高增益24GHz车载天线

高增益24ghz车载天线
技术领域
1.本发明涉及微波天线技术领域，具体地，涉及高增益24ghz车载天线。尤其是，涉及24ghz梳状阵列天线和切比雪夫功分器。


背景技术：

2.目前栅格阵列天线因其低成本，结构简单，馈电方便等特点得到了广泛应用。栅格阵列天线快速发展，导致天线结构有更多设计自由度，梳状天线由微带栅格阵列天线的辐射特性发展而成，梳状天线比微带栅格阵列天线结构更加简单，成本更低，且功能与微带栅格阵列天线相比更佳。经现有技术专利文献检索发现，中国实用新型专利公开号为cn209691949u，公开了一种24ghz超宽带车载雷达平面天线，属于天线技术领域，解决现有技术中车载雷达天线的难以实现宽带平面集成的问题。包括介质基片，其包括彼此相对的第一表面和第二表面，介质基片的第一表面接地；贴合于介质基片第二表面的第一辐射贴片和第二辐射贴片，第一辐射贴片和第二辐射贴片彼此分离，第一辐射贴片连接有微带馈线；开设于第一辐射贴片上的狭缝，狭缝包括延伸部以及自延伸部两端同向弯折的弯折部；其中，第二辐射贴片临近设置于第一辐射贴片朝向弯折部弯折方向的侧边处。因此，该文献与本发明所介绍的方法是属于不同的发明构思。


