一种低旁瓣毫米波雷达天线及毫米波雷达传感器系统的制作方法

本实用新型涉及毫米波雷达传感器技术领域，更具体的说，涉及一种低旁瓣毫米波雷达天线及毫米波雷达传感器系统。

背景技术：

毫米波是指波长为1～10mm的电磁波，具有频率高、带宽宽、分辨率高和波束指向性好等优点，目前被广泛应用于汽车主动安全防撞系统中，如毫米波雷达传感器。

然而，毫米波雷达系统具有加工精度要求高，引入误差大，传输线阻抗不易控制等特点，因此，在阻抗匹配线宽跃变时会引入边缘效应、耦合效应以及相位传输的非线性效应等，从而导致毫米波雷达天线的一些雷达系统指标降低，如旁瓣抑制比小、方向性低、系统抗干扰能力不足。

技术实现要素：

有鉴于此，本实用新型公开一种低旁瓣毫米波雷达天线及毫米波雷达传感器系统，以解决因毫米波雷达系统具有加工精度要求高，引入误差大，传输线阻抗不易控制等特点，在阻抗匹配线宽跃变时会引入边缘效应、耦合效应以及相位传输的非线性效应等，从而导致毫米波雷达天线的雷达系统指标降低的问题。

一种低旁瓣毫米波雷达天线，包括：顺次连接的金属地板、高频介质板和天线辐射层；

所述天线辐射层包括：串联阵列天线、不等分功率分配器和导电过孔；

所述串联阵列天线的输入端与所述不等分功率分配器的输出端连接，多个所述导电过孔在所述不等分功率分配器的至少一侧分布，每个所述导电过孔穿透所述高频介质板，与所述金属地板连通。

优选的，所述天线辐射层还包括：第一阻抗匹配链路；

所述第一阻抗匹配链路与所述不等分功率分配器的输入端连接，所述第一阻抗匹配链路的两侧设置有所述导电过孔。

优选的，分布在同时靠近所述第一阻抗匹配链路和所述不等分功率分配器位置的所述导电过孔上设置有遮挡片。

优选的，当所述导电过孔在所述不等分功率分配与所述串联阵列天线连接的一侧有分布时，所述导电过孔设置在所述不等分功率分配器与所述串联阵列天线的连接点的两侧。

优选的，所述导电过孔设置在所述不等分功率分配器的公分节点的周围。

优选的，还包括：第二阻抗匹配链路，所述串联阵列天线的输入端通过所述第二阻抗匹配链路与所述不等分功率分配器的输出端连接。

优选的，所述导电过孔与所述不等分功率分配器的距离为50Ω线宽的3～5倍。

优选的，所述导电过孔的直径为0.1mm～0.5mm。

优选的，所述导电过孔的间距为0.3mm～1.5mm。

一种毫米波雷达传感器系统，包括上述所述的低旁瓣毫米波雷达天线。

从上述的技术方案可知，本实用新型公开了一种低旁瓣毫米波雷达天线及毫米波雷达传感器系统，低旁瓣毫米波雷达天线包括金属地板、高频介质板和天线辐射层，天线辐射层包括：串联阵列天线、不等分功率分配器和导电过孔，通过在低旁瓣毫米波雷达天线上设置导电过孔，来降低阻抗匹配线宽跃变引入的边缘辐射效应和耦合效应，提升传输线相位线性度，使阵列天线能量更集中于系统需要发射的方向，从而提升雷达系统的有效探测距离和抗干扰能力，达到提升雷达系统指标的目的。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据公开的附图获得其他的附图。

图1为本实用新型实施例公开的一种低旁瓣毫米波雷达天线的整体结构示意图；

图2为本实用新型实施例公开的一种低旁瓣毫米波雷达天线辐射层的结构示意图；

图3为本实用新型实施例公开的一种低旁瓣毫米波雷达天线的切面图；

图4为本实用新型实施例公开的另一种低旁瓣毫米波雷达天线辐射层的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

