一种雷达天线及雷达微波传感器的制作方法

本实用新型涉及毫米波雷达天线技术领域，具体而言，涉及一种雷达天线及雷达微波传感器。

背景技术：

毫米波雷达是工作在毫米波波段的雷达。通常毫米波指的是波长为 1-10mm，频域为30GHz-300GHz的电磁波。在天线口径相同的情况下，与微波雷达相比，毫米波雷达有更窄的波束，角分辨能力和测角精度更高，因此被广泛应用于汽车安全防护领域。毫米波雷达主要通过天线的辐射来覆盖待防护的区域。在具体的工作中，毫米波雷达通过发射天线发射高频电磁波，再通过接收天线接收目标的回波信号，进而通过信号处理器输出目标的信息。

发射天线和接收天线通常通过微带线折弯的方式补偿天线阵元的馈电相位，但是补偿结构较大，影响了发射天线和接收天线的性能。

技术实现要素：

有鉴于此，本实用新型的目的在于提供一种雷达天线及雷达微波传感器，以减小补偿结构对天线性能的影响。

第一方面，本实用新型实施例提供了一种雷达天线，

包括相互对称且相位相反的第一串馈天线阵、第二串馈天线阵、第一功分器、第二功分器和信号传输线；

所述第一串馈天线阵包括对称设置的至少两条阵列天线和连接至少两条阵列天线的第一微带线；

所述第二串馈天线阵包括对称设置的至少两条阵列天线和连接至少两条阵列天线的第二微带线；

所述信号传输线通过所述第一功分器与所述第一微带线电性连接；所述信号传输线通过第二功分器与所述第二微带线电性连接。

结合第一方面，本实用新型实施例提供了第一方面的第一种可能的实施方式，其中，

所述第一功分器与所述第一微带线电性连接的连接点位于所述第一微带线上与所述第一功分器左右相邻的两条阵列天线的中点。

结合第一方面，本实用新型实施例提供了第一方面的第二种可能的实施方式，其中，

所述第二功分器与所述第二微带线电性连接的连接点位于所述第二微带线上与所述第二功分器左右相邻的两条阵列天线的中点。

结合第一方面，本实用新型实施例提供了第一方面的第三种可能的实施方式，其中，

所述第一功分器与所述第二功分器之间通过相位补偿微带线电性连接，所述第二功分器与所述信号传输线电性连接。

结合第一方面，本实用新型实施例提供了第一方面的第四种可能的实施方式，其中，

所述第一功分器为二功分器，所述第二功分器为三功分器。

结合第一方面，本实用新型实施例提供了第一方面的第五种可能的实施方式，其中，

所述雷达天线的适用频段范围可以为76GHz-81GHz。

结合第一方面，本实用新型实施例提供了第一方面的第六种可能的实施方式，其中，

同一条所述天线包含多个天线阵列单元，所述天线的工作频率越高，所述天线阵列单元越小，相邻两个所述天线阵列单元之间的间距越小。

结合第一方面的第三种可能的实施方式，本实用新型实施例提供了第一方面的第七种可能的实施方式，其中，

所述相位补偿微带线的长度范围可以为微带传导波长的3/8至所述微带传导波长的5/8。

结合第一方面的第三种可能的实施方式，本实用新型实施例提供了第一方面的第八种可能的实施方式，其中，

所述第一微带线、第二微带线和相位补偿微带线的介质介电常数的范围均可以为2-3.5。

第二方面，本实用新型实施例还提供了一种雷达微波传感器，

包括外壳和电路板，所述电路板上设置有微波振荡器、混频器、放大器以及上述任一项所述的雷达天线，所述雷达天线包括接收天线和发射天线，所述接收天线以及所述微波振荡器均与所述混频器电性连接，所述混频器的输出端与所述放大器电性连接，所述放大器的输出端与所述发射天线电性连接。

本实用新型实施例提供的一种雷达天线，采用中间馈电的相位补偿方式，利用第一微带线和第二微带线将雷达天线分成第一串馈天线阵和第二串馈天线阵，第一微带线与第二微带线之间通过相位补偿微带线电性连接，第一串馈天线阵和第二串馈天线阵结构对称且相位相反，对称的补偿结构比较简单、紧凑，更容易实现相位补偿。

为使本实用新型的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本实用新型的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，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，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1示出了本实用新型实施例所提供的一种雷达天线示意图；

