一種77GHz毫米波汽車防撞雷達天線制造技術

本發明專利技術屬于天線技術領域，適用于車載的毫米波天線，尤其適用于77GHz毫米波汽車防撞雷達，包括波導管、輻射縫隙和饋電端口，波導管內設置有縱向到底的金屬脊，輻射縫隙設置在波導管的輻射面上，輻射縫隙沿著波導管的縱向軸心線交替排列，電磁波通過饋電端口進入波導管的內部，沿著波導管傳播，并通過輻射縫隙均勻的輻射。相比于市場上大多數汽車雷達天線，本發明專利技術結構簡單，天線體積很小，便于安裝在各類汽車上，不會產生溫飄，而且能夠承受大功率電磁波，可有效提高天線系統的穩定性、削弱天氣環境對雷達性能的影響。

77GHz millimeter wave automobile anti-collision radar antenna

The invention belongs to the technical field of antenna, millimeter wave antenna for vehicle, especially suitable for 77GHz millimeter wave automotive anticollision radar, including a waveguide, radiating slot and feeding port, the waveguide tube is arranged in the longitudinal metal ridge in the end of the radiating slot set in the waveguide surface radiation, radiation slot along the longitudinal axis the waveguide arranged alternately, internal electromagnetic waves through the feed port into the waveguide, along the waveguide propagation, and through radiation uniform gap. Most of the cars on the market compared to the radar antenna, the invention has the advantages of simple structure, the volume of the antenna is very small, easy to install in all kinds of cars, no temperature drift, and can withstand high power electromagnetic wave, can effectively improve the stability, the antenna system weaken the effect of environment on the performance of the weather radar.