本实用新型实施例公开了一种低旁瓣毫米波雷达天线及毫米波雷达传感器系统，以解决因毫米波雷达系统具有加工精度要求高，引入误差大，传输线阻抗不易控制等特点，在阻抗匹配线宽跃变时会引入边缘效应、耦合效应以及相位传输的非线性效应等，从而导致毫米波雷达天线的雷达系统指标降低的问题。

参见图1，本实用新型一实施例公开的一种低旁瓣毫米波雷达天线的整体结构示意图，低旁瓣毫米波雷达天线包括：顺次连接的金属地板11、高频介质板12和天线辐射层13；

其中，天线辐射层13具体包括：串联阵列天线131、不等分功率分配器132和导电过孔133。

结合图1、图2和图3，对低旁瓣毫米波雷达天线各组成部分的连接结构具体阐述如下：

串联阵列天线131的输入端与不等分功率分配器132的输出端连接，多个导电过孔133在不等分功率分配器132的至少一侧分布，每个导电过孔133穿透高频介质板12，与金属地板11连通，具体参见图3所示。

其中，导电过孔133在不等分功率分配器132的至少一侧分布时，导电过孔133设置在不等分功率分配器132的公分节点的周围，具体包括：(1)导电过孔133只在不等分功率分配器132远离串联阵列天线131的一侧分布；(2)导电过孔133在不等分功率分配器132与串联阵列天线131连接的一侧分布，具体的，导电过孔133设置在不等分功率分配器132与串联阵列天线131的连接点的两侧；(3)导电过孔133同时在不等分功率分配器132的两侧分布(如图2所示)，不等分功率分配器132的两侧具体包括：不等分功率分配器132远离串联阵列天线131的一侧，以及不等分功率分配器132靠近串联阵列天线131的一侧。在本实用新型实施例的一种具体实施方式中，导电过孔133与不等分功率分配器132的距离为50Ω线宽的3～5倍。

综上可知，本实用新型公开的低旁瓣毫米波雷达天线，在不改变添加加工工艺要求、天线类型以及阵列天线整体结构的前提下，通过在低旁瓣毫米波雷达天线上设置导电过孔133，来降低阻抗匹配线宽跃变引入的边缘辐射效应和耦合效应，提升传输线相位线性度，使阵列天线能量更集中于系统需要发射的方向，从而提升雷达系统的有效探测距离和抗干扰能力，达到提升雷达系统指标的目的。

为进一步优化上述实施例，参见图2，在本实用新型一实施例的具体实施过程中，天线辐射层13还可以包括：第一阻抗匹配链路134。

第一阻抗匹配链路134与不等分功率分配器132的输入端连接，第一阻抗匹配链路134的两侧设置有导电过孔133。其中，在本实用新型实施例的一种具体实施方式中，导电过孔133与第一阻抗匹配链路134的距离为50Ω线宽的3～5倍。

毫米波雷达信号经第一阻抗匹配链路134实现信号源阻抗与不等分功率分配器132的匹配，从而降低系统回波，提高毫米波雷达信号的发射质量。

需要说明的是，图2中仅示出部分第一阻抗匹配链路134，实际上，在图2的基础上，第一阻抗匹配链路134可以向左延伸，延伸距离依据实际需要而定，在延伸的第一阻抗匹配链路134的两侧，均可设置导电过孔133。另外，第一阻抗匹配链路134的实际形状并不一定是直线的，根据需要第一阻抗匹配链路134也可以呈现其他线条形状。

为进一步增强导电过孔133降低阻抗匹配线宽跃变引入的边缘辐射效应和耦合效应的功能，如图4所示，在实际应用中，可以在同时靠近第一阻抗匹配链路134和不等分功率分配器132的位置的导电过孔133上设置遮挡片135，即靠近第一阻抗匹配链路134与不等分功率分配器132连接点的导电过孔133上设置有遮挡片135，该遮挡片135用于遮挡导电过孔133。其中，遮挡片135的具体位置可参见图4中附图标记为135的附图标记，位于遮挡片135下方的导电过孔133被遮挡片135所遮挡。

