一种毫米波微带梳状阵列天线的制作方法
【技术领域】
[0001]本实用新型属于天线技术领域，具体涉及一种毫米波微带梳状阵列天线。
【背景技术】
[0002]微带天线由于其低剖面、低成本的特点，所以它广泛应用于各种车载雷达上。但在毫米波频段，微带阵列天线由于馈电网络损耗较大，所以一般效率较低，见文献“Microstrip antenna theory and design，，(Peter peregrinus, 1981 ,James ,J.R.,andHall，P.S.)和“毫米波理论与技术”(电子科技大学出版社，2000，阮成礼)。《毫米波理论与技术》中列举了一个微带阵列天线实例，即当工作频率为6.14GHz时，天线测试效率高达81 %，但当工作频率提高到38.4GHz时，天线测试效率仅有19 %。由此可知，在毫米波频段，导体和介质的损耗均不可忽略，微带本身的特性包括表面波模的出现、馈源的寄生辐射、机械误差、电气误差和高阶模等，这些特性均限制了微带天线的频率上限。
[0003]为了克服这些限制，可采用低介电常数材料、很薄的介质基片且金属表面需特别处理，如文南犬“Millimeter-wave microstrip array antenna with high efficiency forautomotive radar systems(R&D Review of Toyota CRDL Vol.37N0.2,2002,HideoIizuka and Kun1 Sakakibara)，，以及文南犬 “Study of Antenna Design Techniques foruse in automotive enviroment(Doctoral Dissertat1n of NIT，2007，HideoIizuka)，，o
[0004]本实用新型除了采用低介电常数材料、薄介质基片和铜箔表面镀金处理外，还对微带阵列天线的馈电网络，波导微带过渡部分作了优化。可适用多种类型雷达天线，特别适用于77GHz频段汽车防撞雷达和低成本低剖面的应用场景。
【实用新型内容】
[0005]有鉴于此，本实用新型提供了一种毫米波微带梳状阵列天线，能够克服现有微带阵列天线在毫米波频段效率较低的缺点。
[0006]实现本实用新型具有如下方案:
[0007]—种毫米波微带梳状阵列天线，所述阵列天线主要由波导微带过渡部分、梳状辐射阵列天线和介质基板组成，所述波导微带过渡部分主要由波导短路面、贴片单元和WR12标准波导馈电接口组成，所述波导短路面粘贴在介质基板的正面，所述波导短路面设有金属化通孔，金属化通孔贯穿介质基板与地连接，贴片单元粘结在介质基板的背面，所述WR12标准波导馈电接口覆盖贴片单元;梳状辐射阵列天线包括一根微带直馈线和辐射贴片，所述微带直馈线的一端连接辐射贴片阵列;所述微带直馈线的另一端上覆盖所述贴片单元。
[0008]进一步地，辐射贴片的长度为二分之一谐振波长，辐射贴片之间的间距约为二分之一波导波长。
[0009]进一步地，所述介质基板的介电常数为2.2，厚度为0.127mm，型号为罗杰斯5880的基片O[00?0] 进一步地，所述金属化通孔的直径为0.2mm。
[0011]有益效果:
[0012](I)本实用新型中的天线是在一根直微带线上直接连接上矩形辐射贴片单元，其结构简单，抛弃了传统微带馈电网络中的网状的功分馈电网络以及阻抗变换器以减少馈线损耗。
[0013](2)这种结构的微带阵列天线由于减少了很多功分枝节和阻抗变换枝节，从而大大降低了馈线损耗，尤其是在毫米波频段，提高了天线的效率。
[0014](3)矩形辐射贴片单元的辐射系数即单元贴片辐射功率与输入功率的比，其中辐射功率为输入功率减去反射功率和传输功率，矩形辐射贴片单元的辐射系数可在一个比较宽的范围内由每个矩形贴片的宽度变化决定，以满足给定副瓣要求的幅度加权。
[0015](4)本实用新型提出的毫米波频段微带阵列天线具有剖面低、结构简单、效率高等特点，适用于汽车防撞雷达以及需要较高增益低剖面天线的应用场景，具有很强的工程应用价值。
【附图说明】
[0016]图1为77GHz频段微带梳状阵列天线结构示意图天线的正面。
[0017]图2为77GHz频段微带梳状阵列天线结构示意图天线的背面。
[0018]图3为77GHz频段微带梳状阵列天线结构示意图波导微带过渡部分的正面。
[0019]图4为77GHz频段微带梳状阵列天线结构示意图波导微带过渡部分的背面。
[0020]图5为宽波束微带天线单元驻波仿真结果。
[0021]图6为天线中心频点76.5GHz处的H面方向图。
[0022]图7为天线中心频点76.5GHz处的E面方向图。
[0023]图8为天线下边频76GHz处的H面方向图。
[0024]图9为天线下边频76GHz处的E面方向图。
[0025]图10为天线上边频77GHz处的H面方向图。
[0026]图11为天线上边频77GHz处的E面方向图。
[0027]1-波导微带过渡部分;2-波导微带过渡部分;3-介质基板；11-波导短路面；12-贴片单元;13-WR12标准波导馈电接口 ； 14-金属化通孔;21-微带直馈线;22-矩形福射贴片。
【具体实施方式】
