[發明專利]一種應用于V2X的車載毫米波超寬帶緊耦合天線陣列

有效

• 申請號: 202110760902.5
• 申請日: 2021-07-06
• 公開（公告）號: CN113612019B
• 公開（公告）日: 2022-06-10
• 發明（設計）人: 王駿寅;趙興;葉鴦
• 申請（專利權）人: 南京航空航天大學
• 主分類號: H01Q1/32
• 分類號: H01Q1/32;H01Q1/38;H01Q21/06;H01Q21/00;H01Q3/30
• 代理公司: 江蘇圣典律師事務所 32237
• 代理人: 賀翔

本發明公開了一種應用于V2X(vehicle?to?everything，車聯網)的車載毫米波超寬帶緊耦合天線陣列，由若干個天線陣列組成，每個所述天線陣列由8個按照周期排列的陣列單元組成，陣列單元包括介質基板、印刷在介質基板前表面的饋電結構、印刷在介質基板后表面的偶極子天線單元、緊貼于介質基板后方的第二層介質基板以及緊貼著第二層介質基板后方的亞克力板。本發明所使用的饋電巴倫在Marchand巴倫的地面上，加入挖孔微帶線，增強巴倫的阻抗匹配能力。本發明使用了PCB版印刷制成，結構簡單且無需后期組裝，使用亞克力板作為背板，增強結構的穩定性以應對顛簸的車載環境，并且可以工作在毫米波頻段，且具有節約空間，成本低廉的優點，在未來的車聯網領域中具有良好的應用前景。

技術領域：

本發明涉及車載天線設計，特別涉及一種應用于V2X的車載毫米波超寬帶緊耦合天線陣列，其屬于移動通信技術領域。

背景技術：

近年來，隨著自動駕駛技術的不斷發展，車聯網的實際應用場景越來越多。作為汽車通訊系統的一部分，天線作為發射和接收的終端部件，往往影響著整個系統的性能。

隨著5G技術的發展以及整體配套設施的建設，將5G毫米波與車聯網結合起來，是未來研究的趨勢。但是，車載系統需要接收和發射的信號的頻帶是多樣的，包括不限于車輛和基站間的通訊、汽車和全球定位系統之間的通訊、車輛與駕駛人手機、汽車與汽車之間等多端的連接等，傳統做法是根據不同的頻段，給車輛配備多款天線，這增加了設備數量，互相也會產生一定的干擾。超寬帶天線的工作帶寬較寬，可以覆蓋多個工作頻段，因此，如何使得一個天線就能工作于車輛的多個所需頻段，減少天線的數量，設計出滿足使用環境的車載超寬帶天線，成為亟待研究解決的問題。

緊耦合天線是一種超寬帶天線，具有超寬帶、小尺寸、低剖面的特點。它起源于Wheeler教授的連續電流片陣列，當陣列相互排布緊密時，陣列表面可以形成連續的電流，通過偶極子之間的耦合電容與偶極子與反射板之間的電感在整個頻帶內的動態平衡實現超寬帶匹配，同時緊耦合天線是一種相控陣天線，通過在各端口間引入相位差，可以使天線向不同方向進行輻射，因此將緊耦合技術與毫米波技術結合起來，并應用到車聯網系統當中，具有重要的實際工程意義。

發明內容：

本發明是為了解決上述現有技術存在的問題而提供一種應用于V2X的車載毫米波超寬帶緊耦合天線陣列，超帶寬、阻抗匹配好、結構簡單利于加工生產。

本發明所采用的技術方案有：一種應用于V2X的車載毫米波超寬帶緊耦合天線陣列，由若干個天線陣列組成，每個所述天線陣列由8個按照周期排列的陣列單元組成，所述陣列單元包括介質基板、印刷在介質基板前表面的饋電結構、印刷在介質基板后表面的偶極子天線單元、緊貼于介質基板后方的第二層介質基板以及緊貼著第二層介質基板后方的亞克力板。

進一步地，所述介質基板的前表面為上部金屬電路層，介質基板的后表面為底部金屬電路層，所述介質基板的厚度為0.254mm，第二層介質基板的厚度為1mm，底層亞克力板的厚度為3mm，整體厚度為4.254mm，單個單元的寬度為4.5mm。

進一步地，所述饋電結構由位于介質基板下方的金屬條帶以及上方的金屬地面組成。金屬條帶從單元下方向上延伸，隨著向上的高度增加，條帶寬度逐級遞減兩次，之后向右彎折90°延長之后，再向下彎折90°。

進一步地，所述金屬地面由挖孔金屬地面以及漸變金屬臂組成，金屬地面上挖出矩形框，所述矩形框的左側挖5個凹槽，凹槽由矩形和半圓組，所述漸變金屬臂由兩個對稱的用于連接金屬地面和偶極子天線的金屬貼片組成，所述金屬貼片包括外側曲線和內測直線。

進一步地，所述偶極子天線單元包括左天線臂以及右天線臂，所述左天線臂包括位于介質基板前表面的矩形的左天線上層和位于介質基板后表面的左天線下層，所述介質基板上設有金屬通孔。

進一步地，所述介質基板以及第二層介質基板的材料都采用的Taconic TLY，介電常數為2.2。