天线部件、车载雷达和汽车的制作方法

本发明涉及天线技术领域，特别涉及一种天线部件、一种具有该天线部件的车载雷达和一种具有该车载雷达的汽车。

背景技术：

微带天线由于具有低剖面、低成本等优点，被广泛应用于各种车载雷达上。

相关技术中，提出了一种应用在77ghz毫米波频段的微带梳状阵列天线，该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，其中，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，并且贴片单元、wr12标准波导馈电接口在介质基板的正面，梳状辐射阵列天线在介质基板的背面。

该微带梳状阵列天线的应用目标是车载毫米波雷达，然而，目前市场上绝大多数的24ghz或77ghz频段车载毫米波雷达，其雷达信号收发机(发射机和接收机)都采用了单片式微波集成电路mmic(monolithicmicrowaveintegratedcircuit，单片式微波集成电路)，而mmic的细小引脚(宽度或线径通常在0.3mm以下)难以直接与微带天线的wr12标准波导馈电接口(wr12波导腔体内长约3.1mm，宽约1.55mm)连接。因此，mmic需要设置另一块同类介质基板(mmic和阵列天线需要使用同类介质基板)，通过在另一块同类介质基板上的微带线和波导微带过渡部分，经过wr12金属波导腔体与微带梳状阵列天线的wr12标准波导馈电接口相连。

但是，众所周知，毫米波介质基板的单价远高于低频pcb(printedcircuitboard，印制电路板)介质基板，毫米波介质基板使用的面积越大，雷达的整体价格越高。因此，上述微带梳状阵列天线使用wr12标准波导馈电接口将导致至少使用两块毫米波介质基板，即毫米波介质基板面积增大、雷达整体价格增加，无法满足日益竞争激烈的车载毫米波雷达市场的价格需求。并且，上述微带梳状阵列天线使用wr12标准波导馈电接口需要使用金属波导管、金属波导法兰或其他含有波导腔体的金属结构件，以连接上述mmic的介质基板，导致车载毫米波雷达整体重量增大，不能满足汽车轻量化的需求。

技术实现要素：

本发明旨在至少在一定程度上解决上述技术中的技术问题之一。为此，本发明的第一个目的在于提出一种天线部件，该天线部件的共面波导组件和阵列天线设置在介质基板的同一面，易于与mmic的细小引脚相连，因而易于与mmic设置在介质基板的同一面，有利于减少毫米波介质基板的使用面积和降低车载雷达的整体价格，由于天线部件易于与mmic的细小引脚连接，因而无需使用含有波导腔体的金属结构件，可以降低雷达整体质量，同时，设置的波束宽度调节组件有利于提供更大的波束范围，进而有利于包含本部件的车载雷达探测更大范围的方位角、更远处的侧后方车辆，有利于提前为倒车车辆的驾驶员提供侧后方车辆靠近动作的危险警示，进而提高了车辆倒车的安全性。

本发明的第二个目的在于提出一种车载雷达。

本发明的第三个目的在于提出一种汽车。

为达到上述目的，本发明第一方面实施例提出了一种天线部件，包括：介质基板；形成在所述介质基板一侧的共面波导组件；形成在所述介质基板一侧且与所述共面波导组件相连的阵列天线；形成在所述介质基板一侧的波束宽度调节组件，所述波束宽度调节组件围绕所述阵列天线设置；形成在所述介质基板另一侧的背部接地板，其中，所述背部接地板覆盖所述共面波导组件、所述阵列天线以及波束宽度调节组件所述的正下方。

根据本发明实施例的天线部件，共面波导组件、阵列天线和波束调节组件形成在介质基板的同一侧，且阵列天线与共面波导组件相连，波束宽度调节组件围绕阵列天线设置，背部接地板在介质基板的另一侧，背部接地板覆盖共面波导组件、阵列天线以及波束宽度调节组件的正下方。该天线部件的共面波导组件和阵列天线设置在介质基板的同一面，易于与mmic的细小引脚相连，因而易于与mmic设置在介质基板的同一面，有利于减少毫米波介质基板的使用面积和降低车载雷达的整体价格，由于天线部件易于与mmic的细小引脚连接，因而无需使用含有波导腔体的金属结构件，可以降低雷达整体质量，同时，设置的波束宽度调节组件有利于提供更大的波束范围，进而有利于包含本部件的车载雷达探测更大范围的方位角、更远处的侧后方车辆，有利于提前为倒车车辆的驾驶员提供侧后方车辆靠近动作的危险警示，进而提高了车辆倒车的安全性。

