一种微带接收天线、发射天线及车载相控阵天线的制作方法

本发明涉及毫米波频段天线技术领域，特别是涉及一种微带接收天线、发射天线及车载相控阵天线。

背景技术：

目前雷达扫描技术所采用的无线波主要包括：远红外/近红外、超音波、毫米波等，在实际应用时，远红外/近红外光波容易受到天气环境的变化影响，遇到下雨或者大雾的恶劣天气时其穿透能力变差，而遭遇极端天气时甚至会导致远红外/近红外光波雷达无法使用；而超音波相对于电磁波来说传播速度慢了许多，当汽车在高速公路以百公里行驶时，超音波因无法追赶上行车速度而造成超音波雷达在车载应用时扫描结果误差大，同时，超音波雷达还具有方向性差、发散角大，发散过程中因能量损失严重而导致分辨力下降，易将近车道的车辆或路边的物体误认为测量目标，从而造成超音波雷达在车载应用时扫描精度进一步降低的后果；毫米波雷达具有波长短、指向性高、沿直线穿透能力强，不但可以探测目标的距离、相对位速度和方位，还可成像等优点，非常适合应用于车载雷达系统。

目前，市面上的车用毫米波雷达天线通常由少数通道的串馈天线构成的一维线性阵列实现，因此仅具有一维扫描功能，可实现测距、测速、防撞的功能，但不具备成像功能。同时，传统的车用毫米波雷达天线通常将各类处理芯片与天线阵面设置在pcb板的同一侧，造成车用毫米波雷达天线的空间面积较大；同时，传统的高频天线通常采用ltcc工艺实现，生产成本较高。

可见，现有技术中存在着车载毫米波雷达天线不具成像功能、体积较大、生产成本较高的技术问题。

技术实现要素：

本申请提供一种微带接收天线、发射天线及车载相控阵天线，用以解决现有技术中存在着的车载毫米波雷达天线不具成像功能、体积较大、生产成本较高的技术问题。

本申请第一方面提供了一种多层板微带接收天线，包括：

接收多层微波板；

第一辐射贴片、第二辐射贴片，设置在所述接收多层微波板处于最外侧的第一微波板的外表面上，所述第一辐射贴片与所述第二辐射贴片为矩形，且所述第一辐射贴片与所述第二辐射贴片的尺寸不同；