【技術實現步驟摘要】
一種77GHz毫米波汽車防撞雷達天線
本專利技術涉及單脊開縫波導天線，屬于天線
，適用于車載(或其它移動載體)毫米波天線，尤其適用于77GHz毫米波汽車防撞雷達。
技術介紹
隨著經濟的發展，我國汽車總保有量已經達到比較高的水平，2016年底接近2億輛，千人擁有率已經超過110輛。但是，汽車數量的劇增導致交通事故頻發，人員和經濟損失巨大；而汽車防撞雷達對降低交通事故發生率有明顯作用，NHTSA的研究結果表明，防碰撞報警系統可以使追尾碰撞事故平均減少51％，因改變車道而引起的交通事故平均減少47％，相關技術被美國《福布斯》雜志評為“未來十大焦點汽車安全技術”之一。根據相關機構的研究，2015年全球智能汽車市場需求1900億元，自主駕駛和安全系統占據優勢地位，至2020年，自主駕駛翻5倍、安全系統翻4倍，總市場空間7000億元，因此對于毫米波車載雷達天線的需求很大。我國對汽車防撞雷達的研究起步較晚，大部分相關公司缺乏微波、電磁場專業人才，在防撞雷達方面僅能仿制，所以主要由國內部分高校、科研院所對探測雷達系統做了一些跟蹤和探索，如中科院上海微系統與信息技術研究所開發了24GHz汽車防撞雷達系統。但是，隨著移動通信系統對頻譜資源的渴求，24GHz頻段的汽車雷達即將被禁用。因此77GHz頻段的汽車雷達系統成為研究熱點。目前國內對于77GHz頻段的汽車碰撞雷達天線還很少有公開的報道?？蓹z索的有北京理工大學的專利CN102290638B和專利CN202103168U，上述兩個專利采用了介質透鏡與天線相結合的方式設計了77GHz毫米波汽車防碰撞雷達天線，該天線方案結構簡單，饋電方便，但是厚度較大?！巴哥R天線”方案也為國外廠商，如Bosch，Tesla等主要公司所采用。專利號為CN200810120604.4的“毫米波準光集成介質透鏡天線及其陣列”也利用該方案設計了抗振、防塵，適用于機載、船載的毫米波雷達天線結構，由該雷達由微帶集成天線、介質透鏡、物鏡、陣列基座、反射鏡、防護罩、波束轉換開關等構成，但是該天線效率相對較低。東南大學毫米波國家重點實驗室在專利CN201383548中公布一種用于微波毫米波頻段的車用天線，該天線采用“基片集成波導”技術，通過雙面單層PCB工藝，利用上下金屬表面和一側金屬化通孔陣列來實現對電磁波的封閉，而在開口面實現有效漏波輻射；此種天線實現方案難以實現大的發射功率，同時金屬化通孔陣列實現較難。目前基于77GHz頻段的汽車雷達天線多采用“貼片天線陣列”方案、“透鏡天線”方案和“基片集成波導”方案，“貼片天線陣列”方案輻射效率太低，基本沒有實用，“透鏡天線”方案結構雖然簡單，但微波透鏡對電磁波也具有反射和吸收作用，天線效率也相對較低；“基片集成波導”天線方案效率較高，但波導內部介質材料的電磁特性容易收到外部溫度的影響，即有“溫飄”問題，而且該天線不適用于大功率電磁波。總之，在77GHz頻段實現高穩定性、小型化、低成本，同時達到高精度測角及快速切換的雷達天線是近階段汽車防碰撞雷達的研究熱點之一。
技術實現思路
本專利技術要解決的技術問題是提供一種77GHz毫米波汽車防撞雷達天線，目的是提高77GHz頻段汽車防撞雷達天線的增益，降低周圍自然環境對天線的影響。為解決上述技術問題，本專利技術一種77GHz毫米波汽車防撞雷達天線，包括波導管、輻射縫隙和饋電端口，波導管內設置有縱向到底的金屬脊，輻射縫隙設置在波導管的輻射面上，輻射縫隙沿著波導管的縱向軸心線交替排列，饋電端口設置在波導管的一端，波導管的另一端閉合，電磁波通過饋電端口進入波導管的內部，沿著波導管傳播，并通過輻射縫隙均勻的輻射。作為本專利技術的優化方案，輻射縫隙交替分布排列，相鄰的輻射縫隙有部分區域重疊，輻射縫隙是直接互相連通的縫隙。作為本專利技術的優化方案，金屬脊的長度與波導管的縱向長度相同。作為本專利技術的優化方案，波導管的橫截面為矩形或圓形或橢圓形或半圓形或半橢圓形。作為本專利技術的優化方案，金屬脊是矩形或半圓形或半橢圓形或梯形。作為本專利技術的優化方案，金屬脊是帶有倒角的矩形或帶有倒角的半圓形或帶有倒角的半橢圓形或帶有倒角的梯形。作為本專利技術的優化方案，金屬脊的寬邊長度小于等于波導管的寬邊長度。作為本專利技術的優化方案，輻射縫隙呈矩形或橢圓形或眼形。本專利技術具有積極的效果：1)相比于市場上大多數汽車雷達天線，本專利技術結構簡單，對加工精度要求低(0.1mm即可)，加工成本便宜，天線體積很小，便于安裝在各類汽車上。