另外，根据本发明上述实施例提出的天线部件还可以具有如下附加的技术特征：

根据本发明的一个实施例，所述共面波导组件包括：中间微带线，所述中间微带线与所述阵列天线相连；位于所述中间微带线两侧的第一接地板和第二接地板。

根据本发明的一个实施例，所述第一接地板和第二接地板为金属板，所述第一接地板和第二接地板之上分别具有多个金属化孔，所述金属化孔用于将所述第一接地板和第二接地板分别与所述背部接地板相连以形成所述共面波导组件的屏蔽墙。

根据本发明的一个实施例，所述中间微带线与所述第一接地板具有第一空隙，所述中间微带线与所述第二接地板之间具有第二空隙，所述第一空隙和所述第二空隙的宽度相同。

根据本发明的一个实施例，所述阵列天线包括：与所述中间微带线相连的至少一个微带馈线；与所述至少一个微带馈线相连的多个阵列贴片。

根据本发明的一个实施例，所述阵列贴片为矩形贴片，所述矩形贴片的长度为谐振波长的二分之一，相邻两个矩形贴片之间的间距为导波波长的二分之一。

根据本发明的一个实施例，所述多个阵列贴片包括第一组阵列贴片和第二组阵列贴片，所述第一组阵列贴片为偶数个且每个所述阵列贴片连接到所述微带馈线的一侧，所述第二组阵列贴片为奇数个且每个所述阵列贴片连接到所述微带馈线的另一侧，连接到所述微带馈线一侧的阵列贴片和连接到所述微带馈线另一侧的阵列贴片沿所述微带馈线的长度方向交替设置。

根据本发明的一个实施例，所述介质基板的介电常数为3.7-3.9。

根据本发明的一个实施例，所述中间微带线包括第一至第三段，其中，所述第一至第三段的宽度逐渐增加，所述第三段与所述阵列天线相连。

根据本发明的一个实施例，所述波束宽度调节组件包括：波束宽度调节金属带；位于所述波束宽度调节金属带之上的多个波束宽度调节金属孔，其中，所述波束宽度调节金属孔与所述背部接地板相连。

为达到上述目的，本发明第二方面实施例提出了一种车载雷达，其包括上述的天线部件。

本发明实施例的车载雷达，通过上述的天线部件，不仅有利于减少毫米波介质基板的使用面积和降低车载雷达的整体价格，而且无需使用含有波导腔体的金属结构件，可以降低雷达整体质量，同时有利于探测更大范围的方位角、更远处的侧后方车辆，有利于提前为倒车车辆的驾驶员提供侧后方车辆靠近动作的危险警示，进而提高了车辆倒车的安全性。

为达到上述目的，本发明第三方面实施例提出了一种汽车，其包括上述的车载雷达。

本发明实施例的汽车，通过上述的车载雷达，能够降低汽车的整体价格，同时可降低汽车的整车质量，同时能够探测更大范围的方位角、更远处的侧后方车辆，有利于提前为倒车车辆的驾驶员提供侧后方车辆靠近动作的危险警示，进而提高了车辆倒车的安全性。

