一种圆极化毫米波阵列天线的制作方法

1.本发明涉及天线技术领域，特别涉及一种圆极化毫米波阵列天线。


背景技术：

2.天线作为无线通信不可缺少的一部分，其基本功能是辐射和接收无线电波。发射时，把高频电流转换为电磁波；接收时，把电磁波转换为高频电流。波的极化是指无线电波的电场矢量的极化。在空间某点，沿着波的传播方向观察，电场矢量的场矢量端点的运动轨迹的形状、取向和旋转方向定义为单一频率的电场矢量的极化。根据场矢量端点运动轨迹的不同，电磁波有线极化、圆极化和椭圆极化三种极化类型。
3.辐射圆极化波的天线被称为圆极化天线。原理是用微带天线产生两个方向正交，幅度相等，相位相差90
°
或者270
°
的线极化波。
4.目前，圆极化天线已经被应用于汽车毫米波雷达的天线设计中，例如汽车角雷达、前向、后向雷达等雷达天线，也可用于室内场景雷达天线，对范围内动态目标及行人或者动物等目标检测。现有圆极化阵列天线采用的馈电结构较为复杂，增大了能量在传输过程中的损耗，从而限制了天线增益，若想进一步提高天线增益，需对馈电结构和天线辐射单元做出进一步改进。


技术实现要素：

5.本发明的目的在于提供一种圆极化毫米波阵列天线，结构简单，具有高增益、低轴比、低副瓣等优点。
6.为此，本发明的技术方案是：一种圆极化毫米波阵列天线，包括介质基板、覆设于介质基板底面的金属反射地板以及贴附于介质基板顶面的贴片天线；所述贴片天线由馈电端口、1分10t形功分器馈电段、馈线以及圆极化阵元组成，馈电端口通过1分10t形功分器馈电段连接10路馈线，每一路馈线两侧均连接有若干圆极化阵元，且圆极化阵元与馈线呈一定夹角分布。
7.在上述方案的基础上并作为上述方案的优选方案：所述馈线两侧通过幅度加权馈线段连接圆极化阵元，幅度加权馈线段与馈线互相垂直。
8.在上述方案的基础上并作为上述方案的优选方案：所述幅度加权馈线段的面积与圆极化阵元的面积相匹配，用于限制各个阵元的信号幅度按照一定比例分布。
9.在上述方案的基础上并作为上述方案的优选方案：每一路馈线两侧各设有一排圆极化阵元，且同排圆极化阵元倾斜角度一致，均与馈线呈45度夹角；所述馈线两侧圆极化阵元互相垂直，与馈线呈
±
45度夹角。
10.在上述方案的基础上并作为上述方案的优选方案：同一馈线两侧的圆极化阵元与馈线形成错位连接。
11.在上述方案的基础上并作为上述方案的优选方案：所述贴片天线采用泰勒分布幅度加权。
12.在上述方案的基础上并作为上述方案的优选方案：所述圆极化阵元为矩形结构，长度一致；同排圆极化阵元中，处于馈线中间位置的圆极化阵元宽度最大，两侧依次减小。
13.在上述方案的基础上并作为上述方案的优选方案：每排圆极化阵元的数量、分布间距以及各个圆极化阵元的宽度变化均一致。
14.在上述方案的基础上并作为上述方案的优选方案：每一馈线两侧各设有10个圆极化阵元，即馈线上共连接20个圆极化阵元。
15.在上述方案的基础上并作为上述方案的优选方案：所述馈电端口为50欧微带馈线，馈电端口与1分10t形功分器馈电段之间设有匹配段。
16.与现有技术相比，本发明的有益效果是：
17.1、本发明所研发的阵列天线采用微带差分馈电方式实现圆极化，具有相互正交的矩形枝节，采用泰勒分布幅度加权来实现低副瓣，且每个天线单元额外增加幅度加权馈线段，从而使得天线具有很宽圆极化轴比带宽，实现高增益、低轴比、低副瓣的效果；
18.2、本发明所研发的阵列天线结构简单，易于加工实现，可用于毫米波雷达的77g圆极化天线，具有较强的抗干扰能力。
附图说明
19.以下结合附图和本发明的实施方式来作进一步详细说明
20.图1为本发明的天线仿真模型示意图；
21.图2为本发明的天线仿真方向图曲线；
22.图3为本发明的仿真轴比曲线。
23.图中标记为：介质基板1、馈电端口2、1分10t形功分器馈电段3、馈线4、幅度加权馈线段5、圆极化阵元6、第1圆极化阵元61、第2圆极化阵元62、第3圆极化阵元63、第4圆极化阵元64、第5圆极化阵元65、第6圆极化阵元66、第7圆极化阵元67、第8圆极化阵元68、第9圆极化阵元69、第10圆极化阵元610。
具体实施方式
24.参见附图。本实施例所述圆极化毫米波阵列天线，包括介质基板1、金属反射地板和贴片天线，贴片天线设置于介质基板上表面，金属反射地板位于介质基板下表面；介质基板用于支撑、承载贴片天线；金属反射地板用于提供参考地面，并且反射天线所辐射出的电磁波，使得阵列天线具有更好的方向性。
25.所述贴片天线由馈电端口2、匹配段、1分10t形功分器馈电段3、馈线4、幅度加权馈线段5以及圆极化阵元6组成。其中，馈电端口2为50欧微带馈线，可转接微带线、共面波导微带线、siw介质集成波导等。
26.馈电端口2连接匹配段，匹配段用于调整天线整体端口阻抗匹配到50欧。
27.匹配段连接1分10t形功分器3，1分10t形功分器用于产生10路幅度不同、相位相等的信号，并连接10路馈线4，向10路馈线传输幅度不同、相位相等的信号。
28.所有馈线4均水平设置，且互相平行，每一路馈线4两侧通过幅度加权馈线段5连接圆极化阵元6，幅度加权馈线段5与馈线4互相垂直。所述幅度加权馈线段5的面积与圆极化阵元6的面积相匹配，幅度加权馈线段用于限制各个天线阵元的信号幅度按照一定比例分
布。
29.所述贴片天线采用泰勒分布幅度加权来实现低副瓣。多个圆极化天线阵元用于产生圆极化电磁波，并且将电流信号转换为电磁波辐射出去或者接收空气中的电磁波信号。每一馈线4两侧各设有10个圆极化阵元6，即馈线上共连接20个圆极化阵元。且同排圆极化阵元倾斜角度一致，均与馈线呈45度夹角；所述馈线两侧圆极化阵元互相垂直，与馈线呈
±
45度夹角。
30.同一馈线两侧的圆极化阵元与馈线形成错位连接，即两侧的两排圆极化阵元互相错开一定位置。所述圆极化阵元为矩形结构，长度一致；同排圆极化阵元中，处于馈线中间位置的圆极化阵元宽度最大，两侧依次减小。
31.每排圆极化阵元的数量、分布间距以及各个圆极化阵元的宽度变化均一致。从馈电端口起，10个圆极化阵元排成一排，第1、2、3、4、5圆极化阵元的宽度依次增大，第6、7、8、9、10圆极化阵元的宽度依次减小，且第1圆极化阵元61和第10圆极化阵元610宽度一致，第2圆极化阵元62和第9圆极化阵元69宽度一致，第3圆极化阵元63和第8圆极化阵元68宽度一致，第4圆极化阵元64和第7圆极化阵元67宽度一致，第5圆极化阵元65和第6圆极化阵元66宽度一致。
32.如图2～3所示，该天线工作中心频率77.5g，可用于毫米波雷达的77g圆极化天线，具有较强的抗干扰能力。
33.以上所述仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理前提下的若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

