一种W形微带天线、毫米波雷达及车辆的制作方法

一种w形微带天线、毫米波雷达及车辆
技术领域
1.本实用新型涉及天线技术领域，具体涉及一种w形微带天线、毫米波雷达及车辆。


背景技术：

2.众所周知，雷达波束越窄，探测距离越远，系统精确性也越高。但是，雷达天线并不能将所有的功率集中到单个波束中，在实际工作中，雷达功率被分成几个部分，也就是通常说的主瓣、旁瓣等。
3.主瓣是最大辐射方向周围的区域，是雷达主要的工作方向；旁瓣是主波束周围辐射较小的波束，这些旁瓣通常是往不希望的方向辐射，会带来很多问题，尽管与主波束相比辐射功率弱的多。首先当主波束指向地平面时，旁瓣有很大一部分指向地面，即使旁瓣较弱也会导致很多杂波，如果旁瓣太高这些杂波可能会引起假目标干扰雷达探测；其次天线旁瓣可能会引起目标车rcs减弱而导致目标瞬间丢失；同时当雷达采用俯仰面测高时，如果旁瓣太高，旁瓣回波高于主瓣回波会导致目标被淹没，出现测高错误的情况。这些都是不希望出现的场景，所以需要尽量提升俯仰面旁瓣水平。
4.在77ghz毫米波雷达中，应用最广泛的是串馈微带天线，梳状天线以及w形状微带天线，串馈微带天线和梳状天线一般通过单元贴片尺寸锥削从而改变各个贴片的辐射电导，通过辐射电导分布满足一定的锥削规律从而实现低旁瓣，而w天线无法通过这种方式实现副瓣抑制。与串馈微带天线和梳状天线相比，w形状微带天线还有驻波宽更宽的优势，如果能够进一步改善其旁瓣水平，可以更好的应用到毫米波雷达项目中。


