一种开槽式梳状天线和毫米波雷达的制作方法

1.本技术涉及天线技术领域，特别是涉及一种开槽式梳状天线和毫米波雷达。


背景技术：

2.现如今，路况复杂度与日俱增，车载毫米波雷达可以有效地帮助驾驶员对行驶过程中的各类突发情况做出预判，在很大程度上提高了行驶安全、改善了驾驶体验。目前，车载雷达天线通常采用串联馈电的贴片线阵结构，这种结构是将微带天线作为阵元进行组阵。微带天线与常见的天线相比，微带天线的体积较小，剖面较低，且较易与其它电路集成，因此被大范围使用。但微带天线也有天然的劣势：工作频带窄。对于车载毫米波雷达而言，增加天线有效工作带宽将有利于提升雷达探测时距离分辨率，因此天线驻波带宽较窄是一个亟需解决的问题。
3.如果在频率较低的频段范围内，可以采用增加辐射体或多馈电结构等方式来拓展天线驻波带宽，但这些方法均不适用于车载毫米波雷达天线，因为工作在毫米波频段的天线波长很短，无法很好地容错复杂物理结构。在毫米波频段，可以通过增加寄生贴片的方式来提升天线驻波带宽，但是，由于寄生贴片不与辐射体直接相连，且尺寸小，所以在实际的生产中寄生贴片有易脱落的风险，而且加工难度也较大。
4.前面的叙述在于提供一般的背景信息，并不一定构成现有技术。