图2示出了本实用新型实施例所提供的另一种雷达天线示意图；

图3示出了本实用新型实施例所提供的另一种雷达天线示意图；

图4示出了本实用新型实施例所提供的一种雷达微波传感器的接收天线示意图；

图5示出了本实用新型实施例所提供的一种雷达微波传感器的结构示意图。

主要元件符号说明：101，第一串馈天线阵；102，第一微带线；103，相位补偿微带线；104，第二微带线；105，第二串馈天线阵；106，第一阵列天线；107，天线阵列单元；108，第一功分器；109，第二功分器；110，第二阵列天线；111，信号传输线；

201，第一串馈天线阵；202，第二串馈天线阵；203，第一微带线；204，第二微带线；205，相位补偿微带线；206，天线阵列单元；207，第一阵列天线；208，二功分器；209，三功分器；210，第二阵列天线；211，信号输入线；

301，第一串馈天线阵；302，第二串馈天线阵；303，二功分器；304，第二微带线；305，三功分器；306，第一微带线；307，天线阵列单元；308，第一阵列天线；309，第二阵列天线；310，相位补偿微带线；311，信号输入线；

401，第一串馈天线阵；402，第一微带线；403，相位补偿微带线；404，第二微带线；405，第二串馈天线阵；406，天线阵列单元；407，第一阵列天线；408，二功分器；409，三功分器；410，第二阵列天线；411，信号输入线；

500，电路板；501，微波振荡器；502，混频器；503，接收天线；504，发射天线；505，放大器。

具体实施方式

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中附图，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。通常在此处附图中描述和示出的本实用新型实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本实用新型的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本实用新型的范围，而是仅仅表示本实用新型的选定实施例。基于本实用新型的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的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。

发射天线和接收天线通常是通过微带折弯的方式单独补偿每个天线阵列单元的馈电相位，这种补偿结构较大，影响到天线阵列单元的排布，进而影响天线的性能。针对上述问题，本实用新型提供了一种雷达天线，采用中间馈电的相位补偿方式，利用第一微带线和第二微带线将雷达天线分成第一串馈天线阵和第二串馈天线阵，第一微带线与第二微带线之间通过相位补偿微带线电性连接，第一串馈天线阵和第二串馈天线阵结构对称且相位相反，对称的结构简单而且紧凑，更容易实现相位补偿，减小了补偿结构对天线阵列单元排布的影响，进而减小了补偿结构对天线性能的影响。

本实用新型实施例提供了一种雷达天线，如图1所示，包括相互对称且相位相反的第一串馈天线阵101、第二串馈天线阵105、第一功分器108、第二功分器109和信号传输线111；

所述第一串馈天线阵101包括对称设置的至少两条第一阵列天线106 和连接至少两条第一阵列天线106的第一微带线102；

所述第二串馈天线阵105包括对称设置的至少两条第二阵列天线110 和连接至少两条第二阵列天线110的第二微带线104；

所述信号传输线111通过所述第一功分器108与所述第一微带线102 电性连接；所述信号传输线111通过所述第二功分器109与所述第二微带线104电性连接。

所述雷达天线在具体的工作中：信号通过所述信号传输线111传输后，经过所述第二功分器109，与所述第二微带线104连接的所述第二串馈天线阵105进行传输，以及经过所述第一功分器108，与所述第一微带线102连接的所述第一串馈天线阵101进行传输。

所述第一串馈天线阵101与所述第二串馈天线阵105相互对称，即所述第一阵列天线106的数量与所述第二阵列天线110的数量相同，所述第一阵列天线106与所述第二阵列天线110相互对称排布，雷达天线通过两部分串馈天线阵分别进行馈电的方式不仅可以减少一半的输入信号能量分配量，而且更容易实现馈电幅度加权。

所述第一功分器108与所述第一微带线102电性连接的连接点位于所述第一微带线102上与所述第一功分器108左右相邻的两条所述第一阵列天线106的中点。

这里，所述第一微带线102上任意两条相邻的所述第一阵列天线106 的中点均可以作为所述第一功分器108与所述第一微带线102电性连接的连接点，而且所述第一功分器108到与其左右相邻的两条所述第一阵列天线106的距离最短。

在具体实施中，若所述第一功分器108与所述第一微带线102电性连接的连接点没有位于所述第一微带线102上与所述第一功分器108左右相邻的两条第一阵列天线106的中点，那么天线波束将会发生偏移，对信号造成较大的误差。本实用新型实施例中为了保证天线波束不发生偏移，因此所述第一功分器108与所述第一微带线102电性连接的连接点位于所述第一微带线102上与所述第一功分器108左右相邻的两条第一阵列天线 106的中点。

