一种新型毫米波阵列平面解耦天线的制作方法

1.本发明涉及车载天线技术领域，尤其是涉及一种新型毫米波阵列平面解耦天线。


背景技术：

2.当前，由于毫米波雷达的体积及制作工艺的种种限制，在改善毫米波阵列各项性能时均只能使用平面结构，即只能和天线一起印刷在天线基板上。所以这也就意味着，低频段天线诸如微波频段下的诸多手段均不可使用在毫米波雷达阵列中。
3.对于现有的较为成熟的毫米波阵列隔离度的增强方案中，mushroom型的ebg结构和假天线方案使用的最多。其中，mushroom型的ebg结构通过采用等效的电容和电感可以产生类似于滤波器的作用，阻挡特定频率范围内的平面波耦合，但是由于阵列间距较小，而ebg结构都是呈周期结构的形式出现的，从而与天线间距太小，进而极大地减小天线的波宽，减小其扫描角度。而假天线方案，则是利用在阵列天线之间插入一个和阵列天线相同的假天线，通过增添的假天线额外引入耦合，通过合理调配假天线端口的馈电线和加载的集总元件负载，进而调整假天线反射的相位和幅度，从而可以达到与原来的耦合两相互抵消的效果，从而增强阵列的隔离度，而且此方案在增强隔离度的同时，还能有效地拓展天线方向图波宽。但是其也有较大的弊端：第一，需采用集总元件，增加成本；第二，增加波宽的同时，会大程度上减小最大增益，而且这个是无法通过调节假天线进行相关改善的；第三，隔离度改善效果有限，假天线馈线长度和负载集总原件的阻值需要复杂的计算，并且相关的阻值电阻不一定能找到。


