[发明专利]一种基于77GHz毫米波雷达的微带阵列天线

说明书

技术领域

本发明涉及天线领域，尤其涉及一种基于77GHz毫米波雷达的微带阵列天线。

背景技术

毫米波雷达目前被广泛的应用于交通探测领域，而其中77GHz毫米波雷达无论是在体积还是在探测精度和探测距离上有着非常大的优势，这是由于77GHz的雷达微带天线更容易在较小的天线体积下实现窄波束和高增益。因为这些特性，基于77GHz的毫米波雷达将成为主动安全的标准配置。目前,已知的成熟的77GHz毫米波雷达方案均来自国外的供应商,国内无论是高校还是供应商对这方面的研究较少。在77GHz毫米波雷达天线设计方面,成熟的方案也均来自国外供应商基于恩智浦/英飞凌/意法半导体的雷达芯片的设计。目前国内的相关公司和院校对于77GHz毫米波雷达的天线设计还较少，主要有以下几个相关专利：

1、“一种大间距布阵的77GHz车载雷达微带天线”(专利号为ZL201520832615.0)，提出一种大间距布阵的77GHz车载雷达微带天线。

2、“一种77GHz毫米波汽车防碰撞雷达天线”(专利号为ZL 201110175648.9)，介绍了一种采用天线与透镜结合的方式，由透镜载板、微波电路载板、多个介质透镜、1个发射天线、多个接收天线和无线收发控制模块构成，无线收发控制模块集成了发射控制模块和接收控制模块，其中介质透镜的数量等于发射天线和接收天线的数量之和。

3、“微波毫米波汽车及室内通信天线”(专利号为ZL200920039530.1)，介绍了一种用于微波毫米波频段的车用天线，采用双面单层PCB工艺，利用上下金属表面和一侧金属化通孔阵列来实现对电磁波的封闭，而在开口面实现有效漏波辐射。

4、“毫米波准光集成介质透镜天线及其阵列”(专利号ZL200820163086.X)提出了抗振、防尘强，适用于毫米波飞机、汽车船只雷达及通信设备收发传感的天线结构，由微带集成天线、介质透镜、物镜、阵列基座、反射镜、防护罩、波束转换开关构成，介质透镜的圆柱体部分长度可改变，天线阵列射程线阵或面阵。

77GHz的雷达它的波长更小，其电磁波产生的电磁辐射电磁线路加工工艺以及精度都有很高的一个水平。以天线为例，采用微带阵列天线它需要直接印刷在微波印制板的表面，由于极高的频率和极小的波长，使得在设计之中任何一个参数的偏离，引入的指标变化比24GHz的效益更为明显。印制板的接电场数介电常数、板材物理尺寸、印制限宽等任何一个参数，都会导致信号传输特性的一个改变，造成功率的下降，天线方向度一个偏差，以及等效辐射功率的下降等指数参数的一个恶化。同时，更高的频率对设计要求更高，在极高的频段需要更加充分考虑到各个器件的参数细微变化带来的各种效应。

如上述提到的方案，第一个专利方案没有考虑体积因素，在设计天线时采用了大间距144个天线单元组成的12*12的方形阵列，会对整体PCB板的体积有较大的影响；第二个专利方案的天线设计机构复杂，并且体积较大，不易商业化；第三个专利所提到的天线设计方案难以做到大的发射功率，同时金属化通孔阵列实现较难；而最后一个专利提到的方案给出了介质透镜天线及阵列实现的具体实现环节，但在具体某一个工作频段如77GHz条件下的实现没有揭示具体内容。

发明内容

本发明基于上述现有技术的缺点，基于德州仪器的77GHz毫米波雷达(AR1243)的物理特性，提出了一种具有高稳定性、小型化和低成本的优点，同时达到高精度、高响应速度和高分辨率的微带阵列天线，来实现用于中距离和远距离探测的低成本、小体积、高性能的毫米波雷达系统方案。

本发明的一种基于77GHz毫米波雷达的微带阵列天线，包括：介质基板以及设置在介质基板表面的多根天线，每根所述天线由多个天线阵元构成，每根天线的各天线阵元排列成一直线并通过馈线互相连接，各根天线之间设置为互相平行，所述多根天线包括多根发射天线和多根接收天线，相邻发射天线之间设置为等距离，相邻接收天线之间设置为等距离，以形成等距离串馈网络，其中，所述每根天线的多个天线阵元的宽度是渐变的。

优选地，所述介质基板采用型号为Rogers4835的基板。

优选地，所述天线阵元为铜材料贴片即天线贴片，厚度为15.3～18.7um。

优选地，所述多根天线的数目为7根，其中所述发射天线为3根，所述接收天线为4根，所述每根天线的天线阵元为14个。