同理，所述第二功分器109与所述第二微带线104电性连接的连接点位于所述第二微带线104上与所述第二功分器109左右相邻的两条所述第二阵列天线110的中点。

所述第一串馈天线阵101相对于所述第一功分器108、所述第二串馈天线阵105相对于所述第二功分器109均可以左右对称，即所述第一功分器108以及所述第二功分器109左右两侧的阵列天线数量相同，这样可以减小补偿结构对天线阵列单元的排布影响，而且更容易实现馈电幅度加权。在具体实施中，若有特殊要求，所述第一功分器108以及所述第二功分器109左右两侧的阵列天线数量可以不一样，比如，所述第一功分器 108左侧连接三条所述第一阵列天线106，右侧连接两条所述第一阵列天线106，相应地，所述第二功分器109左侧连接三条所述第二阵列天线110，右侧连接两条所述第二阵列天线110。

同一条所述第一阵列天线106以及同一条所述第二阵列天线110中均包括多个天线阵列单元107，同一条阵列天线上的所有所述天线阵列单元 107之间均通过串馈微带线电性连接。在所述第一串馈天线阵101或所述第二串馈天线阵105中，任意两条阵列天线上的天线阵列单元107数量可以不相同；在所述第一串馈天线阵101与所述第二串馈天线阵105中，相互对称的两条阵列天线上的天线阵列单元107数量相同。

在具体实施中，雷达天线的工作频率越高，所述天线阵列单元107越小，相邻两个所述天线阵列单元107之间的间距越小。这里，所述雷达天线的适用工作频段范围可以为76GHz-81GHz，所述相邻两个天线阵列单元107之间的间距具体可以为2.5mm。

所述信号传输线111通过所述第一功分器108与所述第一微带线102 电性连接；所述信号传输线111通过所述第二功分器109与所述第二微带线104电性连接。

在具体实施中，所述信号传输线111与所述第一功分器108的输入端电性连接，所述第一功分器108的输出端与所述第一微带线102电性连接；所述信号传输线111与所述第二功分器109的输入端电性连接，所述第二功分器109的输出端与所述第二微带线104电性连接。

所述第一功分器108与所述第二功分器109之间通过相位补偿微带线 103电性连接。

具体地，所述第一功分器108为二功分器，所述第二功分器109为三功分器，所述三功分器的输入端与所述信号传输线111电性连接，所述三功分器的输出端与所述相位补偿微带线103的一端电性连接，所述二功分器的输入端与所述相位补偿微带线103的另一端电性连接。

这里，所述相位补偿微带线103的长度范围可以为微带传导波长的 3/8至所述微带传导波长的5/8。所述第一微带线102、所述第二微带线104 和所述相位补偿微带线103的介质介电常数的范围均可以为2-3.5。

本实用新型实施例提供了另一种雷达天线，具体为接收天线，如图2 所示，包括相互对称且相位相反的第一串馈天线阵201、第二串馈天线阵 202、第一功分器、第二功分器和信号输入线211。

所述第一串馈天线阵201包括五条并行排列的第一阵列天线207和连接五条所述第一阵列天线207的第一微带线203；

所述第二串馈天线阵202包括五条并行排列的第二阵列天线210和连接五条所述第二阵列天线210的第二微带线204。

这里，所述第一阵列天线207以及所述第二阵列天线210中均包括多个天线阵列单元206。在所述第一串馈天线阵201或所述第二串馈天线阵 202中，任意两条阵列天线上的天线阵列单元206数量可以不相同；在所述第一串馈天线阵201与所述第二串馈天线阵202中，相互对称的两条阵列天线上的天线阵列单元206数量相同。

这里，所述第一功分器为二功分器208，所述第二功分器为三功分器 209。

所述二功分器208与所述第一微带线203电性连接，且所述二功分器 208与所述第一微带线203电性连接的连接点位于所述第一微带线203上与所述二功分器208左右相邻的两条第一阵列天线207的中点。

所述三功分器209与所述第二微带线204电性连接，且所述三功分器 209与所述第二微带线204电性连接的连接点位于所述第二微带线204上与所述三功分器209左右相邻的两条第二阵列天线210的中点。

这里，所述第一串馈天线阵201相对于所述二功分器208、所述第二串馈天线阵202相对于所述三功分器209可以左右不对称，即所述二功分器208以及所述三功分器209左右两侧的阵列天线数量不相同。在具体实施中，所述二功分器208左侧连接三条所述第一阵列天线207，所述二功分器208右侧连接两条所述第一阵列天线207，所述三功分器209左侧连接三条所述第二阵列天线210，所述三功分器209右侧连接两条所述第二阵列天线210。