为进一步优化上述实施例，天线辐射层13还可以包括：第二阻抗匹配链路，其中，第二阻抗匹配链路在图1至图4中未示出；

串联阵列天线131的输入端通过第二阻抗匹配链路与不等分功率分配器132的输出端连接。

其中，将串联阵列天线131的输入端与不等分功率分配器132的输出端通过第二阻抗匹配链路连接，可以使不等分功率分配器132与串联阵列天线131的阻抗匹配，将毫米波信号由串联阵列天线131发送到空间中。

需要说明的是，第二阻抗匹配链路与不等分功率分配器132为直接连接。此时，如果导电过孔133在第二阻抗匹配链路与串联阵列天线131连接的一侧有分布时，导电过孔133设置在第二阻抗匹配链路与串联阵列天线131的连接点的两侧。优选地，导电过孔133与第二阻抗匹配链路的距离为50Ω线宽的3～5倍。

需要说明的是，导电过孔133的数量越多，越有利于降低阻抗匹配链路传输线线宽跃变引入的边缘辐射效应和耦合效应，提升传输线相位线性度，进而降低阵列天线旁瓣，提升旁瓣抑制比，使阵列天线能量更集中于系统需要发射的方向，从而提升雷达系统的有效探测距离和抗干扰能力。因此，在实际应用中，如果天线辐射层13包括不等分功率分配器132时，可以同时在不等分功率分配器132的两侧设置导电过孔133；如果天线辐射层同时包括不等分功率分配器132和第一阻抗匹配链路134时，可以同时在不等分功率分配器132的两侧、第一阻抗匹配链路134的两侧设置导电过孔133；如果天线辐射层同时包括不等分功率分配器132和第二阻抗匹配链路时，可以同时在不等分功率分配器132的输入端侧、第二阻抗匹配链路与串联阵列天线131连接的一侧设置导电过孔133；如果天线辐射层同时包括不等分功率分配器132、第一阻抗匹配链路134和第二阻抗匹配链路时，可以同时在不等分功率分配器132的输入端侧、第二阻抗匹配链路与串联阵列天线131连接的一侧、以及第一阻抗匹配链路134的两侧设置导电过孔133。

较优的，导电过孔的间距为0.3mm～1.5mm，导电过孔的直径为0.1mm～0.5mm。

以77GH_Z车载毫米波雷达为例，当导电过孔133的直径为0.1mm～0.5mm，导电过孔133距离50Ω传输线中心距离为0.35mm～1.2mm，导电过孔133的间距为0.3mm～1.5mm时，研究表明，在最佳条件下，单串联阵列天线(1出N1)的旁瓣抑制比可以提升5～7dB，不等分功率分配器132与串联阵列天线131组阵(N1×N2)的旁瓣抑制比可以提升5dB。

综上，本实用新型公开的低旁瓣毫米波雷达天线，在不改变添加加工工艺要求、天线类型以及阵列天线整体结构的前提下，通过在低旁瓣毫米波雷达天线上设置导电过孔133，来降低阻抗匹配线宽跃变引入的边缘辐射效应和耦合效应，提升传输线相位线性度，使阵列天线能量更集中于系统需要发射的方向，从而提升雷达系统的有效探测距离和抗干扰能力，达到提升雷达系统指标的目的。

本实用新型还提供了一种毫米波雷达传感器，该毫米波雷达传感器包括上述实施例中的低旁瓣毫米波雷达天线，其中，低旁瓣毫米波雷达天线的具体工作原理请参见上述，此处不再赘述。

最后，还需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本实用新型。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本实用新型的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本实用新型将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。