[0028]下面结合附图并举实施例，对本实用新型进行详细描述。
[0029]本实用新型提供了一种毫米波微带梳状阵列天线，一种毫米波微带梳状阵列天线，如图1-4所示，所述阵列天线主要由波导微带过渡部分1、梳状辐射阵列天线2和介质基板3组成，所述波导微带过渡部分I主要由波导短路面11、贴片单元12和WR12标准波导馈电接口 13组成，所述波导短路面11粘贴在介质基板3的正面，所述波导短路面11设有金属化通孔14，金属化通孔14贯穿介质基板3与地连接，贴片单元12粘结在介质基板3的背面，所述WR12标准波导馈电接口 13覆盖贴片单元12;梳状辐射阵列天线2包括一根微带直馈线21和辐射贴片22，所述微带直馈线21的一端连接辐射贴片22阵列;所述微带直馈线21的另一端上覆盖所述贴片单元12。工作在行波模式，主波束指向偏离法线方向(由于每个贴片单元在阵列中呈现出小的不连续性，因此对入射波产生一个小的反射。如果要求波束指向在阵的法线方向，须要求单元之间的间距为二分之一波导波长，则每个贴片的反射场将在输入端同相叠加。为了避免输入端反射系数过大，通常要求行波阵的单元之间间距大于或小于半个波导波长。这时天线阵的主波束指向将不在阵列的法线方向)；在介质基板上覆铜加镀金厚度为50微米;辐射阵列采用均匀分布。
[0030]所述矩形辐射贴片22的长度为二分之一谐振波长，单元之间的间距约为二分之一波导波长，以使天线单元相同。
[0031]所述介质基板的介电常数为2.2，厚度为0.127mm，型号为罗杰斯5880的基片。
[0032]所述金属化通孔15的直径为0.2mm。
[0033]实例中的一种毫米波微带梳状阵列天线，见图1-4。图中标注了天线各个部分的结构尺寸，单位为mm。该天线由波导微带过渡部分和梳状辐射阵列组成。天线的辐射贴片阵列印制在一块介电常数为2.2，厚度为0.127mm的ROgers5880介质基板上。覆铜加镀金厚度为50微米。辐射阵列采用均匀分布。波导微带过渡部分，波导短路面采用金属化通孔连接地，通孔直径0.2mm。天线采用WR12标准波导接口从背部馈电。
[0034]其测试结果如下:
[0035]图5是天线输入端口回波损耗的测试结果，-1OdB输入阻抗带宽为5.4GHz，对应频段为 74GHz-79.4GHz。
[0036]图6-7给出了天线在中心频点76.5GHz处的E面和H面方向图，H面波束宽度为4.4度，E面波束宽度为48度，副瓣为-9.6dB。图8-9给出了下边频76GHz处的E面和H面方向图，H面波束宽度为4.4度，E面波束宽度为46度，副瓣为-9.9dB。图10-11给出了上边频77GHz处的E面和H面方向图，H面波束宽度为4.5度，E面波束宽度为45度，副瓣为-10.5dB。
[0037]综上所述，以上仅为本实用新型的较佳实施例而已，并非用于限定本实用新型的保护范围。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
【主权项】
1.一种毫米波微带梳状阵列天线，其特征在于，所述阵列天线主要由波导微带过渡部分(I)、梳状辐射阵列天线(2)和介质基板(3)组成，所述波导微带过渡部分(I)主要由波导短路面(11)、贴片单元(12)和WR12标准波导馈电接口(13)组成，所述波导短路面(11)粘贴在介质基板(3)的正面，所述波导短路面(11)设有金属化通孔(14)，金属化通孔(14)贯穿介质基板(3)与地连接，贴片单元(12)粘结在介质基板(3)的背面，所述WR12标准波导馈电接口(13)覆盖贴片单元(12);梳状辐射阵列天线(2)包括一根微带直馈线(21)和辐射贴片(22)，所述微带直馈线(21)的一端连接辐射贴片(22)阵列;所述微带直馈线(21)的另一端上覆盖所述贴片单元(12)。2.如权利要求1所述一种毫米波微带梳状阵列天线，其特征在于，辐射贴片(22)的长度为二分之一谐振波长，相邻辐射贴片(22)之间的间距约为二分之一波导波长。3.如权利要求1所述一种毫米波微带梳状阵列天线，其特征在于，所述介质基板的介电常数为2.2，厚度为0.127mm，型号为罗杰斯5880的基片。4.如权利要求1所述一种毫米波微带梳状阵列天线，其特征在于，所述金属化通孔的直径为0.2mm。
【专利摘要】本实用新型公开了一种毫米波微带梳状阵列天线，所述阵列天线主要由波导微带过渡部分、梳状辐射阵列天线和介质基板组成，所述波导微带过渡部分主要由波导短路面、贴片单元和WR12标准波导馈电接口组成，所述波导短路面粘贴在介质基板的正面，所述波导短路面设有金属化通孔，金属化通孔贯穿介质基板与地连接，贴片单元粘结在介质基板的背面，所述WR12标准波导馈电接口覆盖贴片单元；梳状辐射阵列天线包括一根微带直馈线和辐射贴片，所述微带直馈线的一端连接辐射贴片阵列；所述微带直馈线的另一端上覆盖所述贴片单元，能够克服现有微带阵列天线在毫米波频段效率较低的缺点。
【IPC分类】H01Q1/38, H01Q1/50, H01Q21/00, H01Q13/08
【公开号】CN205264857
【申请号】CN201521089972
【发明人】于冲, 刘峰, 沈国松
【申请人】北京理工雷科电子信息技术有限公司
【公开日】2016年5月25日
【申请日】2015年12月24日