一種毫米波微帶梳狀陣列天線的制作方法
【技術領域】
[0001]本實用新型屬于天線技術領域，具體涉及一種毫米波微帶梳狀陣列天線。
【背景技術】
[0002]微帶天線由于其低剖面、低成本的特點，所以它廣泛應用于各種車載雷達上。但在毫米波頻段，微帶陣列天線由于饋電網(wǎng)絡損耗較大，所以一般效率較低，見文獻“Microstrip antenna theory and design，，(Peter peregrinus, 1981 ,James ,J.R.,andHall，P.S.)和“毫米波理論與技術”(電子科技大學出版社，2000，阮成禮)?！逗撩撞ɡ碚撆c技術》中列舉了一個微帶陣列天線實例，即當工作頻率為6.14GHz時，天線測試效率高達81 %，但當工作頻率提高到38.4GHz時，天線測試效率僅有19 %。由此可知，在毫米波頻段，導體和介質(zhì)的損耗均不可忽略，微帶本身的特性包括表面波模的出現(xiàn)、饋源的寄生輻射、機械誤差、電氣誤差和高階模等，這些特性均限制了微帶天線的頻率上限。
[0003]為了克服這些限制，可采用低介電常數(shù)材料、很薄的介質(zhì)基片且金屬表面需特別處理，如文南犬“Millimeter-wave microstrip array antenna with high efficiency forautomotive radar systems(R&D Review of Toyota CRDL Vol.37N0.2,2002,HideoIizuka and Kun1 Sakakibara)，，以及文南犬 “Study of Antenna Design Techniques foruse in automotive enviroment(Doctoral Dissertat1n of NIT，2007，HideoIizuka)，，o
[0004]本實用新型除了采用低介電常數(shù)材料、薄介質(zhì)基片和銅箔表面鍍金處理外，還對微帶陣列天線的饋電網(wǎng)絡，波導微帶過渡部分作了優(yōu)化。可適用多種類型雷達天線，特別適用于77GHz頻段汽車防撞雷達和低成本低剖面的應用場景。
【實用新型內(nèi)容】
[0005]有鑒于此，本實用新型提供了一種毫米波微帶梳狀陣列天線，能夠克服現(xiàn)有微帶陣列天線在毫米波頻段效率較低的缺點。
[0006]實現(xiàn)本實用新型具有如下方案:
[0007]—種毫米波微帶梳狀陣列天線，所述陣列天線主要由波導微帶過渡部分、梳狀輻射陣列天線和介質(zhì)基板組成，所述波導微帶過渡部分主要由波導短路面、貼片單元和WR12標準波導饋電接口組成，所述波導短路面粘貼在介質(zhì)基板的正面，所述波導短路面設有金屬化通孔，金屬化通孔貫穿介質(zhì)基板與地連接，貼片單元粘結在介質(zhì)基板的背面，所述WR12標準波導饋電接口覆蓋貼片單元;梳狀輻射陣列天線包括一根微帶直饋線和輻射貼片，所述微帶直饋線的一端連接輻射貼片陣列;所述微帶直饋線的另一端上覆蓋所述貼片單元。
[0008]進一步地，輻射貼片的長度為二分之一諧振波長，輻射貼片之間的間距約為二分之一波導波長。
[0009]進一步地，所述介質(zhì)基板的介電常數(shù)為2.2，厚度為0.127mm，型號為羅杰斯5880的基片O[00?0] 進一步地，所述金屬化通孔的直徑為0.2mm。
[0011]有益效果:
[0012](I)本實用新型中的天線是在一根直微帶線上直接連接上矩形輻射貼片單元，其結構簡單，拋棄了傳統(tǒng)微帶饋電網(wǎng)絡中的網(wǎng)狀的功分饋電網(wǎng)絡以及阻抗變換器以減少饋線損耗。