附图说明

图1是根据本发明一个实施例的天线部件的结构示意图；

图2是根据本发明一个实施例的共面波导组件的结构示意图；

图3是根据本发明一个实施例的天线部件的全波电磁仿真的回波损耗仿真结果示意图；

图4是根据本发明一个实施例的天线部件的全波电磁仿真的极化片面1和极化平面2的方向图仿真结果示意图；

图5是根据本发明一个实施例的中间微带线的结构示意图；

图6是根据本发明另一个实施例的天线部件的全波电磁仿真的回波损耗仿真结果示意图；

图7是是根据本发明另一个实施例的天线部件的全波电磁仿真的极化片面1和极化平面2的方向图仿真结果示意图；

图8是根据本发明一个实施例的天线部件的极化平面1波束宽度应用于汽车后部车载雷达探测后方汽车的方位角示意图；以及

图9是根据本发明一个实施例的车载雷达的结构示意图。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

下面结合附图来描述根据本发明实施例提出的天线部件、车载雷达和汽车。

图1是根据本发明一个实施例的天线部件的结构示意图。

如图1所示，本发明实施例的天线部件可包括：介质基板140、形成在介质基板140一侧的共面波导组件110、形成在介质基板140一侧且与共面波导组件110相连的阵列天线120、形成在介质基板140一侧的波束宽度调节组件130和形成在介质基板140另一侧的背部接地板150。其中，波束宽度调节组件130围绕阵列天线120设置。背部接地板150覆盖共面波导组件110、阵列天线120以及波束宽度调节组件130的正下方。

根据本发明的一个实施例，如图1所示，共面波导组件110可包括：中间微带线111和位于中间微带线111两侧的第一接地板112和第二接地板113，其中，中间微带线111与阵列天线120相连。

进一步地，中间微带线111与第一接地板112具有第一空隙，中间微带线111与第二接地板113之间具有第二空隙，第一空隙和第二空隙的宽度相同。

在本发明的实施例中，第一接地板112和第二接地板113为金属板，第一接地板112和第二接地板113之上分别具有多个金属化孔114，金属化孔114用于将第一接地板112和第二接地板113分别与背部接地板150相连以形成共面波导组件110的屏蔽墙。

根据本发明的一个实施例，如图1所示，阵列天线120可包括：与中间微带线111相连的至少一个微带馈线121和与至少一个微带馈线121相连的多个阵列贴片122。

根据本发明的一个实施例，阵列贴片122为矩形贴片，矩形贴片122的长度为谐振波长的二分之一，相邻两个矩形贴片之间的间距为导波波长的二分之一。

进一步地，多个阵列贴片122包括第一组阵列贴片和第二组阵列贴片，第一组阵列贴片可以为偶数个且每个阵列贴片122连接到微带馈线121的一侧，第二组阵列贴片可以为奇数个且每个阵列贴片122连接到微带馈线121的另一侧，连接到微带馈线121一侧的阵列贴片122和连接到微带馈线121另一侧的阵列贴片122沿微带馈线121的长度方向交替设置。其中，多个阵列贴片122的个数可根据实际情况进行标定，例如，多个阵列贴片122可以为11个矩形贴片，其中，第一组阵列贴片可包括6个矩形贴片，第二组阵列贴片可包括5个矩形贴片。

根据本发明的一个实施例，如图1所示，波束宽度调节组件130可包括：波束宽度调节金属带131和位于波束宽度调节金属带131之上的多个波束宽度调节金属孔132，其中，波束宽度调节金属孔132与背部接地板150相连。

具体地，如图1所示，共面波导组件110、阵列天线120和波束宽度调节组件130设置在介质基板140的正面，背部接地板150设置在介质基板140的背面，且覆盖共面波导组件110、阵列天线120和波束调节组件130的正下方。

其中，共面波导组件110包括中间微带线111和位于中间微带线111两侧的第一接地板112、第二接地板113(也称正面接地板)以及第一接地板112和第二接地板113上的若干金属化孔114。如图2所示，中间微带线111边缘的一侧与同侧的第一接地板112之间具有宽度均匀的空隙sc，中间微带线111边缘的另一侧与同侧的第二接地板113之间也具有宽度均匀的空隙sc。金属化孔114(盲孔)分别将第一接地板112和第二接地板113与背部接地板140连接以形成共面波导组件110的屏蔽墙。