技术实现要素：

5.为了改善现有w形状微带天线的旁瓣水平，提升雷达的工作性能，本实用新型在传统w形状微带天线上，通过对单元贴片的夹角的控制，实现各个贴片单元之间行驻波在贴片边缘激励能量的调整，从而实现各个贴片的辐射功率分布设计以及天线的低副瓣设计。
6.本实用新型第一方面提出一种w形微带天线，包括介质层、地层和天线层；所述介质层具有第一表面以及与所述第一表面相对的第二表面，所述地层设置于所述第一表面上，所述天线层设置于所述第二表面上；
7.所述天线层包括由多个依次连接的w形辐射单元构成的天线主体，所述w形辐射单元包括w形辐射本体和w形辐射贴片，所述w形辐射单元中任意一个v形结构的两支上具有相位相反的谐振结构，所述相位相反的谐振结构在所述v形结构的底部与顶部的辐射贴片边缘激励起的辐射电场相位相同且均垂直于所述天线主体的长度方向；
8.分布于所述天线主体长度方向中部的所述w形辐射贴片与分布于所述天线主体长度方向中部两侧的所述w形辐射贴片具有不同的形状和/或尺寸。
9.进一步地，分布于所述天线主体长度方向中部的多个所述v形结构的夹角角度相同。
10.进一步地，分布于所述天线主体长度方向中部的所述w形辐射贴片与分布于所述
天线主体长度方向中部两侧的所述w形辐射贴片具有不同的位置和/或夹角角度和/或边长。
11.进一步地，所述w形辐射单元的个数与增益设计要求相适应。
12.进一步地，所述天线层为金属覆铜层，所述地层为金属覆铜层。
13.进一步地，所述辐射贴片包括金属贴片。
14.进一步地，所述w形辐射单元的边长的取值范围为介质波长的0.4～0.6倍。
15.进一步地，所述天线层包括匹配端，所述匹配端与所述天线主体的一端连接，所述匹配端用于连通所述天线主体与外部通道。
16.本实用新型第二方面提出一种毫米波雷达，其特征在于，包括如本实用新型第一方面所述的w形微带天线。
17.本实用新型第三方面提出一种车辆，包括如本实用新型第二方面所述的毫米波雷达。
18.本实用新型具有以下有益效果：
19.本实用新型实施例提供的一种w形微带天线、毫米波雷达及车辆在传统w形状天线基础上，通过对辐射贴片的夹角的控制，实现各个辐射贴片之间行驻波在贴片边缘激励能量的调整，从而实现各个贴片的辐射功率分布设计，大大降低了w形微带天线的旁瓣水平。
20.随着w形微带天线的旁瓣水平的降低，地面杂波及虚假目标的影响也相应减少，能够确保77ghz毫米波雷达拥有较好的探测性能、提高分辨率。
21.通过上述的毫米波雷达，可以提高汽车对周围环境的探测性能，在一定程度上提高了车辆的安全性能。
22.本实用新型的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本实用新型的实践了解到。
附图说明
23.为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，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它附图。
24.图1是本实用新型实施例提供的w形微带天线的侧视图；
25.图2是本实用新型实施例提供的w形微带天线的正视图；
26.图3是现有技术提供的w形微带天线辐射贴片的电场分布图；
27.图4是图3中辐射贴片夹角改变后的电场分布图；
28.图5是本实用新型实施例提供的辐射贴片夹角调整前后的方向对比图。
29.其中，1
‑
介质层，2
‑
地层，3
‑
天线层，31
‑
天线主体，311
‑
天线主体长度方向中部，312
‑
天线主体长度方向中部的一侧，313
‑
天线主体长度方向中部的另一侧，32
‑
匹配端。
具体实施方式
30.下面详细描述本实用新型的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参
考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制。
31.在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“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实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或者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。在本实用新型的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
32.在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以使固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以使直接相连，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或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
33.实施例
34.图1是本实用新型实施例提供的w形微带天线的侧视图。为简化起见，仅示出了与文中所述的主题相关的那些元件。总体的w形微带天线可具有许多其他构造和可使用许多其它类型的装备。请参照图1，本实用新型提供的一种w形微带天线，包括介质层1、地层2和天线层3；介质层1具有第一表面以及与第一表面相对的第二表面，地层2设置于第一表面上，天线层3设置于第二表面上；其中，天线层3为金属覆铜层，地层2为金属覆铜层，辐射贴片包括金属贴片。
35.图2是本实用新型实施例提供的w形微带天线的正视图，请参照图2，该天线层3包括由多个依次连接的w形辐射单元构成的天线主体31，w形辐射单元包括w形辐射本体和w形辐射贴片，w形辐射贴片成连续分布。w形辐射单元中任意一个v形结构的两支上具有相位相反的谐振结构，相位相反的谐振结构在v形结构的底部与顶部的辐射贴片边缘激励起的辐射电场相位相同且均垂直于天线主体31的长度方向。也就是说，相位相反的谐振结构在v形结构的底部与顶部的金属贴片边缘会激励起相位相同的水平方向辐射电场(天线长边为垂直方向，电场方向垂直于天线)通过调整v形结构的夹角，可以调整各个谐振结构在v形结构的底部与顶部的金属贴片边缘激励的电场强度。v形结构的夹角愈大，金属贴片边缘激励的电场强度愈小，反之则电场强度愈大。因此通过调整w天线各个v形结构的夹角分布，实现对各个金属贴片边缘激励的电场强度的设计。从而实现天线长边方向的副瓣锥削。
36.请继续参照图2，分布于天线主体长度方向中部311的w形辐射贴片与分布于天线主体长度方向中部311两侧的w形辐射贴片具有不同的形状和/或尺寸。图2还示出了3个黑色线框，中间黑色线框中的若干个w形辐射贴片即w形微带天线长度方向中间的w形辐射贴片，图中左侧黑色线框中的若干个w形辐射贴片即w形微带天线长度方向中部的一侧312的w形辐射贴片，图中右侧黑色线框中的若干个w形辐射贴片即w形微带天线长度方向中部的另一侧313的w形辐射贴片。
37.观察三个黑色线框中各w形辐射贴片可以发现，中间黑色线框中的天线主体长度方向中部311两侧的w形辐射贴片若干个w形辐射贴片的夹角角度一致，而两边的左侧黑色线框以及右侧黑色线框中辐射贴片夹角角度有所调整，具体地，左侧黑色线框以及右侧黑色线框中辐射贴片夹角角度大于中间黑色线框中辐射贴片的夹角角度。
38.图3是现有技术提供的w形微带天线辐射贴片的电场分布图，图3示出的w形状微带天线的各辐射贴片的夹角角度一致。
39.图4是图3中辐射贴片夹角改变后的电场分布图，图4示出的分布于天线主体31长度方向中间的w形辐射贴片的夹角角度一致，分布于两侧的w形辐射贴片相对于中间的w形辐射贴片具有更大的夹角角度。
40.图5是本实用新型实施例提供的辐射贴片夹角调整前后的方向对比图，请参照图5，线条1为传统w形状微带天线的俯仰面方向图，其俯仰面旁瓣为12.47db；线条2为改变辐射贴片夹角以后的方向图，其俯仰面旁瓣为21db。可见，通过此夹角调整方案可以实现俯仰面旁瓣从之前的12.47db到21db，旁瓣抑制效果明显。
41.每一条w形状天线边长约为二分之一介质波长，所以可调整任何w形状的每一条边长度保证其工作在不同频段。实际应用中，w形辐射单元的边长的取值范围为介质波长的0.4～0.6倍。可选的，w形辐射单元的边长的取值范围可以是介质波长的0.4～0.5倍、0.5～0.6倍、0.45～0.55倍、0.48～0.52倍等。w形状辐射单元个数可根据增益设计要求随意调整，每一个辐射贴片的夹角大小也可随意调整，同时可调夹角的辐射贴片位置也可随意选择。
42.请继续参照图2，天线层3包括阻抗匹配端32，阻抗匹配端32与天线主体31的一端连接，用于连通天线主体31与外部通道。
43.本实用新型实施例在传统w形状天线基础上，通过对辐射贴片的夹角的控制，实现各个辐射贴片之间行驻波在贴片边缘激励能量的调整，从而实现各个贴片的辐射功率分布设计，大大降低了w形微带天线的旁瓣水平，使得w形微带天线优势加持。
44.目前毫米波雷达在交通探测领域应用十分广泛，其中77ghz毫米波雷达拥有更好的探测性能，同时具有分辨率高及体积小巧等优势，成为毫米波雷达的主流方向。本实用新型实施例还提出一种毫米波雷达，包括上述实施例提供的w形微带天线。随着w形微带天线的旁瓣水平的降低，地面杂波及虚假目标的影响也相应减少，能够确保77ghz毫米波雷达拥有较好的探测性能、提高分辨率。
45.本实用新型实施例还提出一种车辆，包括如上述实施例提供的毫米波雷达。通过上述的毫米波雷达，可以提高汽车对周围环境的探测性能，在一定程度上提高了车辆的安全性能。
46.需要说明的是：上述本实用新型实施例先后顺序仅仅为了描述，不代表实施例的优劣。且以上所述仅为本实用新型的较佳实施例，并不用以限制本实用新型，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。
47.在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，本领域人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例进行接合和组合。