個天線元件進行構造，每個天線元件具有通過內插器接地層的對應的開孔。像天線陣列本身一樣，各種開孔可在形狀上為矩形(在平面圖中)，其中在其它實施方案中使用橢圓形、圓形或其它形狀。(一個或多個)天線元件共同終止于負載元件，負載元件本身可被配置為耗散和/或反射殘余RF能量，如下所述。(諸如通過波導或到天線陣列的其它入口)被引導到天線陣列中的入射RF能量沿單個線性微帶跡線沿天線陣列的縱向軸線傳播。

軸向傳播的RF能量逐漸耦合到(一個或多個)對應的開孔。當使用多個開孔時，開孔沿縱向軸線相對于彼此(例如，均勻地)間隔開。耦合到(一個或多個)開孔的能量以精確的相對幅度和相位值輻射出去。可使用如本文所述的對應的一組離散貼片天線來增強此類輻射。在RF天線陣列的終端處(即，在天線元件的最下游或串聯的最后一個天線元件的出口端部處)剩余的過量RF能量通過所連接的負載元件的操作被吸收和/或反射。