耦合缝隙，设置在所述接收多层微波板内的第二微波板上，且位于所述第一辐射贴片及所述第二辐射贴片在所述第二微波板的投影范围内；

馈电带状线，设置在所述接收多层微波板内的第三微波板上，且与所述耦合缝隙连接；

底层微带馈线，设置在所述接收多层微波板处于最外侧的第四微波板的外表面上，所述第四微波板与所述第一微波板不同；

第一信号孔，设置在所述接收多层微波板内且连接所述馈电带状线和所述底层微带馈线。

可选地，所述接收天线还包括：

至少两层第一金属地层，所述第一金属地层设置在所述接收多层微波板的内层微波板的表面上，用以接地；

第一接地孔，设置在所述接收多层微波板内，且连接两层第一金属地层。

可选地，所述接收天线还包括：

至少两个第一屏蔽孔，设置在所述接收多层微波板内，且围绕所述馈电带状线，其中，所述至少两个第一屏蔽孔围成第一屏蔽腔。

可选地，所述第一信号孔、所述第一接地孔、及所述第一屏蔽孔的轴向平行，且所述轴向与所述接收多层微波板的板面垂直。

可选地，所述第一辐射贴片及所述第二辐射贴片的数量为偶数，其中，所述第一辐射贴片及所述第二辐射贴片均相对于同样的直线对称排列。

本申请实施例第二方面提供了一种多层板微带发射天线，包括：

发射多层微波板；

上层辐射贴片，设置在所述发射多层微波板处于最外侧的第一层板的外表面上；

下层辐射贴片，设置在所述发射多层微波板内的第二层板上，所述上层辐射贴片位于所述下层辐射贴片在所述第一层板的投影范围内；

底层微带，设置在所述发射多层微波板处于最外侧的第三层板的外表面上，所述第三层板与所述第一层板不同；

第二信号孔，设置在所述发射多层微波板内，且连接所述下层辐射贴片和所述底层微带。

可选地，所述发射天线还包括：

至少两层第二金属地层，所述第二金属地层设置在所述发射多层微波板的内层微波板的表面上，用以接地；

第二接地孔，设置在所述发射多层微波板内，且连接两层第二金属地层。

可选地，所述第二信号孔、所述第二接地孔的轴向平行，且所述轴向与所述接收多层微波板的板面垂直。

可选地，所述上层辐射贴片为矩形，且在所述上层辐射贴片的数量为至少两个时，所述至少两个上层辐射贴片呈直线形排列。

本申请第三方面提供了一种车载相控阵收发天线，包括：

如第一方面所述的接收天线组成的接收阵面，所述接收阵面中的所有接收天线的接收多层微波板为同一个第一多层微波板；

如第二方面所述的发射天线组成的发射阵面，所述发射阵面中的所有发射天线的发射多层微波板为同一个第二多层微波板；

其中，所述接收阵面中的所有第一辐射贴片、第二辐射贴片与所述发射阵面中的所有上层辐射贴片位于同一微波层板的同一表面上，所述接收阵面中的所有馈电带状线与所述发射阵面中的所有下层辐射贴片位于同一微波层板的同一表面上；所述接收阵面中的所有底层微带馈线与所述发射阵面中的所有底层微带位于同一微波层板的同一表面上；且所述第一多层微波板与所述第二多层微波板的厚度相同。

可选地，所述第一辐射贴片、所述第二辐射贴片、以及所述上层辐射贴片的布阵结构为稀布阵结构。

本申请实施例中提供的一个或多个技术方案，至少具有如下技术效果或优点：

本申请实施例中的技术方案通过在多层微波板的最外侧表面上设置尺寸不同的矩形第一辐射贴片、第二辐射贴片，并在板内设计耦合缝隙、馈电带状线，在另一外侧表面上设置底层微带馈线，并在板内设置连接馈电带状线和底层微带馈线的第一信号孔而得到微带接收天线；在多层微波板的最外侧表面上设置上层辐射贴片，在板内设置能覆盖上层辐射贴片的下层辐射贴片，并在另一外侧表面上设置底层微带，在板内设置连接下层辐射贴片和底层微带的第二信号孔而得到微带发射天线。将微带发射天线和微带接收天线安装在同一多层微波板上而得到车载相控阵收发天线。该天线工作于毫米波高频段，兼具小型化及二维成像功能，具有提高车载相控阵雷达扫描精度的技术效果。

附图说明

图1为本发明实施例提供的一种多层板微带接收天线的剖面结构图；

图2为本发明实施例提供的一种多层板微带接收天线的立体结构图；

图3为本发明实施例提供的一种多层板微带发射天线的剖面结构图；

图4为本发明实施例提供的一种多层板微带发射天线的立体结构图；

图5为本发明实施例提供的一种车载相控阵收发天线的阵面结构图；

图6为本发明实施例提供的一种稀布阵结构的接收天线子阵的布局结构图。

具体实施方式

本申请提供一种微带接收天线、发射天线及车载相控阵天线，用以解决现有技术中存在着的车载毫米波雷达天线不具成像功能、体积较大、生产成本较高的技术问题。

本申请实施例中的技术方案为解决上述技术问题，总体思路如下：

本申请实施例中的技术方案通过在多层微波板的最外侧表面上设置尺寸不同的矩形第一辐射贴片、第二辐射贴片，并在板内设计耦合缝隙、馈电带状线，在另一外侧表面上设置底层微带馈线，并在板内设置连接馈电带状线和底层微带馈线的第一信号孔而得到微带接收天线；在多层微波板的最外侧表面上设置上层辐射贴片，在板内设置能覆盖上层辐射贴片的下层辐射贴片，并在另一外侧表面上设置底层微带，在板内设置连接下层辐射贴片和底层微带的第二信号孔而得到微带发射天线。将微带发射天线和微带接收天线安装在同一多层微波板上而得到车载相控阵收发天线。该天线工作于毫米波高频段，兼具小型化及二维成像功能，具有提高车载相控阵雷达扫描精度的技术效果。