技术实现要素：

3.针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种高增益24ghz车载天线。
4.根据本发明提供的一种高增益24ghz车载天线，包括辐射体、第一介质基板、地平面、金属通孔、第二介质基板以及金属馈电网络，辐射体连接于第一介质基板上表面，地平面位于第一介质基板和第二介质基板之间，第二介质基板下表面连接金属馈电网络，金属通孔贯穿第一介质基板和第二介质基板，辐射体通过金属通孔与金属馈电网络电连接。
5.一些实施例中，辐射体呈梳状列阵于第一介质基板上。
6.一些实施例中，金属馈电网络采用切比雪夫功分设计。
7.一些实施例中，第一介质基板和第二介质基板为长方体。
8.一些实施例中，第一介质基板的宽度sx＝130mm，长度sy＝320mm，厚度t＝0.787mm，介电常数εr＝2.2，第一介质基板的损耗角tanδ＝0.0009。
9.一些实施例中，第二介质基板的宽度gx＝130mm，长度gy＝31.5mm，厚度t＝0.254mm，介电常数εr＝3.66，第二介质基板的损耗角tanδ＝0.004。
10.一些实施例中，地平面为矩形。
11.一些实施例中，地平面的宽度为gx＝sx＝130mm,长度为gy＝sy＝320mm。
12.一些实施例中，辐射体包括短边和长边，短边的长度s为4.5mm，短边的宽度ws为1mm，长边的长度l为9.4mm,长边的宽度wl为0.5mm。
13.一些实施例中，辐射体的数量≥8个。
14.与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：
15.本发明将传统梳状阵列天线进行功能改进，设计一种高增益24ghz车载天线，实现了高增益，低副瓣的特性；基于梳状阵列天线和切比雪夫功分器实现更多天线功能，增加设计自由度。
附图说明
16.通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：
17.图1为本发明高增益24ghz车载天线的前视图；
18.图2为本发明高增益24ghz车载天线的馈电网络的顶视图；
19.图3为本发明高增益24ghz车载天线的三维结构示意图；
20.图4为本发明高增益24ghz车载天线的顶视图；
21.图5为本发明高增益24ghz车载天线的馈电网络的相位曲线图；
22.图6为本发明高增益24ghz车载天线的馈电网络的激励幅度曲线图；
23.图7为本发明高增益24ghz车载天线的反射系数曲线图；
24.图8为本发明高增益24ghz车载天线的在24.125ghz的h面方向图；
25.图9为本发明高增益24ghz车载天线的在24.125ghz的e面方向图；
26.图10为本发明高增益24ghz车载天线在24.125ghz的归一化方向；
27.图11为本发明高增益24ghz车载天线在在23.5-25ghz的实增益曲线图。
28.图中标号：
29.辐射体1、第一介质基板2、地平面3、金属通孔4、第二介质基板5、金属馈电网络6。
具体实施方式
30.下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变化和改进。这些都属于本发明的保护范围。
31.实施例1
32.本发明提供的一种高增益24ghz车载天线，如图1-4所示，包括辐射体1、第一介质基板2、地平面3、金属通孔4、第二介质基板5以及金属馈电网络6，辐射体1呈梳状列阵于第一介质基板2的上表面，地平面3位于第一介质基板2和第二介质基板5之间，第二介质基板5下表面连接金属馈电网络6，金属通孔4贯穿第一介质基板2和第二介质基板5，辐射体1通过金属通孔4与金属馈电网络6电连接，优选的，金属馈电网络6采用切比雪夫功分设计。空间直角坐标系o-xyz包括：原点o、x轴、y轴、z轴。优选的，地平面3为矩形，地平面3的宽度为gx＝sx＝130mm,长度为gy＝sy＝320mm。
33.其中，第一介质基板2和第二介质基板5为长方体。第一介质基板2的宽度sx＝130mm，长度sy＝320mm，厚度t＝0.787mm，介电常数εr＝2.2，第一介质基板2的损耗角tanδ＝0.0009。第二介质基板5采用型号为rogers ro 4350的基板，第二介质基板5的宽度gx＝130mm，长度gy＝31.5mm，厚度t＝0.254mm，介电常数εr＝3.66，第二介质基板5的损耗角tanδ＝0.004。
34.更为具体的，金属馈电网络6为一分十切比雪夫功分器，功分比为0.3950：0.5056：0.7214：0.8993：1：1：0.8993：0.7214：0.5056：0.3950；一端口用50欧姆激励馈电，用四分之一阻抗变换器进行各枝节的阻抗匹配以满足功分比和十个枝节末端端口的阻抗为50欧姆，因其功分比是对称的，所以只需要设计一侧的枝节满足功分比i1:i2:i3:i4:i5＝1：0.8993：0.7214：0.5056：0.3950即可；使用ads和ansys hfss进行优化设计后一侧的枝节微带线宽度为w1＝0.53mm,w2＝0.91mm,w3＝0.95mm,w4＝0.45mm,w5＝0.26mm,w6＝0.87mm,w7＝0.43mm,w8＝0.41mm,w9＝0.74mm,w10＝0.40mm,w11＝0.58mm,w12＝0.74mm,w13＝0.39mm,w14＝0.61mm。如图5和图6所示，在24.125ghz时各枝节相位基本保持一致，满足功分比要求。
35.实施例2
36.本实施例2是在实施例1的基础上完成的，具体的：
37.地平面3为第一介质基板2下表面分覆铜，地平面3与第一介质基板2长宽相同，地平面3的宽度为gx＝sx＝130mm,长度为gy＝sy＝320mm。使用hfss优化后的高增益24ghz车载天线的上层辐射体结构图，辐射体1采用切比雪夫功分器进行同轴馈电。具体的辐射体1为十个梳状单元组成阵列，每个梳状单元上有金属通孔与金属地进行电连接，且每个单元距离为d＝12mm，梳状单元由微带栅格阵列改进而成，辐射阵列单元有32个长边和65个短边，短边的长度s为4.5mm，短边的宽度ws为1mm，长边的长度l为9.4mm,长边的宽度wl为0.5mm。
38.更为具体的，将实施例1中的馈电网络放置在辐射体下层，金属馈电网络使用hfss仿真后，对应反射系数如图7所示，-10db相对带宽为7.3％(22.94ghz-24.68ghz)，对应图8和图9为该车载天线的在24.125ghz时的h面方向图，e面方向图；对应的图10为该车载天线在24.125ghz的归一化方向图，副瓣满足低于-18.8db的要求；对应的图11为该车载天线的在23.5-25ghz实增益曲线图，在24.125ghz时实增益达到28.3dbi。
39.综上所述，根据结果可知，本发明实现了高增益，低副瓣的功能。
40.在本技术的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“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，仅是为了便于描述本技术和简化描述，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技术的限制。
41.以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变化或修改，这并不影响本发明的实质内容。在不冲突的情况下，本技术的实施例和实施例中的特征可以任意相互组合。