一种基于EBG结构的毫米波天线去耦装置的制作方法

一种基于ebg结构的毫米波天线去耦装置
技术领域
1.本实用新型涉及电磁超材料领域，更具体地，涉及一种基于ebg 结构的毫米波天线去耦装置。


背景技术：

2.随着我国汽车产业与我国居民拥有车辆总数不断提升，交通事件和交通事件中人员伤亡也显著提高；再者伴随着汽车行业的不断发展，汽车辅助驾驶功能和自动驾驶功能技术发展也迫在眉睫。而汽车雷达作为汽车自适应导航、防撞的技术的重要传感器件，其重要性不言而喻。
3.其中微波雷达具有全天候，全天时的工作特性，且探测距离远，探测精度高，在汽车前向目标探测系统中，发挥着重要作用。同时融合视觉与激光模块，构建adas系统，逐渐成为汽车主动安全的一个新的发展方向。
4.77ghz毫米波雷达在汽车行业中应用已经成为主流，随着市场上配置有77ghz毫米波雷达的车型陆续上市，77ghz毫米波天线性能追求逐步提高，不仅要求天线增益高、带宽宽同时还应减少空间占比。
5.为了提高天线辐射性能，现有技术通常是将多个天线单元按照一定规律排列组成天线阵方式来提高天线增益，但由于天线间存在互耦，所以现有天线阵列间距一般为半个波长以上，为了保证阵列间的隔离度，在有限的空间内只能放置较少的天线阵列来保证阵列间距。
6.因此，如何消除天线间的互耦作用，是提高在有限空间内布设天线数量的关键。