所述信号输入线211与所述三功分器209的输入端电性连接，所述三功分器209的输出端与所述第二微带线204电性连接。所述三功分器209 与所述二功分器208之间通过相位补偿微带线205电性连接，具体地，所述相位补偿微带线205一端与所述三功分器209的输出端电性连接，所述相位补偿微带线205的另一端与所述二功分器208的输入端电性连接。所述二功分器208的输出端与所述第一微带线203电性连接。

这里，所述相位补偿微带线205的长度范围可以为微带传导波长的 3/8至所述微带传导波长的5/8。所述第一微带线203、所述第二微带线204 和所述相位补偿微带线205的介质介电常数可以为3。

所述相位补偿微带线205的长度影响信号在所述相位补偿微带线205 中的传输延迟时间。微带线的介质介电常数影响微带线的特性阻抗，介质介电常数越小信号的传播速度越快，因此所述第一微带线203、所述第二微带线204和所述相位补偿微带线205的介质介电常数的范围通常为 2-3.5，这里第一微带线203、所述第二微带线204和所述相位补偿微带线 205的介质介电常数可以为3。

本实用新型实施例还提供了另一种雷达天线，具体为接收天线，如图3 所示，包括相互对称且相位相反的第一串馈天线阵301、第二串馈天线阵 302、第一功分器、第二功分器和信号输入线311。

所述第一串馈天线阵301包括四条并行排列的第一阵列天线308和连接四条所述第一阵列天线308的第一微带线306；

所述第二串馈天线阵302包括四条并行排列的第二阵列天线309和连接四条所述第二阵列天线309的第二微带线304。

这里，所述第一阵列天线308以及所述第二阵列天线309中均包括多个天线阵列单元307。在所述第一串馈天线阵301或所述第二串馈天线阵 302中，任意两条阵列天线上的天线阵列单元307数量可以不相同；在所述第一串馈天线阵301与所述第二串馈天线阵302中，相互对称的两条阵列天线上的天线阵列单元307数量相同。

这里，所述第一功分器为二功分器303，所述第二功分器为三功分器 305。

所述二功分器303与所述第一微带线306电性连接，且所述二功分器 303与所述第一微带线306电性连接的连接点位于所述第一微带线306上与所述二功分器303左右相邻的两条第一阵列天线308的中点。

所述三功分器305与所述第二微带线304电性连接，且所述三功分器 305与所述第二微带线304电性连接的连接点位于所述第二微带线304上与所述三功分器305左右相邻的两条第二阵列天线309的中点。

这里，所述第一串馈天线阵301相对于所述二功分器303、所述第二串馈天线阵302相对于所述三功分器305可以左右不对称，即所述二功分器303以及所述三功分器305左右两侧的阵列天线数量不相同。在具体实施中，所述二功分器303左侧连接三条所述第一阵列天线308，所述二功分器303右侧连接一条所述第一阵列天线308，所述三功分器305左侧连接一条所述第二阵列天线309，所述三功分器305右侧连接三条所述第二阵列天线309。

所述信号输入线311与所述三功分器305的输入端电性连接，所述三功分器305的输出端与所述第二微带线304电性连接。所述三功分器305 与所述二功分器303之间通过相位补偿微带线310电性连接，具体地，所述相位补偿微带线310一端与所述三功分器305的输出端电性连接，所述相位补偿微带线310的另一端与所述二功分器303的输入端电性连接。所述二功分器303的输出端与所述第一微带线306电性连接。

这里，所述相位补偿微带线310的长度范围可以为微带传导波长的 3/8至所述微带传导波长的5/8。所述第一微带线306、所述第二微带线304 和所述相位补偿微带线310的介质介电常数可以为3。

所述相位补偿微带线310的长度影响信号在所述相位补偿微带线310 中的传输延迟时间。微带线的介质介电常数影响微带线的特性阻抗，介质介电常数越小信号的传播速度越快，因此所述第一微带线306、所述第二微带线304和所述相位补偿微带线310的介质介电常数的范围通常可以为2-3.5，这里第一微带线306、所述第二微带线304和所述相位补偿微带线 310的介质介电常数可以为3。

本实用新型实施例还提供了一种雷达微波传感器，如图4-5所示，包括外壳和电路板500，所述电路板500上设置有微波振荡器501、混频器 502、放大器505以及雷达天线,所述雷达天线包括接收天线503和发射天线504，所述接收天线503以及所述微波振荡器501均与所述混频器502 电性连接，所述混频器502的输出端与所述放大器505电性连接，所述放大器505的输出端与所述发射天线504电性连接；