技术实现要素：

5.本技术的目的在于提供一种开槽式梳状天线和毫米波雷达，大大增加了天线的驻波带宽，提升了雷达距离分辨率，且易于进行加工。
6.为达到上述目的，本技术的技术方案是这样实现的：
7.第一方面，本技术实施例提供了一种开槽式梳状天线，包括：阻抗变换器、馈线以及多个微带贴片单元，其中，
8.所述阻抗变换器的一端与微带传输线连接，另一端与所述馈线相连；至少一个微带贴片单元上开设有开槽。
9.作为其中一种实施方式，所述微带贴片单元上下交错排布在所述馈线的两侧，每个微带贴片单元呈矩形结构。
10.作为其中一种实施方式，所述多个微带贴片单元包括左侧微带贴片单元、右侧微带贴片单元和中心微带贴片单元，所述左侧微带贴片单元和所述右侧微带贴片单元位于所述中心微带贴片单元的两侧，且关于所述中心微带贴片单元左右对称。
11.作为其中一种实施方式，所述开槽的中心线与对应微带贴片单元的中心线相重合或者不相重合。
12.作为其中一种实施方式，位于所述馈线上下两侧的两个相邻微带贴片单元的底部中心间距为0.5λg，每个微带贴片单元的宽度为0.34λg～0.37λg，每个微带贴片单元的长度为0.5λg，所述开槽的宽度为0.044λg，开槽的长度为0.044λg～0.397λg，其中，λg为天线的
中心频点处的介质波长。
13.作为其中一种实施方式，所述阻抗变换器、馈线以及微带贴片单元的厚度相同。
14.作为其中一种实施方式，所述开槽式梳状天线包括天线层、介质基板和接地板，所述阻抗变换器、所述馈线、所述多个微带贴片单元均设置于所述天线层上。
15.作为其中一种实施方式，所述天线层的下表面与所述介质基板的上表面紧密贴合，所述介质基板的下表面与所述接地板的上表面紧密贴合。
16.作为其中一种实施方式，所述阻抗变换器的长度为四分之一波长，所述波长为电磁波在自由空间中传播的波长。
17.第二方面，本技术实施例提供了一种毫米波雷达，包括所述的开槽式梳状天线。
18.本技术实施例提供的技术方案带来的有益效果是：
19.本技术实施例提供的开槽式梳状天线和毫米波雷达，通过设置阻抗变换器、馈线以及微带贴片单元，将阻抗变换器的一端与微带传输线连接，另一端与馈线相连，并在至少一个微带贴片单元上开设开槽，从而大大增加了天线的驻波带宽，提升了雷达距离分辨率，且易于进行加工与尺寸管控，调整自由度高。
附图说明
20.图1为本技术实施例提供的开槽式梳状天线的结构示意图；
21.图2为本技术实施例提供的开槽式梳状天线的侧视剖面图；
22.图3为本技术另一实施例提供的开槽式梳状天线的结构示意图；
23.图4为现有天线未进行开槽时的电压驻波比随频率变化的曲线；
24.图5为本技术实施例提供的开槽式梳状天线的电压驻波比随频率变化的曲线。
具体实施方式
25.以下结合说明书附图及具体实施例对本技术技术方案做进一步的详细阐述。除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本技术的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本技术的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本技术。
26.图1为本技术实施例提供的开槽式梳状天线的框图。所述开槽式梳状天线大大增加了天线的驻波带宽，提升了雷达距离分辨率，且易于进行加工。请参考图1，本实施例的开槽式梳状天线包括：阻抗变换器1、馈线2以及多个微带贴片单元3。开槽式梳状天线大致呈梳状结构。
27.具体地，阻抗变换器1的一端与从芯片(例如，设置天线的电路板上的芯片，图1中未示出)引出的50欧姆的微带传输线连接，另一端与馈线2相连。阻抗变换器1的长度可以约为四分之一波长，波长可以为电磁波在自由空间中传播的波长。
28.其中，通过改变阻抗变换器1的宽度可以更改它的特征阻抗，改变阻抗变换器1的长度则可以调整天线的工作频点与谐振深度(匹配情况)。
29.开槽式梳状天线包括多个微带贴片单元3，如图1所示，示出5个微带贴片单元3仅为举例说明，在其它实施方式中，微带贴片单元3可以根据实际需要相应设置为其他数量。其中至少有一个微带贴片单元3上开设有开槽4。
30.天线的多个微带贴片单元3上下交错排布在馈线2的两侧，每个微带贴片单元大致呈矩形结构。多个微带贴片单元包括左侧微带贴片单元31、右侧微带贴片单元32和中心微带贴片单元30，左侧微带贴片单元31和右侧微带贴片单元32位于中心微带贴片单元30的两侧，且关于中心微带贴片单元30左右对称，左侧微带贴片单元31和右侧32微带贴片单元均包括两个。位于馈线2上下两侧的两个相邻微带贴片单元的底部中心间距o1为0.5λg，以保证馈入各微带贴片单元的电流为同相。每个微带贴片单元3的的宽度w1约为0.34λg～0.37λg，每个微带贴片单元的长度l1约为0.5λg。如果需要满足各微带贴片单元的电流激励幅度由中心至两侧逐渐减小，电流激励幅度变化可以服从泰勒分布或者切比雪夫分布。各个微带贴片单元之间的间距、各个微带贴片单元的长度、各个微带贴片单元的宽度均可按实际需求进行调整，其中，λg为天线的中心频点处的介质波长。
31.其中，阻抗变换器、馈线以及微带贴片单元的厚度可以设置相同，例如厚度可以均为0.008λg，且三者需要处于同一平面内。
32.如图1所示，开槽4的中心线40与对应微带贴片单元的中心线33相重合，开槽4的宽度w2约为0.044λg，开槽4的长度(即深度)l2约为0.044λg～0.397λg，通过改变开槽4的宽度与长度可以改变天线的驻波带宽。
