宽角度覆盖天线的制作方法

本申请要求2018年2月6日提交的美国临时申请第62/626961号的优先权，其全部内容通过引用纳入本文。

本发明涉及一种天线装置。

背景技术：

越来越多的技术被包括在机动车辆上。雷达和激光雷达传感装置提供探测在车辆附近或路径中的物体的能力。许多这样的装置包括发射用于物体探测的辐射的辐射天线。

虽然已经证明不同的天线类型是有用的，但它们并非没有缺点或缺陷。例如，一些用于短范围或中范围探测的天线具有覆盖宽视场的能力，但是当从天线辐射的电磁波穿过车辆的仪表板时经受高损耗。这种高损耗通常与天线的垂直极化相关联。解决该问题的一种尝试是纳入水平极化。然而，与水平极化相关联的困难是阻抗带宽通常太窄而不能满足生产要求。增加阻抗带宽的一种方法包括增加天线基片材料的厚度。与该方法相关联的缺点是它增加了成本。

与一些已知雷达天线构造相关联的另一个困难是由于来自附近天线、车辆上的电子部件以及紧邻天线的其它金属或电介质材料的辐射散射导致的高频波纹的出现。更复杂的是，每个天线的辐射方向图中的波纹以不同的角度出现，并且影响用于雷达的所有天线的辐射方向图的均匀性。不均匀的辐射方向图显着降低了雷达系统的角度寻找精度。

技术实现要素：

说明性示例天线装置包括基片、支承在基片上的传输线以及支承在基片上的多个导电贴片(patches)。每个导电贴片具有联接到传输线的第一端和接地的第二端。多个导电贴片布置成包括在传输线的相对侧部上彼此面对的导电贴片中的两个的组。

在具有前面段落的天线装置的一个或多个特征的示例实施例中，导电贴片分别具有在第一端和第二端之间的距离，并且天线装置的工作频率基于距离。

在具有前面段落的天线装置的一个或多个特征的示例实施例中，导电贴片分别在第一端附近具有第一宽度，并且导电贴片的辐射功率分别基于宽度。

在具有前面段落中任一段落的天线装置的一个或多个特征的示例实施例中，导电贴片分别在第二端附近具有第二宽度，并且第二宽度不同于第一宽度。

在具有前面段落中任一段落的天线装置的一个或多个特征的示例实施例中，导电贴片中的两个的第一宽度不同于导电贴片中的另外两个的第一宽度。

在具有前面段落中任一段落的天线装置的一个或多个特征的示例实施例中，导电贴片中的两个更靠近所述传输线的第一端；导电贴片中的另外两个更靠近传输线的第二相对端；并且传输线的第一端联接到辐射源。

在具有前面段落中任一段落的天线装置的一个或多个特征的示例实施例中，导电贴片的辐射功率分别基于第二宽度。

在具有前面段落中任一段落的天线装置的一个或多个特征的示例实施例中，导电贴片位于基片的一个侧部上，基片包括与基片的一个侧部隔开的接地层，并且导电贴片分别包括联接到接地层的多个导电通孔。

在具有前面段落中任一段落的天线装置的一个或多个特征的示例实施例中，每组中的导电贴片的第二端之间的长度相应于由导电贴片辐射的辐射的基片中的二分之一波长。

具有前面段落中任一段落的天线装置的一个或多个特征的示例实施例包括在导电贴片附近的导电层和联接在导电层和地之间的多个导电通孔。

在具有前面段落中任一段落的天线装置的一个或多个特征的示例实施例中，导电层包括多个寄生导电元件，并且寄生导电元件中的每个与导电通孔中的一个联接。

在具有前面段落中任一段落的天线装置的一个或多个特征的示例实施例中，每个导电通孔位于相对于联接的寄生导电元件中的一个的边缘的位置并且一些通孔的位置不同于其它通孔的位置。

在具有前面段落中的任一段落的天线装置的一个或多个特征的示例实施例中，联接到一些通孔的寄生导电元件比联接到其它通孔的寄生导电元件更靠近导电贴片，并且其它通孔的相应位置比一些通孔的位置更靠近相应的联接的寄生导电元件的中心。

在具有前面段落中任一段落的天线装置的一个或多个特征的示例实施例中，导电层联接到导电贴片的第二端，并且导电层具有至少与传输线一样长的平行于传输线的尺寸。

在具有前面段落中任一段落的天线装置的一个或多个特征的示例实施例中，导电贴片在基片的一个表面上，并且导电层在基片的该一个表面上。

在具有前面段落中任一段落的天线装置的一个或多个特征的示例实施例中，传输线包括差分双线(differentialtwinline)。

具有前面段落中任一段落的天线装置的一个或多个特征的示例实施例包括提供不平衡的信号的辐射源和将辐射源联接到传输线的转换器。转换器在信号沿传输线传播之前，平衡该不平衡的信号。

在具有前面段落中任一段落的天线装置的一个或多个特征的示例实施例中，辐射源包括基片集成波导，并且转换器包括平衡-不平衡转换器。

在具有前面段落中任一段落的天线装置的一个或多个特征的示例实施例中，导电贴片各自具有几何构造并且在每组中两个导电贴片的几何构造是相同的。

至少一个公开的示例实施例的各种特征和优点对于本领域技术人员而言将从以下具体实施方式变得显而易见。伴随具体实施方式的附图可以简要说明如下。

附图说明

图1示意性地示出了根据本发明的实施例设计的示例天线。

图2示出了图1的实施例的选择的特征。

图3是沿着图2中的线3-3剖取的剖视图。

图4示意性地示出了根据本发明的实施例设计的另一示例天线构造。

图5是沿着图4中的线5-5剖取的剖视图。

图6示意性地示出了根据本发明的实施例设计的另一示例天线构造。

具体实施方式

本发明的实施例提供了一种天线，该天线包括传输线和与传输线联接的多个导电贴片。利用本发明的实施例，能够以节省成本的方式实现更宽的工作带宽和更宽的辐射波束宽度，同时避免不期望的波纹效应。