技术实现要素：

7.本实用新型提供一种结构简单、去耦效果好的基于ebg结构的毫米波天线去耦装置，以解决上述现有技术问题。
8.根据本实用新型的一个方面，提供一种基于ebg结构的毫米波天线去耦装置，包括介质板、以及设置在所述介质板表面的金属地板和2 个以上的相互独立的天线阵列单元，所述天线阵列单元平行间隔设置在所述介质板的顶面，且2个相邻的所述天线阵列单元之间的介质板顶部设有多个相互呈一字型排列的ebg结构，所述ebg结构包括金属贴片和导电过孔，所述金属贴片设置在所述介质板的顶面，所述导电过孔一端与所述金属贴片相连，其另一端穿过所述介质板与所述金属地板相连。
9.在上述方案基础上优选，所述金属贴片为多边形结构。
10.在上述方案基础上优选，所有天线阵列单元的结构相同。
11.在上述方案基础上优选，所述介质板为玻璃布基板。
12.在上述方案基础上优选，呈一字型排列的所述ebg结构长度大于所述天线阵列单元的长度。
13.在上述方案基础上优选，相邻所述ebg结构的所述金属贴片之间间隔设置，且两者
之间的间隙为0.04mm。
14.本实用新型的基于ebg结构的毫米波天线去耦装置，利用天线阵列间距一般为半个波长以上，ebg结构单元尺寸能做到十分之一波长水平，将ebg结构加载于天线阵列之间可以在保证隔离度的情况下，大幅减小天线阵列间距，从而在有限的空间内布置更多的天线阵列，以提高天线系统的增益。
15.由于ebg结构具有表面波抑制特性，在表面波抑制带隙内，表面波将不能通过ebg结构传播，如果天线工作频带在ebg结构表面波抑制带隙内，可以将ebg结构加载于天线之间降低天线间耦合，从而使天线单元间距离可以做到更低，以达到去耦的目的，使得在有限空间内可以设置更多的天线阵列。
附图说明
16.图1为本实用新型的基于ebg结构的毫米波天线去耦装置的剖视图；
17.图2为本实用新型的基于ebg结构的毫米波天线去耦装置的介质层处于透明状态时的结构图；
18.图3为本实用新型的加载ebg前后天线的回波损耗曲线图；
19.图4为本实用新型的没有ebg时加载天线表面电流分布情况图；
20.图5为本实用新型的有ebg时加载天线表面电流分布情况图；
21.图6为本实用新型的加载ebg前后天线单元间传输系参数对比图。
具体实施方式
22.下面结合附图和实施例，对本实用新型的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本实用新型，但不用来限制本实用新型的范围。
23.请参阅图1，结合图2所示，本实用新型的一种基于ebg结构的毫米波天线去耦装置，包括介质板10、以及设置在介质板10表面的金属地板30和2个以上的相互独立的天线阵列单元20，天线阵列单元 20平行间隔设置在介质板10的顶面，且2个相邻的天线阵列单元20 之间的介质板10顶部设有多个相互呈一字型排列的ebg结构40，ebg 结构40包括金属贴片41和导电过孔42，金属贴片41设置在介质板 10的顶面，导电过孔42一端与金属贴片41相连，其另一端穿过介质板10与金属地板30相连。
24.本实用新型的基于ebg结构的毫米波天线去耦装置，利用天线阵列间距一般为半个波长以上，ebg结构40单元尺寸能做到十分之一波长水平，将ebg结构40加载于天线阵列之间可以在保证隔离度的情况下，大幅减小天线阵列间距，从而在有限的空间内布置更多的天线阵列，以提高天线系统的增益。
25.由于ebg结构40具有表面波抑制特性，在表面波抑制带隙内，表面波将不能通过ebg结构40传播，如果天线工作频带在ebg结构40表面波抑制带隙内，可以将ebg结构40加载于天线之间降低天线间耦合，从而使天线单元间距离可以做到更低，以达到去耦的目的，使得在有限空间内可以设置更多的天线阵列。
26.值得说明的是，金属贴片41为多边形结构，且所有的天线阵列单元20的结构相同。优选的是，介质板10为玻璃布基板，且呈一字型排列的ebg结构40长度大于天线阵列单元20的长度。
27.优选的是，相邻ebg结构40的金属贴片41之间间隔设置，且两者之间的间隙为0.04mm。
28.为了验证本实用新型的技术效果，以下以玻璃布基板为介质板10，其相对介电常数为4.3，损耗正切值0.025，选取的玻璃布基板尺寸大小为11.870mm
×
11.870mm
×
0.1mm，介质板10底部的金属地板30 尺寸大小为11.870mm
×
11.870mm
×
0.001mm，而选取的天线贴片1 尺寸为1.870mm
×
1.870mm
×
0.001mm，其馈线宽度为0.194mm，等效阻抗为50ω，天线贴片2尺寸为1.870mm
×
1.870mm
×
0.001mm，其馈线宽度为0.194mm，等效阻抗为50ω，实验选用的ebg结构40 贴片单元间隔为0.040mm，采用单排结构结构加载进行实验，整个天线结构是镜像对称的，下面只对天线单元1性能进行分析。
29.实验结果如图3所示，图3中加载ebg前后天线单元1的回波损耗曲线，图中实线为天线单元间无加载ebg情况下天线单元1的回波损耗曲线，图中虚线为图3所示天线单元间加载ebg情况下天线单元 1的回波损耗曲线，有ebg加载情况下天线-10db带宽为4.52ghz，带宽频率范围为75.18ghz-79.70ghz，无ebg加载情况下天线-10db带宽为4.54ghz，带宽频率范围为74.70ghz-79.25ghz，加载ebg后对天线工作频带影响不大。
30.图4和图5为两个天线表面电流分布情况，图5为两天线单元间无ebg加载天线表面电流分布情况，可以看出两天线单元间耦合很明显；图4所示天线单元间有ebg加载天线表面电流分布情况，可以看出两天线间耦合得到了显著的抑制。
31.图6是天线单元间无ebg加载与有ebg加载情况下的耦合度对比，实线为两天间无加载ebg情况下的传输参数，虚线为两天线间加载ebg 的情况下的传输参数。加载ebg后，从标点1、标点2、标点4、标点 5位置可得在天线工作频带内，两天线单元间传输参数降低平均值约 12db，标点3、标点6显示出在76.615ghz频点两天线单元间传输参数降低21db,这正好对应了图5所示ebg结构40本身表面波抑制带隙范围，通过对上图分析证明了本实用新型“基于ebg结构的毫米波天线去耦装置”的有效性。
32.本实用新型中两天线单元间距为1.310mm，现有技术条件下天线阵列中天线单元间距一般为半个波长约为1.948mm，因此在一定空间内，加载ebg结构40于天线单元之间，可以显著降低天线阵列间隙，这证明了本实用新型“基于ebg结构的毫米波天线去耦装置”确实能提高一定空间条件下天线阵列的数量。
33.最后，本申请的方法仅为较佳的实施方案，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。