33.图2为本技术实施例提供的开槽式梳状天线的侧视剖面图。如图2所示，可选地，天线还可以包括天线层5、介质基板6和接地板7。阻抗变换器1、馈线2、微带贴片单元3均设置于天线层5上。
34.天线层5的下表面与介质基板6的上表面紧密贴合，天线层5与介质基板6之间无空气层。
35.介质基板6的厚度可以为0.056λg。介质基板6的下方为接地板7，介质基板6的下表面与接地板7的上表面紧密贴合，介质基板6与接地板7之间无缝隙，接地板7的厚度约为0.008λg。天线层5与接地板7的材料均可以为铜。
36.图3为本技术另一实施例提供的开槽式梳状天线的结构示意图。如图3所示，本实施例的天线与图1的天线相似，图3的开槽50的中心线55偏离微带贴片单元51的中心线56(即开槽50的中心线55与微带贴片单元51的中心线56不相重合)或者开槽57的中心线570与微带贴片单元58的中心线580相重合，同样地，图3中的天线的至少一个微带贴片单元上也可以开设有开槽。
37.图4为现有天线未进行开槽时的电压驻波比随频率变化的曲线，图5为本技术开槽式梳状天线的电压驻波比随频率变化的曲线。从图4和图5可以看出，本技术开槽式梳状天线有效工作带宽可完整覆盖76-79ghz，相较于图4中未进行开槽的天线，工作带宽达到了原先的197％。
38.本技术采用了在梳状天线阵列上开槽的方法构成开槽式梳状结构的天线，在不降低天线增益的前提下，获得了宽驻波带宽的效果。相较于现有的贴片线阵的结构，本技术可大幅度拓宽天线的有效工作带宽，克服了带宽过窄而导致的距离分辨率较差的问题；相较于现有增加寄生贴片来增加驻波带宽的方案而言，本技术无需额外增加天线结构，且不会有铜皮剥脱的风险，克服了难以加工以及增加天线物理尺寸的问题，本技术易于进行加工与尺寸管控，调整自由度高，有效克服了之前的技术缺陷。由此可见，本技术开槽式梳状结构的天线是一款能够很好地面向实际应用的设计天线，极大满足了车载毫米波雷达天线宽
驻波带宽的需求。
39.基于前述实施例相同的申请构思，本技术实施例提供了一种毫米波雷达，该毫米波雷达包括上述实施例中的开槽式梳状天线。
40.综上所述，本技术实施例提供的开槽式梳状天线和毫米波雷达，通过设置阻抗变换器、馈线以及微带贴片单元，将阻抗变换器的一端与微带传输线连接，另一端与馈线相连，并在至少一个微带贴片单元上开设开槽，从而大大增加了天线的驻波带宽，提升了雷达距离分辨率，且易于进行加工与尺寸管控，调整自由度高。
41.以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
42.需要说明的是，在本文中，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、物品或者装置不仅包括那些要素，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、物品或者装置所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个
……”
限定的要素，并不排除在包括该要素的过程、方法、物品或者装置中还存在另外的相同要素，此外，本技术不同实施例中具有同样命名的部件、特征、要素可能具有相同含义，也可能具有不同含义，其具体含义需以其在该具体实施例中的解释或者进一步结合该具体实施例中上下文进行确定。
43.应当理解，尽管在本文可能采用术语第一、第二、第三等来描述各种信息，但这些信息不应限于这些术语。这些术语仅用来将同一类型的信息彼此区分开。例如，在不脱离本文范围的情况下，第一信息也可以被称为第二信息，类似地，第二信息也可以被称为第一信息。取决于语境，如在此所使用的词语"如果"可以被解释成为"在
……
时"或"当
……
时"或"响应于确定"。再者，如同在本文中所使用的，单数形式“一”、“一个”和“该”旨在也包括复数形式，除非上下文中有相反的指示。应当进一步理解，术语“包含”、“包括”表明存在所述的特征、步骤、操作、元件、组件、项目、种类、和/或组，但不排除一个或多个其他特征、步骤、操作、元件、组件、项目、种类、和/或组的存在、出现或添加。此处使用的术语“或”和“和/或”被解释为包括性的，或意味着任一个或任何组合。因此，“a、b或c”或者“a、b和/或c”意味着“以下任一个：a；b；c；a和b；a和c；b和c；a、b和c”。仅当元件、功能、步骤或操作的组合在某些方式下内在地互相排斥时，才会出现该定义的例外。
44.应该理解的是，虽然本技术实施例中的流程图中的各个步骤按照箭头的指示依次显示，但是这些步骤并不是必然按照箭头指示的顺序依次执行。除非本文中有明确的说明，这些步骤的执行并没有严格的顺序限制，其可以以其他的顺序执行。而且，图中的至少一部分步骤可以包括多个子步骤或者多个阶段，这些子步骤或者阶段并不必然是在同一时刻执行完成，而是可以在不同的时刻执行，其执行顺序也不必然是依次进行，而是可以与其他步骤或者其他步骤的子步骤或者阶段的至少一部分轮流或者交替地执行。
45.以上所述，仅为本技术的具体实施方式，但本技术的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本技术揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本技术的保护范围之内。因此，本技术的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。