由于本天線波導結構內沒有介質填充，因此不會產生溫飄，而且能夠承受大功率電磁波，可有效提高天線系統的穩定性、削弱天氣環境對雷達性能的影響。通過對本專利技術進行組陣，可獲得較理想的波束掃描范圍和掃描精度；2)本專利技術穩定性高、成本低，精度高，可以有效的探測障礙物。附圖說明下面結合附圖和具體實施方式對本專利技術作進一步詳細的說明。圖1為本專利技術的整體結構示意圖；圖2為本專利技術饋源端的正視圖；圖3為本專利技術金屬脊為半圓形的橫截面示意圖；圖4為本專利技術金屬脊為梯形的橫截面示意圖；圖5為本專利技術的俯視圖；圖6為本專利技術駐波比的曲線圖；圖7為本專利技術在平面內的方向圖；圖8為本專利技術在平面內的方向圖；圖9為本專利技術輻射電磁波的交叉極化特性圖；圖10為本專利技術安裝于汽車前端的工作示意圖。其中：1、波導管1，2、金屬脊，3、輻射縫隙，4、饋電端口具體實施方式如圖1-4所示，本專利技術公開了一種77GHz毫米波汽車防撞雷達天線，包括波導管1、輻射縫隙3和饋電端口4，波導管1內設置有縱向到底的金屬脊2，輻射縫隙3設置在波導管1的輻射面上，輻射縫隙3沿著波導管1的縱向軸心線交替排列，饋電端口4設置在波導管1的一端，波導管1的另一端閉合，電磁波通過饋電端口4進入波導管1的內部，沿著波導管1傳播，并通過輻射縫隙3均勻的輻射。輻射縫隙3交替分布排列，相鄰的輻射縫隙3有部分區域重疊，輻射縫隙3是直接互相連通的縫隙。其中，波導管1的上表面沿著縱向軸心線交替排列著多條縱向輻射縫隙3用于電磁波輻射，形成縫隙陣。輻射縫隙3互相是直接連通的，不同于一般縫隙波導天線中輻射縫隙是以半個波導波長作為間隔。金屬脊2的長度與波導管1的縱向長度相同，在波導管1內部的縱向方向上從頭到尾加了一條金屬脊2，從電磁波入射方向上來看截面呈倒置的“凹”字形。波導管1的橫截面為矩形或圓形或橢圓形或半圓形或半橢圓形。金屬脊2通常呈對稱規則形狀，具體實施方案包括矩形脊、半圓形脊、半橢圓形脊，以及梯形脊，或者帶有倒角的上述結構，但不局限于以上形狀。金屬脊2可以有效改變電磁波在波導管1內傳播過程中的場分布，當金屬脊2的寬邊長度與波導管1的寬度相等的時候，金屬脊2波導的截止波長要更長，即77GHz毫米波汽車防撞雷達天線相對于矩形波導有著更寬的頻率使用范圍，由此可得傳播相同頻率的電磁波時，波導管1的寬邊尺寸要小于矩形波導。輻射縫隙3位于波導管1的上表面。通過優化波導中金屬脊2的寬度、高度，改變輻射縫隙3的尺寸、數量和位置，可以使得波導饋源口輻射進來的均勻平面電磁波從上表面的輻射縫隙3中以能量集中的形式輻射出去，從而達到有效探測障礙物的目的，輻射縫隙3之間是貫通相連的。本專利技術通過適當排列組合形成雷達天線陣列，通過適當的饋電方式可實現掃描、增大天線增益。如圖5所示，波導管1的輻本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種77GHz毫米波汽車防撞雷達天線，其特征在于：包括波導管(1)、輻射縫隙(3)和饋電端口(4)，所述的波導管(1)內設置有縱向到底的金屬脊(2)，輻射縫隙(3)設置在波導管(1)的輻射面上，輻射縫隙(3)沿著波導管(1)的縱向軸心線交替排列，饋電端口(4)設置在波導管(1)的一端，波導管(1)的另一端閉合，電磁波通過饋電端口(4)進入波導管(1)的內部，沿著波導管(1)傳播，并通過輻射縫隙(3)均勻的輻射。

【技術特征摘要】
1.一種77GHz毫米波汽車防撞雷達天線，其特征在于：包括波導管(1)、輻射縫隙(3)和饋電端口(4)，所述的波導管(1)內設置有縱向到底的金屬脊(2)，輻射縫隙(3)設置在波導管(1)的輻射面上，輻射縫隙(3)沿著波導管(1)的縱向軸心線交替排列，饋電端口(4)設置在波導管(1)的一端，波導管(1)的另一端閉合，電磁波通過饋電端口(4)進入波導管(1)的內部，沿著波導管(1)傳播，并通過輻射縫隙(3)均勻的輻射。2.根據權利要求1所述的一種77GHz毫米波汽車防撞雷達天線，其特征在于：所述的輻射縫隙(3)交替分布排列，相鄰的輻射縫隙(3)有部分區域重疊，所述的輻射縫隙(3)是直接互相連通的縫隙。3.根據權利要求1所述的一種77GHz毫米波汽車防撞雷達天線，其特征在于：金屬脊(2)的...

【專利技術屬性】
技術研發人員：王正斌，吳昊，王浩放，
申請(專利權)人：南京大學蘇州高新技術研究院，
類型：發明
國別省市：江蘇,32