天线装置及天线系统的制作方法

1.本实用新型涉及射频技术领域，尤其涉及一种天线装置及天线系统。


背景技术：

2.目前对于汽车的前向雷达，探测距离需要覆盖从几十米到几百米的中距和远距，而对于常规天线而言，应用于远距离的天线波束宽度较窄，前向雷达需要形成特有的场视角(field of view，简称fov)，即前向雷正前方有较远的探测距离。
3.由于天线本身的工作机制，在增益较高时，前向雷正前方有较远的探测距离，波束宽度一般就会很窄，这就无法符合中距离天线的fov需求，而中距离天线的增益较低，无法满足远距离对天线高增益的需求。因此目前常用方案是中距离天线和远距离天线分开设计，各占用芯片的一个通道数。这种情况下天线性能能够达到要求，但是对于后端芯片来说会导致通道数的增加，从而增加成本，降低系统整体性能。


技术实现要素：

4.本实用新型实施例提供一种天线装置及天线装置，有效解决目前中距离天线和远距离天线分开设计，各占用芯片的一个通道数导致成本和性能降低的问题。
5.根据本实用新型的一方面，本实用新型一实施例提供一种天线装置，所述天线装置包括至少一天线单元和功分器；所述功分器包括至少一开关组件，所述至少一天线单元通过所述至少一开关组件与所述功分器连接，其中，所述天线装置在不同探测距离上的天线增益随每个所述开关组件的断开与闭合状态而变化。
6.进一步地，每一所述天线单元包括至少一微带贴片，且由所述至少一微带贴片构成的贴片序列具有渐变的宽度。
7.进一步地，每一所述天线单元均具有相同数量的微带贴片。
8.进一步地，所述微带贴片的形状为矩形。
9.进一步地，所述微带贴片呈阵列分布。
10.进一步地，每一所述天线单元之间的间隔为2至3毫米。
11.进一步地，当所述开关组件全部闭合时，所述天线装置的天线增益最高且天线波束宽度最窄。
12.进一步地，当所述开关组件全部断开时，所述天线装置的天线增益最低且天线波束宽度最宽。
13.进一步地，所述功分器的每个分支的根部具有四分之一波长阻抗变换段，所述四分之一波长阻抗变换段用以限定所述功分器的每个分支的馈电幅度。
14.根据本实用新型的另一方面，本实用新型实施例提供一种天线系统，所述天线系统包括本实用新型实施例所提供的天线装置，其中，所述天线系统还包括：处理器及射频电路，所述处理器用于控制所述开关组件的断开和闭合，所述射频电路与所述天线装置连接，以向所述天线装置馈电并接收来自所述天线装置的上行信号。
15.本实用新型的优点在于，通过开关组件切换不同数量的天线单元与功分器连接，当天线装置进行中距离探测时，闭合开关组件使得天线装置的fov增大，天线增益减小，满足中距离的探测需求。当天线装置进行远距离探测时，断开开关组件使得天线装置的fov减小，天线增益增大，满足远距离的探测需求。
附图说明
16.下面结合附图，通过对本实用新型的具体实施方式详细描述，将使本实用新型的技术方案及其它有益效果显而易见。
17.图1为本实用新型实施例一提供的一种天线装置结构示意图。
18.图2为本实用新型实施例一提供的另一种天线装置结构示意图。
19.图3为本实用新型实施例提供的功分器的局部放大图结构示意图。
20.图4为本实用新型实施例二提供的一种天线装置结构示意图。
21.图5为本实用新型实施例三提供的一种天线系统结构示意图。
具体实施方式
22.下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
23.在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接或可以相互通讯；可以是直接相连，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。
24.如图1所示，为本实用新型实施例一提供的天线装置1000结构示意图。该天线装置1000包括：至少一天线单元110和功分器200。
25.所述功分器200包括至少一开关组件210，所述至少一天线单元110通过所述至少一开关组件210与所述功分器200连接，所述天线装置在不同探测距离上的天线增益随每个所述开关组件的断开与闭合状态而变化。在本实施例中，该天线装置1000包括两个所述开关组件210。
26.结合参阅图2，每一所述天线单元110包括至少一微带贴片111，且由所述至少一微带贴片111构成的贴片序列具有渐变的宽度。在本实施例中，所述天线单元110为串馈微带天线。每一所述天线单元110之间的间隔为2至3毫米。
27.在一实施例中，所述功分器200被设计为不等幅不等相功分器200，例如所述功分器200输出端口能量分配比例为1：4：8：8：4：1，相位分布为0：20：310：310：20：0。每一所述天线单元110的方向图矢量叠加后与所述天线单元110的天线方向波束图相匹配，从而使得天线装置1000探测距离满足天线方向波束图的要求。
28.具体地，每一所述天线单元110的增益满足等式：其中p
t
为发射机的功率，pr为接收机的功率，g为发射增，σ为目标处的面积，r为目标距离，λ为天线单元110的波长。
29.在一实施例中，所述微带贴片111的数量为六个。在其他部分实施例中，所述微带贴片111的数量也可以为十个。
30.所述微带贴片111的形状为矩形，从端口方向观察，矩形的长边可以确定天线工作的中心频点，矩形的宽边可以确定端口的阻抗匹配。在其他实施例中，所述微带贴片111的形状不限于矩形，还可以为圆形、三角形或菱形等等。
31.每一所述天线单元110均具有相同数量的微带贴片111，所述微带贴片111呈阵列分布。如此设置，保证了多个天线单元110之间具有相同的物理参数。一般而言，对于天线单元110，其微带贴片111数量与俯仰面3db波束宽度的关系为：