下面通过附图以及具体实施例对本申请技术方案做详细的说明，应当理解本申请实施例以及实施例中的具体特征是对本申请技术方案的详细的说明，而不是对本申请技术方案的限定，在不冲突的情况下，本申请实施例以及实施例中的技术特征可以相互组合。

本文中术语“和/或”，仅仅是一种描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，a和/或b，可以表示：单独存在a，同时存在a和b，单独存在b这三种情况。另外，本文中字符“/”，一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。

实施例一

请参考图1、图2，本申请实施例一提供一种多层板微带接收天线，包括：

接收多层微波板；

第一辐射贴片101、第二辐射贴片102，设置在所述接收多层微波板处于最外侧的第一微波板的外表面上，所述第一辐射贴片101与所述第二辐射贴片102为矩形，且所述第一辐射贴片101与所述第二辐射贴片102的尺寸不同；需要指出的是，本申请实施例中的尺寸不同可以是指所述第一辐射贴片101与所述第二辐射贴片102的长度和宽度分别有一项不同即可，由此可分别形成不同的两个谐振频率。同时，所述第一辐射贴片101与所述第二辐射贴片102的长度和宽度与所述微带接收天线的工作频率对应，由此可使得所述第一辐射贴片101与所述第二辐射贴片102接收的无限电磁波频率属于所述接收天线的工作频率段，也就是毫米波高频段。

耦合缝隙103，设置在所述接收多层微波板内的第二微波板上，且位于所述第一辐射贴片101及所述第二辐射贴片102在所述第二微波板的投影范围内；

馈电带状线104，设置在所述接收多层微波板内的第三微波板上，且与所述耦合缝隙103连接；

底层微带馈线105，设置在所述接收多层微波板处于最外侧的第四微波板的外表面上，所述第四微波板与所述第一微波板不同；

第一信号孔106，设置在所述接收多层微波板内且连接所述馈电带状线104和所述底层微带馈线105。

在实际操作时，可以通过所述第一辐射贴片101与所述第二辐射贴片102接收高频段毫米波信号，然后通过耦合缝隙103将信号耦合到馈电带状线104，再经第一信号孔106传输到底层微带馈线105，最后由底层微带馈线105传输给后级电路。同时，本申请实施例中的接收天线其辐射贴片所在微波板表面上不会设置射频处理芯片，由此可以减小天线整体横截面积，具有使得毫米波高频段微带天线更趋小型化的技术效果。

进一步地，本申请实施例中的所述接收天线还包括：

至少两层第一金属地层1071，所述第一金属地层1071设置在所述接收多层微波板的内层微波板的表面上，用以接地；

第一接地孔1072，设置在所述接收多层微波板内，且连接两层第一金属地层1071。

也就是说，本申请实施例中的第一金属地层1071可以为两层或两层以上的数量，所述第一接地孔1072也可以为一个或多个的数量，每个第一接地孔1072连接两层第一金属地层1071，至于每个第一接地孔1072分别连接哪两层第一金属地层1071用户可以根据需要而自行设置，由此可以提高本申请实施例接收天线的适用性和可扩展性。

再进一步地，所述接收天线还包括：

至少两个第一屏蔽孔108，设置在所述接收多层微波板内，且围绕所述馈电带状线104，其中，所述至少两个第一屏蔽孔108围成第一屏蔽腔。

需要指出的是，所述第一屏蔽孔108可以为设置在与所述馈电带状线104所在的微波板内，也可以是邻接所述馈电带状线104的两层微波板内，只要是包围所述馈电带状线104的位置即可。同时，与馈电带状线104最邻近的微波板可以与这些第一屏蔽孔108围成所述第一屏蔽腔。

在本申请实施例技术方案中，通过所述第一屏蔽腔可形成不同于第一辐射贴片101和第二辐射贴片102形成的谐振点，由此可进一步扩宽所述接收天线的带宽；同时，所述第一屏蔽腔还具有降低天线阵元间耦合影响的作用，可避免因强耦合引起的天线阵面性能下降，因此本申请实施例中的技术方案还具有进一步提升天线通信性能的技术效果。

