一种基于波导转换的天线单元的制作方法

本申请涉及毫米波雷达，尤其涉及一种应用于毫米波雷达系统中的基于波导转换的天线单元。

背景技术：

1、随着自动驾驶技术的发展，毫米波雷达传感器的技术也在不断革新，对更大的探测距离以及俯仰向的分辨能力均提出了迫切需求。为了增加毫米波雷达的探测距离以及俯仰向的分辨能力，4d毫米波雷达进入了快速发展的阶段。但是为了满足4d毫米波雷达的对更大探测距离以及更高俯仰向的分辨能力需求，使得对于天线的通道数以及口径要求变高，需要更多的通道数以及更大的口径，但是更大的天线口径，会带来较大的馈电损耗，同时影响天线的辐射性能。

技术实现思路

1、有鉴于此，本申请提供了一种基于波导转换的天线单元，方案如下：

2、一种基于波导转换的天线单元，包括：

3、介质基板；

4、位于所述介质基板上的至少一个接地共面波导；

5、位于所述介质基板上的至少一个辐射贴片，所述辐射贴片的第一侧具有连接处，所述连接处位于所述第一侧的非中间区域，所述接地共面波导与所述连接处连接，所述辐射贴片的第二侧具有平行于所述第一侧的n个开槽，n≥1，所述第二侧与所述第一侧相邻接，并且所述第二侧与所述连接处之间的距离大于所述第二侧与所述第一侧的中间区域之间的距离；

6、至少一个第一波导腔体，所述第一波导腔体的两侧端口相互垂直，并且所述第一波导腔体的其中一侧端口与所述介质基板相接，包围所述辐射贴片，其中，所述第一波导腔体的主模方向平行于第一方向，并且所述第一波导腔体沿第二方向延伸，所述第一方向由所述连接处指向所述第二侧，所述接地共面波导和所述辐射贴片沿所述第二方向依次排布。

7、可选的，所述辐射贴片的第二侧的n个开槽的取值范围为1≤n≤6。

8、可选的，所述第一波导腔体包括第一部分和第二部分，所述第一部分位于所述辐射贴片的上方，一侧端口包围所述辐射贴片，另一侧端口与所述第二部分相接，并且所述第二部分沿所述第二方向延伸。

9、可选的，所述第一波导腔体还包括位于所述第一部分和所述第二部分之间的第三部分，所述第三部分的两侧端口相互垂直，其中一侧端口与所述第一部分相接，另一侧端口与所述第二部分相接。

10、可选的，所述第一部分的截面和所述第二部分的截面形状相同，其中，所述第一部分的截面沿所述第一方向的延伸长度与所述第二部分的截面沿所述第一方向的延伸长度相等，所述第一部分的截面沿所述第二方向的延伸长度与所述第二部分的截面沿第三方向的延伸长度相等，并且所述第一部分的截面沿所述第一方向的延伸长度小于其沿所述第二方向的延伸长度；

11、所述第三方向垂直于所述介质基板所在平面

12、可选的，所述接地共面波导包括沿所述第二方向延伸的微带主馈线和阻抗匹配线，所述阻抗匹配线与所述微带主馈线连接，且还与所述连接处连接；

13、其中，所述微带主馈线的截面中心与所述阻抗匹配线的截面中心对齐，并且在所述第一方向上，所述阻抗匹配线的宽度不大于所述微带主馈线的宽度，对所述微带主馈线和所述辐射贴片进行阻抗匹配。

14、可选的，所述介质基板包括pcb板以及分别位于所述pcb板上下表面的第一铜箔和第二铜箔，其中，所述第一铜箔具有相连通的至少一个第一镂空区和至少一个第二镂空区，所述微带主馈线和所述阻抗匹配线位于所述第一镂空区中，所述辐射贴片位于所述第二镂空区中；

15、所述介质基板还包括第一通孔组和第二通孔组，其中，所述第一通孔组位于所述第一镂空区外围，且位于所述微带主馈线和所述阻抗匹配线两侧；所述第二通孔组位于所述第二镂空区外围，包围所述辐射贴片。