[0032][0033]
其中，hp为俯仰面3db波束宽度，λ为天线单元110的波长，n为微带贴片111的数量，d为辐射振元的中心间距。
[0034]
其中，hp为俯仰面3db波束宽度，λ为天线单元110的波长，n为微带贴片111数量，d为辐射振元的中心间距。
[0035]
信号经过一个周期时，相位改变360
°
，前进一个λ。
[0036]
当所述开关组件全部闭合时，所述天线装置的天线增益最高且天线波束宽度最窄。当所述开关组件全部断开时，所述天线装置的天线增益最低且天线波束宽度最宽。
[0037]
如图3所示，所述功分器的每个分支的根部具有四分之一波长阻抗变换段220，所述四分之一波长阻抗变换段220用以限定所述功分器的每个分支的馈电幅度，所述四分之一波长阻抗变换段220的阻值不同。
[0038]
实施例一通过开关组件切换不同数量的天线单元与功分器连接，当天线装置进行中距离探测时，闭合开关组件使得天线装置的fov增大，天线增益减小，满足中距离的探测需求。当天线装置进行远距离探测时，断开开关组件使得天线装置的fov减小，天线增益增大，满足远距离的探测需求。
[0039]
如图3所示，为本实用新型实施例二提供的天线装置1000结构示意图。该天线装置1000包括：至少一天线单元110和功分器200。
[0040]
所述功分器200包括至少一开关组件210，所述至少一天线单元110通过所述至少一开关组件210与所述功分器200连接，所述天线装置在不同探测距离上的天线增益随每个所述开关组件的断开与闭合状态而变化。在本实施例中，该天线装置1000包括两个所述开关组件210。
[0041]
结合参阅图2，每一所述天线单元110包括至少一微带贴片111，且由所述至少一微带贴片构成的贴片序列具有渐变的宽度。在本实施例中，所述天线单元110为串馈微带天线。每一所述天线单元110之间的间隔为2至3毫米。
[0042]
在一实施例中，所述功分器200被设计为不等幅不等相功分器200，例如所述功分器200输出端口能量分配比例为1：4：8：8：4：1，相位分布为0：20：310：310：20：0。每一所述天线单元110的方向图矢量叠加后与所述天线单元110的天线方向波束图相匹配，从而使得天线装置1000探测距离满足天线方向波束图的要求。
[0043]
具体地，每一所述天线单元110的增益满足等式：其中p
t
为发射机的功率，pr为接收机的功率，g为发射增，σ为目标处的面积，r为目标距离，λ为天线单元110的波长。
[0044]
在一实施例中，所述微带贴片111的数量为六个。在其他部分实施例中，所述微带贴片111的数量也可以为十个。
[0045]
所述微带贴片111的形状为矩形，从端口方向观察，矩形的长边可以确定天线工作的中心频点，矩形的宽边可以确定端口的阻抗匹配。在其他实施例中，所述微带贴片111的形状不限于矩形，还可以为圆形、三角形或菱形等等。
[0046]
每一所述天线单元110均具有相同数量的微带贴片111，所述微带贴片111呈阵列分布。如此设置，保证了多个天线单元110之间具有相同的物理参数。一般而言，对于天线单元110，其微带贴片111数量与俯仰面3db波束宽度的关系为：
[0047][0048]
其中，hp为俯仰面3db波束宽度，λ为天线单元110的波长，n为微带贴片111的数量，d为辐射振元的中心间距。
[0049]
信号经过一个周期时，相位改变360
°
，前进一个λ。
[0050]
当所述开关组件全部闭合时，所述天线装置的天线增益最高且天线波束宽度最窄。当所述开关组件全部断开时，所述天线装置的天线增益最低且天线波束宽度最宽。
[0051]
如图3所示，所述功分器的每个分支的根部具有四分之一波长阻抗变换段220，所述四分之一波长阻抗变换段220用以限定所述功分器的每个分支的馈电幅度，所述四分之一波长阻抗变换段220的阻值不同。
[0052]
实施例二通过开关组件切换不同数量的天线单元与功分器连接，当天线装置进行中距离探测时，闭合开关组件使得天线装置的fov增大，天线增益减小，满足中距离的探测需求。当天线装置进行远距离探测时，断开开关组件使得天线装置的fov减小，天线增益增大，满足远距离的探测需求。
[0053]
如图4所示，为本实用新型实施例三提供的天线系统结构示意图，所述系统包括上述实施例所述的天线装置1000、处理器2000及射频电路3000。
[0054]
其中所述处理器2000用于控制所述开关组件210的断开和闭合，所述射频电路3000与天线装置1000连接，以向所述天线装置馈电并接收来自所述天线装置的上行信号。
[0055]
结合参阅图1，具体地，开关组件210的控制线连接到后端的处理器2000上，由该处理器2000控制开关组件210的断开和闭合。当两个开关组件210断开时，此时天线装置1000由中间两组天线单元110组成，此时天线装置1000的方位面fov较大，天线增益较低，用于中
距离使用。当两个开关组件210闭合时，此时该天线装置1000由6组天线单元110组成，此时的天线装置1000方位面fov较小，但天线增益较高，用于远距离使用。在实际使用时，后端处理器2000通过分时的的方式控制开关组件210的断开和闭合，由此实现整个天线系统的中距离和远距离的分时工作。
[0056]
综上所述，虽然本实用新型已以优选实施例揭露如上，但上述优选实施例并非用以限制本实用新型，本领域的普通技术人员，在不脱离本实用新型的精神和范围内，均可作各种更动与润饰，因此本实用新型的保护范围以权利要求界定的范围为准。