所述接收天线503包括相互对称且相位相反的第一串馈天线阵401、第二串馈天线阵405、第一功分器、第二功分器和信号输入线411；

所述第一串馈天线阵401包括四条并行排列的第一阵列天线407和连接四条所述第一阵列天线407的第一微带线402；

所述第二串馈天线阵405包括四条并行排列的第二阵列天线410和连接四条所述第二阵列天线410的第二微带线404；

这里，所述第一阵列天线407以及所述第二阵列天线410中均包括多个天线阵列单元406。在所述第一串馈天线阵401或所述第二串馈天线阵 405中，任意两条阵列天线上的天线阵列单元406数量可以不相同；在所述第一串馈天线阵401与所述第二串馈天线405中，相互对称的两条阵列天线上的天线阵列单元406数量相同。

所述信号输入线411通过所述二功分器408与所述第一微带线402电性连接；所述信号输入线411通过所述三功分器409与所述第二微带线 404电性连接。

所述第一串馈天线阵401与所述第二串馈天线阵405相互对称且相位相反。

这里所述第一功分器为二功分器408，所述第二功分器为三功分器 409。

所述二功分器408与所述第一微带线402电性连接的连接点位于所述第一微带线402上与所述二功分器408左右相邻的两条所述第一阵列天线 407的中点；所述三功分器409与所述第二微带线404电性连接的连接点位于所述第二微带线404上与所述三功分器409左右相邻的两条所述第二阵列天线410的中点。

所述第一串馈天线阵401相对于所述二功分器408左右对称，且所述第二串馈天线阵405相对于所述三功分器409左右对称。具体地，所述二功分器408的左右两侧均连接两条所述第一阵列天线407，所述三功分器 409的左右两侧均连接两条所述第二阵列天线410。

所述信号输入线411与所述三功分器409的输入端电性连接，所述三功分器409的输出端与所述第二微带线404电性连接。所述三功分器409 与所述二功分器408之间通过相位补偿微带线403电性连接，具体地，所述相位补偿微带线403一端与所述三功分器409的输出端电性连接，所述相位补偿微带线403的另一端与所述二功分器408的输入端电性连接。所述二功分器408的输出端与所述第一微带线402电性连接。

所述相位补偿微带线403的长度范围可以为微带传导波长的3/8至所述微带传导波长的5/8。所述第一微带线402、所述第二微带线404和所述相位补偿微带线403的介质介电常数的范围均可以为2-3.5。

所述相位补偿微带线403的长度影响信号在所述相位补偿微带线403 中的传输延迟时间。微带线的介质介电常数影响微带线的特性阻抗，介质介电常数越小信号的传播速度越快，因此所述第一微带线402、所述第二微带线404和所述相位补偿微带线403的介质介电常数的范围均可以为 2-3.5。

比较上述实施例中图2、图3和图4所示的三种雷达天线，区别在于：图2和图3所示的雷达天线中第一串馈天线阵相对于第一功分器、第二串馈天线阵相对于第二功分器均不是左右对称的，图4所示的雷达天线中第一串馈天线阵相对于第一功分器、第二串馈天线阵相对于第二功分器左右均匀对称，即图2和图3所示的雷达天线中第一功分器以及第二功分器左右两侧的阵列天线数量不相同，图4所示的雷达天线中第一功分器以及第二功分器左右两侧的阵列天线数量相同。图4所示的雷达天线，相比于图 2和图3所示的雷达天线，左右对称的结构更容易实现相位补偿，对天线阵列单元的排布影响更小，在具体实施中，针对特殊要求，所述第一功分器以及所述第二功分器左右两侧的阵列天线数量可以不一样。

基于上述分析可知，与相关技术中的每条天线均通过微带线折弯单独补偿天线阵列单元的馈电相位相比，本实用新型实施例提供的一种雷达天线，采用中间馈电的相位补偿方式，利用第一微带线和第二微带线将雷达天线分成第一串馈天线阵和第二串馈天线阵，第一微带线与第二微带线之间通过相位补偿微带线电性连接，第一串馈天线阵和第二串馈天线阵结构对称且相位相反，整体对称的结构比较简单、紧凑，更容易实现相位补偿，减小了补偿结构对天线阵列单元排布的影响，进而减小了补偿结构对天线性能的影响。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”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，或者是该实用新型产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，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实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本实用新型的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；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。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

最后应说明的是：以上所述实施例，仅为本实用新型的具体实施方式，用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制，本实用新型的保护范围并不局限于此，尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改或可轻易想到变化，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改、变化或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型实施例技术方案的精神和范围。都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。