再进一步地，所述第一信号孔106、所述第一接地孔1072、及所述第一屏蔽孔108的轴向平行，从而构成类同轴结构以达到对射频信号的传输功能。并且，在本申请实施例中的技术方案中，所述第一接地孔1072与第一信号孔106之间的相对距离为预设距离，由此可以使得所述类同轴结构的阻抗为预设阻抗，从而可以进一步提升接收天线的通信性能和适用性。并且，所述第一信号孔106、所述第一接地孔1072、及所述第一屏蔽孔108的轴向与所述接收多层微波板的板面垂直，由此可以使得所述第一信号孔106、所述第一接地孔1072、及所述第一屏蔽孔108实际空间体积达到最小，一方面可以节省加工生产原料，另一方面还可以降低加工生产难度。

再进一步地，所述第一辐射贴片101及所述第二辐射贴片102的数量为偶数，其中，所述第一辐射贴片101及所述第二辐射贴片102均相对于同样的直线对称排列。

所述同样的直线可以为辐射贴片上的任意一条直线，例如可以为辐射贴片所在面上的一条中线、一条对角线、一条垂直线，甚至还可以为所述第一辐射贴片101或所述第二辐射贴片102上的一条线等等。当然，所述第一辐射贴片101及所述第二辐射贴片102还可以同时分别相对于多条直线为对称设置，由此可以形成不同模式的天线磁场以满足不同的需要。

在本申请实施例中，所述第一辐射贴片101的数量为四个，所述第二辐射贴片102的数量为两个，所述第一辐射贴片101和所述第二辐射贴片102不仅相对于辐射贴片的一条中线对称，并且所述第二辐射贴片102还以两个第一辐射贴片101共同所在的中心线为对称。当然，在实际操作时还可以有其他相类似的设置，本申请实施例技术方案不作进一步限制。

实施例二

请参考图3、图4，本申请实施例二提供一种多层板微带发射天线包括：

发射多层微波板；

上层辐射贴片201，设置在所述发射多层微波板处于最外侧的第一层板的外表面上；

下层辐射贴片202，设置在所述发射多层微波板内的第二层板上，所述上层辐射贴片201位于所述下层辐射贴片202在所述第一层板的投影范围内；需要指出的是，所述上层辐射贴片201与所述下层辐射贴片202的数量可以为一个或多个。在本申请实施例中，所述下层辐射贴片202为多个辐射贴片拼凑形成整块下层辐射贴片202。通过所述上层辐射贴片201与所述下层辐射贴片202的设置可以形成两个不同的谐振频率，从而扩宽所述微带发射天线的带宽。

底层微带203，设置在所述发射多层微波板处于最外侧的第三层板的外表面上，所述第三层板与所述第一层板不同；

第二信号孔204，设置在所述发射多层微波板内，且连接所述下层辐射贴片202和所述底层微带203。

实际操作时，射频信号可以由所述底层微带203输入，并经过所述第二信号孔204传输到所述下层辐射贴片202，然后再经下层辐射贴片202辐射馈入到上层辐射贴片201，最后通过上层辐射贴片201辐射到外部空间。与实施例一种的接收天线相类似，本申请实施例中的发射天线其辐射贴片所在微波板表面上也不会设置射频处理芯片，同样可由此可以减小天线整体横截面积，具有使得毫米波高频段微带天线更趋小型化的技术效果。

进一步地，所述发射天线还包括：

至少两层第二金属地层2051，所述第二金属地层2051设置在所述发射多层微波板的内层微波板的表面上，用以接地；

第二接地孔2052，设置在所述发射多层微波板内，且连接两层第二金属地层2051。

同样的，本申请实施例中的第二金属地层2051也可以为两层或两层以上的数量，所述第二接地孔2052也可以为一个或多个的数量，每个第二接地孔2052连接两层第二金属地层2051，至于每个第二接地孔2052分别连接哪两层第二金属地层2051用户可以根据需要而自行设置，由此可以提高本申请实施例接收天线的适用性和可扩展性。