技术实现要素：

4.针对上述技术问题，本发明提出一种新型毫米波阵列平面解耦天线，至少包括：蚀刻于介质基板上表面的uv枝节，所述uv枝节印制在任意两串馈贴片天线之间，所述uv枝节为两列呈交错非对称性分布，所述uv枝节为u字形。
5.其中，所述uv枝节包括分别分布于左右两侧的第一竖直段和第二竖直段，及分布于中间的水平段，及分别将所述水平段两端连接至所述第一竖直段和第二竖直段的第一斜线段和第二斜线段。
6.所述串馈贴片天线至少为2列型号一样的天线，所述串馈贴片天线是由中间向两边逐渐由大至小的贴片辐射单元组成，各贴片辐射单元间通过馈线连接，所述贴片辐射单元交叉分布于所述馈线左右两侧。
7.所述uv枝节呈2列设置于每2列所述串馈贴片天线中间位置处，并与所述串馈贴片天线一侧的贴片辐射单元对应分布。
8.所述uv枝节以所述贴片辐射单元的水平中轴线为对称轴成对分布于所述贴片辐射单元两侧位置处。
9.进一步的，每对所述uv枝节相互背向且开口朝向所述贴片辐射单元的水平中轴线两侧。
10.进一步的，每对所述uv枝节间距宽于其对应的所述贴片辐射单元的宽度一预设值，通过所述水平段和天线的贴片辐射单元进行耦合，耦合的信号通过第二竖直段耦合给相邻uv枝节的第一竖直段，持续传递耦合直至传递给另一根天线。
11.两列所述uv枝节的列间距为一预设距离；所述uv枝节与所述串馈贴片天线间距为另一预设距离。
12.在所述串馈贴片天线的首尾两端的贴片辐射单元处不设置uv枝节。
13.所述uv枝节总长度等于中心频率下的半个波长长度。
14.综上所述，本发明提供一种新型毫米波阵列平面解耦天线，通过在介质基板上表面蚀刻uv枝节，将uv枝节印制在任意两串馈贴片天线之间，从而使得经由uv直接传播之后的表面波相位改变，与空间波相位相差180
°
，与空间波耦合发生抵消，从而降低天线整体互耦的影响，从而提升隔离度。进一步将uv枝节设置于每一馈贴片上方的两侧位置处，形成了寄生单元类似的结构，从而可以拓展波束宽度，且兼顾了天线的较高增益。
附图说明
15.图1为本发明所述一种新型毫米波阵列平面解耦天线示意图。
16.图2为图1中所述的uv枝节示意图。
17.图3为图1所述的毫米波阵列天线的s参数仿真效果图。
18.图4为图1所述的毫米波阵列天线的6db功率波束宽度改善效果图。
19.图5为图1所述的毫米波阵列天线的10db功率波束宽度改善效果图。
20.图6为图1所述的毫米波阵列天线的最大增益效果图。
21.其中，1-介质基板；2-馈贴片天线；3-uv枝节；31-第一竖直段；32-第二竖直段；33-第一斜线段；34-第二斜线段；35-水平段。
具体实施方式
22.为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明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发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
23.如图1所示，为本发明提出一种新型毫米波阵列平面解耦天线，整体效果图如所示，uv枝节呈交错非对称形态摆放于两串馈贴片天线之间，并无任何连接。具体的，本发明所述的本发明所述的一种新型毫米波阵列平面解耦天线，包括：蚀刻于介质基板上表面的uv枝节，所述uv枝节印制在任意两串馈贴片天线之间，所述uv枝节为两列呈交错非对称性分布，所述uv枝节为u字形，如图2所示，贴片天线间的耦合主要分为两种：空间波耦合和表面波耦合，本方案中所述的uv枝节则是利用改变表面波耦合的相位，从而使得经由uv直接传播之后的表面波相位改变，与空间波相位相差180
°
，与空间波耦合发生抵消，从而降低天线整体互耦的影响，从而提升隔离度。
24.具体的，本设计的结构是直接将解耦结构印刷或蚀刻于介质基板之上，无需打孔，无需外接集总电阻，工艺简单。本发明所设计的天线解耦工作机理为：天线为梳状串馈阵列天线，uv枝节成对称放置于天线辐射单元两侧，uv枝节利用水平段和天线的辐射单元进行
耦合，并且由于uv枝节总长度为半个波长，所以耦合的信号可以在此结构上较为高效的传递。然后耦合的信号通过uv枝节的竖直段耦合给另外一块相邻的uv枝节的竖直段，再同样的经过水平段耦合给第二根天线的辐射单元。由此，改变了表面波原有的传播路径，通过合理调节表面波耦合的相位，以此来和空间波耦合进行反向相消。
25.优选的本发明所述的天线至少包括：蚀刻于介质基板上表面的uv枝节，所述uv枝节印制在任意两串馈贴片天线之间，所述uv枝节为两列呈交错非对称性分布，所述uv枝节为u字形。
26.其中，所述uv枝节包括分别分布于左右两侧的第一竖直段和第二竖直段，及分布于中间的水平段，及分别将所述水平段两端连接至所述第一竖直段和第二竖直段的第一斜线段和第二斜线段。
27.所述串馈贴片天线至少为2列型号一样的天线，所述串馈贴片天线是由中间向两边逐渐由大至小的贴片辐射单元组成，各贴片辐射单元间通过馈线连接，所述贴片辐射单元交叉分布于所述馈线左右两侧。
28.所述uv枝节呈2列设置于每2列所述串馈贴片天线中间位置处，并与所述串馈贴片天线一侧的贴片辐射单元对应分布。其中，uv枝节由于布置于两天线中间，与天线间距较为贴近，从而充当了天线的寄生单元，从而可以实现天线波束宽度的拓展，通过调整此uv枝节与天线的间距，可以实现波束宽度及辐射增益的调节。
29.所述uv枝节以所述贴片辐射单元的水平中轴线为对称轴成对分布于所述贴片辐射单元两侧位置处。
30.进一步的，每对所述uv枝节相互背向且开口朝向所述贴片辐射单元的水平中轴线两侧。
31.进一步的，每对所述uv枝节间距宽于其对应的所述贴片辐射单元的宽度一预设值，通过所述水平段和天线的贴片辐射单元进行耦合，耦合的信号通过第二竖直段耦合给相邻uv枝节的第一竖直段，持续传递耦合直至传递给另一根天线。
32.两列所述uv枝节的列间距为一预设距离；所述uv枝节与所述串馈贴片天线间距为另一预设距离。
33.在所述串馈贴片天线的首尾两端的贴片辐射单元处不设置uv枝节。
34.所述uv枝节总长度等于中心频率下的半个波长长度。
35.综上所述，本发明通过将uv枝节印制在任意两串馈贴片天线之间，即设置于每一馈贴片上方的两侧位置处，无需外接集总电阻，无需在介质基板上设置过孔，工艺简单，实现了隔离度最高提升14db，工作频带内隔离度均达到至少35db，且在实现隔离度的同时，对天线回波损耗（阻抗匹配）影响很小，无需额外为了匹配对天线做出调整，6db功率波宽从105
°
左右提升至120
°
左右，在维持了波宽要求的同时，通过压制方向图，将最高增益维持在14dbi左右，具体的，为了进一步举例说明上述天线设计的有效性，对本发明所述的新型毫米波阵列平面解耦天线进行仿真，其中：图3为本发明所述的毫米波阵列天线的隔离度仿真效果图，可见完成改进后的毫米波阵列天线能够有效改善隔离度。
36.图4-图5分别为本发明所述的毫米波阵列天线的6db和10db功率波束宽度改善效果图，相比于改善前，本实用所述的毫米波阵列天线能够有效改善波束宽度。
37.图6为所述的毫米波阵列天线的最大增益效果图，虽然整体依旧维持在14dbi以上，但在维持了波宽要求的同时，整体最大增益略有降低。
38.以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于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，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。