阵列天线120包括一个微带馈线121和多个阵列贴片122，具体阵列贴片的个数可根据实际需要确定，例如为11个，11个阵列贴片122分为两组，第一组阵列贴片可包括6个阵列贴片122，第二组阵列贴片可包括5个阵列贴片122，第一组阵列贴片的6个阵列贴片122依次连接到微带馈线121的一侧，第二组阵列贴片的5个阵列贴片122依次连接到微带馈线121的另一侧。其中，微带馈线121与共面波导组件110中的中间微带线111的一端相连，在实际应用中，中间微带线111的另一端与mmic的引脚直接相连，中间微带线111与微带馈线121的宽度相同，均为wcm。每个阵列贴片122的结构相同，可均为尺寸相同的矩形贴片，该矩形贴片的长度为lc，具体可以为谐振波长的二分之一，宽度为wc，并且相邻的矩形贴片的间距dc可以为导波波长的二分之一左右。

波束宽度调节组件130包括波束宽度调节金属带131和多个波束宽度调节金属孔132，具体波束宽度调节金属孔132的个数可根据实际需要确定，波束宽度调节金属带131围绕阵列天线120设置，波束宽度调节金属孔132穿过介质基板140并连接波束宽度调节金属带131和背部接地板150。

在实际应用中，根据天线的工作频率等对各个部件的长度、宽度等进行设计，作为本发明的一个具体示例，当该天线部件的工作频率为24ghz时，中间微带线111边缘的两侧与同侧的第一接地板112和第二接地板113之间的空隙sc约为0.15mm，微带馈线121与中间微带线111的宽度wcm约为0.7mm，矩形贴片的长度lc约为3.15mm、宽度wc约为1.3mm、相邻矩形贴片的间距dc约为3.8mm，另外，金属化孔114的孔径约为0.34mm，介质基板130的介电常数可以为3.7-3.9，厚度可以为0.508mm，波束宽度调节金属带131的宽度约为0.35，波束宽度调节金属孔132的孔径约为0.2mm，共面波导组件110、阵列天线120、波束宽度调节组件130和背部接地板140的敷铜厚度约为40μm。此外，第一组阵列贴片122沿微带馈线121到共面波导组件110的距离dp约为3.3mm。

然后，采用全波电磁仿真方法对该具体示例的天线部件进行仿真。如图3所示，以共面波导组件为馈电端口的回波损耗仿真结果为：回波损耗小于-10db的带宽大于4.5ghz，对应的频率段约为20ghz-24.5ghz。如图4所示，以24.14ghz中心频点仿真结果的极化平面1和极化平面2的方向图为：极化平面1的波束宽度为102°，极化平面2的波束宽度为15°、副瓣为-13db。

另外，根据本发明的一个实施例，如图5所示，中间微带线111可包括第一至第三段，其中，第一至第三段的宽度逐渐增加，第三段与阵列天线120相连。

具体而言，在实际设计中，微带馈线121的宽度未必正好能够满足mmic的引脚宽度(0.3mm以下)的要求，例如，在上述实施例中微带馈线121的宽度达到0.7mm，所以此时可将中间微带线111进行分段设置。例如，可将中间微带线111分为三段，分别为第一段111a、第二段111b和第三段111c，其中第一段111a的宽度wcm1最宽，如0.7mm，该段可直接与微带馈线121相连，第二段111b的宽度wcm2宽度减小，如0.55mm，第三段111c的宽度wcm3最窄，如0.25mm，该段可直接与mmic的细小引脚相连，通过该分段设置，易于与mmic的细小引脚相连。

因此，本发明的天线部件的共面波导组件和阵列天线设置在介质基板的同一面，易于与mmic的细小引脚相连，因而易于与mmic设置在介质基板的同一面，有利于减少毫米波介质基板的使用面积和降低车载雷达的整体价格，同时由于天线部件易于与mmic的细小引脚连接，因而无需使用含有波导腔体的金属结构件，可以降低雷达整体质量。

为了验证本发明实施例的天线部件的实用性，当天线部件未包括波束宽度调节组件130时，作为一个示例，当该天线部件的工作频率为24ghz时，中间微带线111边缘的两侧与同侧的第一接地板112和第二接地板113之间的空隙sc约为0.15mm，微带馈线121与中间微带线111的宽度wcm约为0.7mm，矩形贴片的长度lc约为3.3mm、宽度wc约为1.3mm、相邻矩形贴片的间距dc约为3.75mm，另外，金属化孔114的孔径约为0.34mm，介质基板130的介电常数可以为3.4-3.7，厚度可以为0.508mm，共面波导组件110、阵列天线120和背部接地板140的敷铜厚度约为40μm。