进一步地，所述第二信号孔204、所述第二接地孔2052的轴向平行，且所述轴向与所述发射多层微波板的板面垂直。与实施例一中的接收天线类似，所述第二信号孔204、所述第二接地孔2052的轴向平行，从而构成类同轴结构以达到对射频信号的传输功能。并且，在本申请实施例中的技术方案中，所述第二接地孔2052与第二信号孔204之间的相对距离为预定距离，由此可以使得所述发射天线中的类同轴结构的阻抗为预定阻抗，从而可以进一步提升发射天线的通信性能和适用性。

再进一步地，所述上层辐射贴片201为矩形，且在所述上层辐射贴片201的数量为至少两个时，所述至少两个上层辐射贴片201呈直线形排列。

实施例三

请参考图5、图6，本申请实施例三提供一种车载相控阵收发天线，包括：

如实施例一所述的接收天线组成的接收阵面301，所述接收阵面301中的所有接收天线的接收多层微波板为同一个第一多层微波板；

如实施例二所述的发射天线组成的发射阵面302，所述发射阵面302中的所有发射天线的发射多层微波板为同一个第二多层微波板；

其中，所述接收阵面301中的所有第一辐射贴片101、第二辐射贴片102与所述发射阵面302中的所有上层辐射贴片201位于同一微波层板的同一表面上，所述接收阵面301中的所有馈电带状线104与所述发射阵面302中的所有下层辐射贴片202位于同一微波层板的同一表面上；所述接收阵面301中的所有底层微带馈线105与所述发射阵面302中的所有底层微带203位于同一微波层板的同一表面上；且所述第一多层微波板与所述第二多层微波板的厚度相同。

通过上述设置可以使得本申请实施例中的车载相控阵收发天线产品，其接收天线和发射天线实现兼容，从而可以在最小生产成本及产品空间体积条件下完成整体收发天线的设计和生产。

进一步在本申请实施例中，所述接收阵面301中的多层板微带接收天线的布阵结构为如图6所示的稀布阵结构(图6中所有小正方形均为实施例一中的多层板微带接收天线)，也就是说，可以将图2中的多层板微带接收天线采用如图6中的稀布阵结构组成接收天线子阵，再将图6中的接收天线子阵组成图5中的接收阵面301，这样可以极大的节省阵面布局空间，有利于背面芯片排布；而所述多层板微带发射天线的布阵结构可以为顺序排列结构，使得所述上层辐射贴片201的排列方式同样为如图5所示的直线形发射阵面302。通过该种布阵方式可以使得天线阵面结构更有规律，方便设计和芯片布局；同时，进一步还可以将多个本申请实施例中的多层板微带接收天线和多层板微带发射天线进行组阵布局，从而可通过全阵幅度相位加权解决采用规则布阵造成的高副瓣问题，使得该车载相控阵天线实现相控阵二维扫描，进一步实现雷达成像功能。

由此可见，本申请实施例中的技术方案通过在多层微波板的最外侧表面上设置尺寸不同的矩形第一辐射贴片、第二辐射贴片，并在板内设计耦合缝隙、馈电带状线，在另一外侧表面上设置底层微带馈线，并在板内设置连接馈电带状线和底层微带馈线的第一信号孔而得到微带接收天线；在多层微波板的最外侧表面上设置上层辐射贴片，在板内设置能覆盖上层辐射贴片的下层辐射贴片，并在另一外侧表面上设置底层微带，在板内设置连接下层辐射贴片和底层微带的第二信号孔而得到微带发射天线。将微带发射天线和微带接收天线安装在同一多层微波板上而得到车载相控阵收发天线。该天线工作于毫米波高频段，兼具小型化及二维成像功能，具有提高车载相控阵雷达扫描精度的技术效果。

尽管已描述了本申请的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本申请范围的所有变更和修改。

显然，本领域的技术人员可以对本申请进行各种改动和变型而不脱离本申请的精神和范围。进一步地，本申请技术方案中的各个方法步骤可以颠倒，变换先后顺序而依然落入本申请所涵盖的发明范围中。这样，倘若本申请的这些修改和变型属于本申请权利要求及其等同技术的范围之内，则本申请也意图包含这些改动和变型在内。