[0013](2)這種結構的微帶陣列天線由于減少了很多功分枝節(jié)和阻抗變換枝節(jié)，從而大大降低了饋線損耗，尤其是在毫米波頻段，提高了天線的效率。
[0014](3)矩形輻射貼片單元的輻射系數(shù)即單元貼片輻射功率與輸入功率的比，其中輻射功率為輸入功率減去反射功率和傳輸功率，矩形輻射貼片單元的輻射系數(shù)可在一個比較寬的范圍內(nèi)由每個矩形貼片的寬度變化決定，以滿足給定副瓣要求的幅度加權。
[0015](4)本實用新型提出的毫米波頻段微帶陣列天線具有剖面低、結構簡單、效率高等特點，適用于汽車防撞雷達以及需要較高增益低剖面天線的應用場景，具有很強的工程應用價值。
【附圖說明】
[0016]圖1為77GHz頻段微帶梳狀陣列天線結構示意圖天線的正面。
[0017]圖2為77GHz頻段微帶梳狀陣列天線結構示意圖天線的背面。
[0018]圖3為77GHz頻段微帶梳狀陣列天線結構示意圖波導微帶過渡部分的正面。
[0019]圖4為77GHz頻段微帶梳狀陣列天線結構示意圖波導微帶過渡部分的背面。
[0020]圖5為寬波束微帶天線單元駐波仿真結果。
[0021]圖6為天線中心頻點76.5GHz處的H面方向圖。
[0022]圖7為天線中心頻點76.5GHz處的E面方向圖。
[0023]圖8為天線下邊頻76GHz處的H面方向圖。
[0024]圖9為天線下邊頻76GHz處的E面方向圖。
[0025]圖10為天線上邊頻77GHz處的H面方向圖。
[0026]圖11為天線上邊頻77GHz處的E面方向圖。
[0027]1-波導微帶過渡部分;2-波導微帶過渡部分;3-介質(zhì)基板；11-波導短路面；12-貼片單元;13-WR12標準波導饋電接口 ； 14-金屬化通孔;21-微帶直饋線;22-矩形福射貼片。
【具體實施方式】
[0028]下面結合附圖并舉實施例，對本實用新型進行詳細描述。
[0029]本實用新型提供了一種毫米波微帶梳狀陣列天線，一種毫米波微帶梳狀陣列天線，如圖1-4所示，所述陣列天線主要由波導微帶過渡部分1、梳狀輻射陣列天線2和介質(zhì)基板3組成，所述波導微帶過渡部分I主要由波導短路面11、貼片單元12和WR12標準波導饋電接口 13組成，所述波導短路面11粘貼在介質(zhì)基板3的正面，所述波導短路面11設有金屬化通孔14，金屬化通孔14貫穿介質(zhì)基板3與地連接，貼片單元12粘結在介質(zhì)基板3的背面，所述WR12標準波導饋電接口 13覆蓋貼片單元12;梳狀輻射陣列天線2包括一根微帶直饋線21和輻射貼片22，所述微帶直饋線21的一端連接輻射貼片22陣列;所述微帶直饋線21的另一端上覆蓋所述貼片單元12。工作在行波模式，主波束指向偏離法線方向(由于每個貼片單元在陣列中呈現(xiàn)出小的不連續(xù)性，因此對入射波產(chǎn)生一個小的反射。如果要求波束指向在陣的法線方向，須要求單元之間的間距為二分之一波導波長，則每個貼片的反射場將在輸入端同相疊加。為了避免輸入端反射系數(shù)過大，通常要求行波陣的單元之間間距大于或小于半個波導波長。這時天線陣的主波束指向?qū)⒉辉陉嚵械姆ň€方向)；在介質(zhì)基板上覆銅加鍍金厚度為50微米;輻射陣列采用均勻分布。
[0030]所述矩形輻射貼片22的長度為二分之一諧振波長，單元之間的間距約為二分之一波導波長，以使天線單元相同。
[0031]所述介質(zhì)基板的介電常數(shù)為2.2，厚度為0.127mm，型號為羅杰斯5880的基片。
[0032]所述金屬化通孔15的直徑為0.2mm。