技术特征：
1.一种圆极化毫米波阵列天线，包括介质基板、覆设于介质基板底面的金属反射地板以及贴附于介质基板顶面的贴片天线；其特征在于：所述贴片天线由馈电端口、1分10t形功分器馈电段、馈线以及圆极化阵元组成，馈电端口通过1分10t形功分器馈电段连接10路馈线，每一路馈线两侧均连接有若干圆极化阵元，且圆极化阵元与馈线呈一定夹角分布。2.如权利要求1所述的一种圆极化毫米波阵列天线，其特征在于：所述馈线两侧通过幅度加权馈线段连接圆极化阵元，幅度加权馈线段与馈线互相垂直。3.如权利要求2所述的一种圆极化毫米波阵列天线，其特征在于：所述幅度加权馈线段的面积与圆极化阵元的面积相匹配，用于限制各个阵元的信号幅度按照一定比例分布。4.如权利要求1所述的一种圆极化毫米波阵列天线，其特征在于：每一路馈线两侧各设有一排圆极化阵元，且同排圆极化阵元倾斜角度一致，均与馈线呈45度夹角；所述馈线两侧圆极化阵元互相垂直，与馈线呈
±
45度夹角。5.如权利要求1所述的一种圆极化毫米波阵列天线，其特征在于：同一馈线两侧的圆极化阵元与馈线形成错位连接。6.如权利要求1所述的一种圆极化毫米波阵列天线，其特征在于：所述贴片天线采用泰勒分布幅度加权。7.如权利要求1所述的一种圆极化毫米波阵列天线，其特征在于：所述圆极化阵元为矩形结构，长度一致；同排圆极化阵元中，处于馈线中间位置的圆极化阵元宽度最大，两侧依次减小。8.如权利要求7所述的一种圆极化毫米波阵列天线，其特征在于：每排圆极化阵元的数量、分布间距以及各个圆极化阵元的宽度变化均一致。9.如权利要求8所述的一种圆极化毫米波阵列天线，其特征在于：每一馈线两侧各设有10个圆极化阵元，即馈线上共连接20个圆极化阵元。10.如权利要求1所述的一种圆极化毫米波阵列天线，其特征在于：所述馈电端口为50欧微带馈线，馈电端口与1分10t形功分器馈电段之间设有匹配段。

技术总结
本发明公开了一种圆极化毫米波阵列天线，包括介质基板、覆设于介质基板底面的金属反射地板以及贴附于介质基板顶面的贴片天线；所述贴片天线由馈电端口、1分10T形功分器馈电段、馈线以及圆极化阵元组成，馈电端口通过1分10T形功分器馈电段连接10路馈线，每一路馈线两侧均连接有若干圆极化阵元，且圆极化阵元与馈线呈一定夹角分布。本发明所研发的阵列天线采用微带差分馈电方式实现圆极化，具有相互正交的矩形枝节，天线具有很宽圆极化轴比带宽，实现高增益、低轴比、低副瓣的效果；可用于毫米波雷达的77G圆极化天线，具有较强的抗干扰能力。具有较强的抗干扰能力。具有较强的抗干扰能力。


技术研发人员：周雯 王东峰 焦敬恩
受保护的技术使用者：嘉兴聚速电子技术有限公司
技术研发日：2023.05.06
技术公布日：2023/7/18