16、可选的，所述微带主馈线和所述阻抗匹配线与所述第一镂空区的边缘之间具有间隙，所述辐射贴片与所述第二镂空区的边缘之间具有间隙。

17、可选的，所述第一镂空区为矩形镂空区，所述第二镂空区为矩形镂空区。

18、可选的，所述第一波导腔体与所述辐射贴片相对的一侧端口尺寸与所述第二镂空区的尺寸相同，并且与所述第二镂空区相接。

19、可选的，所述天线单元还包括至少一个第二波导腔体，所述第二波导腔体位于所述微带主馈线和所述阻抗匹配线的上方，包围所述微带主馈线和所述阻抗匹配线。

20、可选的，所述第二波导腔体沿所述第一方向的宽度不小于所述第一镂空区沿所述第一方向的宽度。

21、可选的，所述第二波导腔体与所述第一波导腔体相连通，并且所述第二波导腔体沿所述第一方向的宽度与所述第一波导腔体沿所述第一方向的宽度相等。

22、可选的，所述天线单元包括多个接地共面波导、多个辐射贴片以及多个第一波导腔体，所述多个接地共面波导与所述多个辐射贴片一一对应，所述多个第一波导腔体与所述多个辐射贴片一一对应。

23、可选的，所述天线单元的工作频率的取值范围为76ghz～80ghz，包括端点值。

24、相对于现有技术，本申请技术方案的有益效果如下：

25、本申请提供的天线单元包括：介质基板；位于基质基板上的至少一个接地共面波导和至少一个辐射贴片，辐射贴片的第一侧具有位于非中间区域的连接处，接地共面波导与连接处连接，辐射贴片的第二侧具有平行于第一侧的n个开槽，n≥1，第二侧与第一侧相邻接，且第二侧与连接处之间的距离大于第二侧与第一侧中间区域之间的距离；至少一个第一波导腔体，该第一波导腔体的两侧端口相互垂直，并且其中一侧端口与介质基板相接，包围辐射贴片，第一波导腔体的主模方向平行于第一方向，并沿第二方向延伸，第一方向由所述连接处指向所述第二侧，接地共面波导和辐射贴片沿所述第二方向依次排布。该天线单元中的接地共面波导用于将电磁波传输到辐射贴片，辐射贴片用于将电磁波传输至第一波导腔体，以使得经介质基板平面馈线传输的电磁波转换到波导结构中进行传输，完成电磁波的波导转换，不需要通过额外的巴伦设计完成波导转换，结构简单。

26、另外，天线单元中的辐射贴片的连接处位于第一侧的非中间区域，并且与第二侧之间的距离大于中间区域与第二侧之间的距离，以实现偏移馈电，使得电磁波在第一侧激励起的表面电流的方向与连接处同第二侧的排布方向相同，即电磁波在第一侧激励起的表面电流的方向与第一方向一致。并且辐射贴片的第二侧具有平行于第一侧的n个开槽，调节电磁波在辐射贴片内部激励起的表面电流的主要方向，使得电磁波在辐射贴片内部激励起的表面电流的主要方向也与第一方向一致。因此，电磁波在辐射贴片中激励起的电流的主要方向与第一方向相同，从而也与第一波导腔体的主模方向相同，可以产生与第一波导腔体主模方向一致的电场，使得电磁波能够尽可能多的传输到第一波导腔体中，抑制电磁波从介质基板平面传播转换到波导结构过程中的损失，保证电磁波进行波导转换的效率。

技术特征：

1.一种基于波导转换的天线单元，应用于毫米波雷达系统中，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的基于波导转换的天线单元，其特征在于，所述辐射贴片的第二侧的n个开槽的取值范围为1≤n≤6。

3.根据权利要求1所述的基于波导转换的天线单元，其特征在于，所述第一波导腔体包括第一部分和第二部分，所述第一部分位于所述辐射贴片的上方，一侧端口包围所述辐射贴片，另一侧端口与所述第二部分相接，并且所述第二部分沿所述第二方向延伸。

4.根据权利要求3所述的基于波导转换的天线单元，其特征在于，所述第一波导腔体还包括位于所述第一部分和所述第二部分之间的第三部分，所述第三部分的两侧端口相互垂直，并且所述第三部分的一侧端口与所述第一部分相接，所述第三部分的另一侧端口与所述第二部分相接。