[0033]實例中的一種毫米波微帶梳狀陣列天線，見圖1-4。圖中標注了天線各個部分的結構尺寸，單位為mm。該天線由波導微帶過渡部分和梳狀輻射陣列組成。天線的輻射貼片陣列印制在一塊介電常數(shù)為2.2，厚度為0.127mm的ROgers5880介質(zhì)基板上。覆銅加鍍金厚度為50微米。輻射陣列采用均勻分布。波導微帶過渡部分，波導短路面采用金屬化通孔連接地，通孔直徑0.2mm。天線采用WR12標準波導接口從背部饋電。
[0034]其測試結果如下:
[0035]圖5是天線輸入端口回波損耗的測試結果，-1OdB輸入阻抗帶寬為5.4GHz，對應頻段為 74GHz-79.4GHz。
[0036]圖6-7給出了天線在中心頻點76.5GHz處的E面和H面方向圖，H面波束寬度為4.4度，E面波束寬度為48度，副瓣為-9.6dB。圖8-9給出了下邊頻76GHz處的E面和H面方向圖，H面波束寬度為4.4度，E面波束寬度為46度，副瓣為-9.9dB。圖10-11給出了上邊頻77GHz處的E面和H面方向圖，H面波束寬度為4.5度，E面波束寬度為45度，副瓣為-10.5dB。
[0037]綜上所述，以上僅為本實用新型的較佳實施例而已，并非用于限定本實用新型的保護范圍。凡在本實用新型的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本實用新型的保護范圍之內(nèi)。
【主權項】
1.一種毫米波微帶梳狀陣列天線，其特征在于，所述陣列天線主要由波導微帶過渡部分(I)、梳狀輻射陣列天線(2)和介質(zhì)基板(3)組成，所述波導微帶過渡部分(I)主要由波導短路面(11)、貼片單元(12)和WR12標準波導饋電接口(13)組成，所述波導短路面(11)粘貼在介質(zhì)基板(3)的正面，所述波導短路面(11)設有金屬化通孔(14)，金屬化通孔(14)貫穿介質(zhì)基板(3)與地連接，貼片單元(12)粘結在介質(zhì)基板(3)的背面，所述WR12標準波導饋電接口(13)覆蓋貼片單元(12);梳狀輻射陣列天線(2)包括一根微帶直饋線(21)和輻射貼片(22)，所述微帶直饋線(21)的一端連接輻射貼片(22)陣列;所述微帶直饋線(21)的另一端上覆蓋所述貼片單元(12)。2.如權利要求1所述一種毫米波微帶梳狀陣列天線，其特征在于，輻射貼片(22)的長度為二分之一諧振波長，相鄰輻射貼片(22)之間的間距約為二分之一波導波長。3.如權利要求1所述一種毫米波微帶梳狀陣列天線，其特征在于，所述介質(zhì)基板的介電常數(shù)為2.2，厚度為0.127mm，型號為羅杰斯5880的基片。4.如權利要求1所述一種毫米波微帶梳狀陣列天線，其特征在于，所述金屬化通孔的直徑為0.2mm。
【專利摘要】本實用新型公開了一種毫米波微帶梳狀陣列天線，所述陣列天線主要由波導微帶過渡部分、梳狀輻射陣列天線和介質(zhì)基板組成，所述波導微帶過渡部分主要由波導短路面、貼片單元和WR12標準波導饋電接口組成，所述波導短路面粘貼在介質(zhì)基板的正面，所述波導短路面設有金屬化通孔，金屬化通孔貫穿介質(zhì)基板與地連接，貼片單元粘結在介質(zhì)基板的背面，所述WR12標準波導饋電接口覆蓋貼片單元；梳狀輻射陣列天線包括一根微帶直饋線和輻射貼片，所述微帶直饋線的一端連接輻射貼片陣列；所述微帶直饋線的另一端上覆蓋所述貼片單元，能夠克服現(xiàn)有微帶陣列天線在毫米波頻段效率較低的缺點。
【IPC分類】H01Q1/38, H01Q1/50, H01Q21/00, H01Q13/08
【公開號】CN205264857
【申請?zhí)枴緾N201521089972
【發(fā)明人】于沖, 劉峰, 沈國松
【申請人】北京理工雷科電子信息技術有限公司
【公開日】2016年5月25日
【申請日】2015年12月24日