然后，采用全波电磁仿真方法对该具体示例的天线部件进行仿真。如图6所示，以共面波导组件为馈电端口的回波损耗仿真结果为：回波损耗小于-10db的带宽约为4.5ghz，对应的频率段约为20ghz-24.5ghz。如图7所示，以24.14ghz中心频点仿真结果的极化平面1和极化平面2的方向图为：极化平面1的波束宽度为78°，极化平面2的波束宽度为15.2°、副瓣为-13.5db。

对比图4和图7，图4中的极化平面1的波束宽度为102°，相比较图7中的极化平面1中的波束宽度78°，增加了24°。

如图8所示，将包含有本发明的天线部件的车载雷达应用于停车场倒车离开停车位的汽车1的后部，以检测侧后方汽车2和3的靠近动作，此时利用极化平面1的波束探测侧后方汽车2和3的方位角，明显地，本发明实施例的天线部件的极化平面1的102°波束宽度(图8中实线箭头范围)相比78°波束宽度(图8中虚线箭头范围)，有利于探测更大范围的方位角、更远处的侧后方汽车2和3，进而有利于提前为汽车1的驾驶员提供侧后方汽车靠近动作的危险警示，进而提高了汽车1倒车的安全性。

综上所述，根据本发明实施例的天线部件，共面波导组件、阵列天线和波束调节组件形成在介质基板的同一侧，且阵列天线与共面波导组件相连，波束宽度调节组件围绕阵列天线设置，背部接地板在介质基板的另一侧，背部接地板覆盖共面波导组件、阵列天线以及波束宽度调节组件的正下方。该天线部件的共面波导组件和阵列天线设置在介质基板的同一面，易于与mmic的细小引脚相连，因而易于与mmic设置在介质基板的同一面，有利于减少毫米波介质基板的使用面积和降低车载雷达的整体价格，由于天线部件易于与mmic的细小引脚连接，因而无需使用含有波导腔体的金属结构件，可以降低雷达整体质量，同时，设置的波束宽度调节组件有利于提供更大的波束范围，进而有利于包含本部件的车载雷达探测更大范围的方位角、更远处的侧后方车辆，有利于提前为倒车车辆的驾驶员提供侧后方车辆靠近动作的危险警示，进而提高了车辆倒车的安全性。

另外，本发明的实施例还提出了一种车载雷达，其包括上述的天线部件。

如图9所示，该车载雷达可包含发射天线10、接收天线20、天线罩30、发射机40、接收机50、信号处理机60以及接口设备70。其中，在信号发射时，发射天线10与发射机40接通，发射信号透过天线罩30到达被检测物产生反射信号；在接收透过天线罩30的反射信号时，接收天线20与接收机50接通，信号经过接收机50高频放大、混频、滤波、中频放大等处理后进入信号处理机60，经过信号处理机60的模拟、数字信号处理后产生检测信号，检测信号通过接口设备70发送至其他装置。

需要说明的是，上述的发射天线10和接收天线20均可为本发明提出的天线部件。

本发明实施例的车载雷达，通过上述的天线部件，不仅有利于减少毫米介质基板的使用面积和降低车载雷达的整体价格，而且无需使用含有波导腔体的金属结构件，可以降低雷达整体质量，同时有利于探测更大范围的方位角、更远处的侧后方车辆，有利于提前为倒车车辆的驾驶员提供侧后方车辆靠近动作的危险警示，进而提高了车辆倒车的安全性。

此外，本发明的实施例还提出了一种汽车，其包括上述的车载雷达。

本发明实施例的汽车，通过上述的车载雷达，能够降低汽车的整体价格，同时可降低汽车的整车质量，同时能够探测更大范围的方位角、更远处的侧后方车辆，有利于提前为倒车车辆的驾驶员提供侧后方车辆靠近动作的危险警示，进而提高了车辆倒车的安全性。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。