5.根据权利要求3所述的基于波导转换的天线单元，其特征在于，所述第一部分的截面和所述第二部分的截面形状相同，其中，所述第一部分的截面沿所述第一方向的延伸长度与所述第二部分的截面沿所述第一方向的延伸长度相等，所述第一部分的截面沿所述第二方向的延伸长度与所述第二部分的截面沿第三方向的延伸长度相等，并且所述第一部分的截面沿所述第一方向的延伸长度小于其沿所述第二方向的延伸长度；

6.根据权利要求1所述的基于波导转换的天线单元，其特征在于，所述接地共面波导包括沿所述第二方向延伸的微带主馈线和阻抗匹配线，所述阻抗匹配线与所述微带主馈线连接，且还与所述连接处连接；

7.根据权利要求6所述的基于波导转换的天线单元，其特征在于，所述介质基板包括pcb板以及分别位于所述pcb板上下表面的第一铜箔和第二铜箔，其中，所述第一铜箔具有相连通的至少一个第一镂空区和至少一个第二镂空区，所述微带主馈线和所述阻抗匹配线位于所述第一镂空区中，所述辐射贴片位于所述第二镂空区中；

8.根据权利要求7所述的基于波导转换的天线单元，其特征在于，所述微带主馈线和所述阻抗匹配线与所述第一镂空区的边缘之间具有间隙，所述辐射贴片与所述第二镂空区的边缘之间具有间隙。

9.根据权利要求7所述的基于波导转换的天线单元，其特征在于，所述第一镂空区为矩形镂空区，所述第二镂空区为矩形镂空区。

10.根据权利要求9所述的基于波导转换的天线单元，其特征在于，所述第一波导腔体与所述辐射贴片相对的一侧端口尺寸与所述第二镂空区的尺寸相同，并且与所述第二镂空区相接。

11.根据权利要求7所述的基于波导转换的天线单元，其特征在于，所述天线单元还包括至少一个第二波导腔体，所述第二波导腔体位于所述微带主馈线和所述阻抗匹配线的上方，包围所述微带主馈线和所述阻抗匹配线。

12.根据权利要求11所述的基于波导转换的天线单元，其特征在于，所述第二波导腔体沿所述第一方向的宽度不小于所述第一镂空区沿所述第一方向的宽度。

13.根据权利要求11所述的基于波导转换的天线单元，其特征在于，所述第二波导腔体与所述第一波导腔体相连通，并且所述第二波导腔体沿所述第一方向的宽度与所述第一波导腔体沿所述第一方向的宽度相等。

14.根据权利要求1所述的基于波导转换的天线单元，其特征在于，所述天线单元包括多个接地共面波导、多个辐射贴片以及多个第一波导腔体，所述多个接地共面波导与所述多个辐射贴片一一对应，所述多个第一波导腔体与所述多个辐射贴片一一对应。

15.根据权利要求1所述的基于波导转换的天线单元，其特征在于，所述天线单元的工作频率的取值范围为76ghz～80ghz，包括端点值。

技术总结
本申请提供了一种基于波导转换的天线单元，包括：介质基板；位于基质基板上且通过连接处相连的接地共面波导和辐射贴片，连接处位于辐射贴片第一侧的非中间区域，第二侧具有平行于第一侧的N个开槽，第二侧与连接处之间的距离大于第二侧与第一侧中间区域之间的距离，使得辐射贴片表面电流的主要方向为第一方向；两侧端口相互垂直且沿第二方向延伸的第一波导腔体，其一侧端口与介质基板相接包围辐射贴片，且其主模方向为第一方向，从而辐射贴片表面电流的主要方向与该主模方向相同，保证电磁波的波导转换效率。接地共面波导将电磁波传输到辐射贴片，辐射贴片将电磁波传输至第一波导腔体，不需要通过巴伦设计完成波导转换，结构简单。

技术研发人员：杨青山,周祥伟,朱飞亚,顾翔
受保护的技术使用者：北京经纬恒润科技股份有限公司
技术研发日：20230510
技术公布日：2024/1/15