图1示出了天线装置20，其包括基片22和支承在基片22上的传输线24。多个导电贴片26支承在基片22上。每个导电贴片26具有联接到传输线24的第一端28和通过导电通孔32接地的第二端30。

在所示的示例中，传输线24包括差分双线，并且导电贴片26以包括在传输线24的相对侧部上彼此面对的两个导电贴片26的多个组的形式布置。多个组26a-26g中的每个包括沿传输线24的长度彼此面对的导电贴片26中的两个。导电贴片26是用于发射辐射的谐振器。所示示例包括诸如基片集成波导或微带线的辐射源34。该实施例包括转换器36，例如平衡-不平衡转换器，其将辐射源34联接到传输线24。在信号沿传输线24传播之前，转换器36平衡来自辐射源34的不平衡信号。

如图2中所示，每个导电贴片在第一端28处具有第一宽度w1，并且在第二端30处具有第二宽度w2。对于每个示例导电贴片26，第一宽度w1小于第二宽度w2。在其它实施例中，宽度w1和w2相等。在图1的实施例中，贴片26组中的至少一组的第一宽度w1不同于导电贴片26组中的至少另一组的第一宽度w1`。如图1中所示，该示例实施例对于每组导电贴片26包括不同的第一宽度w1。在该示例中，随着组26a-26g离辐射源34更远地间隔开，第一宽度w1逐渐变大。

不同的第一宽度w1为不同的导电贴片组提供不同的谐振功率。导电贴片组26c、26d、26e、26f和26g具有逐渐增大的第一宽度w1，以提供沿天线装置20的锥形辐射的功率。

每个导电贴片26包括第一端28和第二端30之间的距离d。距离d确定或控制天线装置的工作频率。受益于本说明书的本领域技术人员将能够选择适当的距离d以实现满足其具体需求的工作频率。

每组导电贴片26的第二端30之间的长度l对应于由导电贴片26辐射出的在基片中辐射的大约二分之一波长。

在所示示例中，导电贴片26的具体形状和布置实现了用于例如在机动车辆上有用的雷达探测系统的期望的天线性能。其它导电贴片形状和布置是可能的，并且受益于本说明书的本领域技术人员将理解如何构造具有与示例导电贴片的特征类似的特征的多个导电贴片以实现将满足其具体需求的期望的天线性能。

如图3中所示，相比于基片22上支承导电贴片26的侧部，导电通孔32将导电贴片26的第二端30联接到基片22的相对侧部上的接地层40。

图4示出了在基片22的与导电贴片26相同的侧部上包括导电层42的示例实施例。在该示例中，导电层42包括支承在基片22上的多个寄生导电元件44。寄生导电元件44沿着基片22布置，使得导电层42沿着传输线24的整个长度延伸。寄生导电元件44用于抑制否则将与来自导电贴片26的辐射相关联的波纹。

由导电寄生元件44建立的导电层42从基片辐射出信号能量，以避免这种能量沿着基片进一步传播，否则这些能量会以引起与其它天线的干扰的方式沿着基片进一步传播。导电寄生元件44有效地消除了通过基片22辐射的能量，这减少或避免了位于彼此附近的多个天线之间的波纹和干扰。

每个寄生元件44包括将寄生元件44联接到接地层40的相应导电通孔46。图5示出了导电通孔46如何位于相应的联接的寄生导电元件44内或沿着相应的联接的寄生导电元件44。从图4和5可以理解，导电寄生元件44a比导电寄生元件44b、44c和44d更靠近导电贴片26g。相应的导电通孔46的位置根据导电贴片26与对应的寄生导电元件44之间的距离而变化。

与导电寄生元件44a相关联的导电通孔46a更靠近导电寄生元件44a的一个边缘50a而非其相对的边缘52a。随着导电寄生元件44位于逐渐远离导电贴片26，相应的通孔46位于更靠近联接的寄生导电元件44的中心。在该示例中，导电通孔46d大致位于导电寄生元件44d的边缘50d和52d之间的中心。相对于联接的寄生导电元件44的不同的导电通孔位置解决了功率沿着基片22在远离导电贴片26的方向移动而衰减的事实。在图5的示例中，与导电寄生元件44a和44b相比导电寄生元件44d经受较低的辐射功率，导电寄生元件44a和44b的相应的导电通孔46a和46b更靠近面向导电贴片26g的边缘50。

图6示出了另一示例实施例，其中导电层42是导电材料的连续层，其被支承在基片22的支承导电贴片26的同一侧部上。

对于任何示例实施例，通过选择导电贴片26的宽度w1和w2可以控制天线装置20的辐射功率。沿着传输线24使用不同的宽度允许控制沿着天线装置20的功率分布。包括导电层42减少或避免了波纹效应。对于任何示例实施例，有可能在使用相对薄的基片层的同时实现更宽的工作带宽和辐射波束宽度，这提供了节省成本且高效的天线。

虽然示出了具有看起来不同的特征的不同实施例，但是这些特征不限于上面公开的具体实施例。这些特征的其它组合能够实现其它实施例。

前面的描述在本质上是说明性的而不是限制性的。在不脱离本发明的实质的情况下，对所公开的示例实施例的变型和修改对于本领域技术人员而言将变得显而易见。提供给本发明的法律保护范围只能通过研究以下权利要求来确定。