一种新型3D毫米波车载雷达45°极化天线

本发明涉及无线通信领域，特别涉及一种新型3d毫米波车载雷达45°极化天线。

背景技术：

1、车载成像毫米波雷达通过发射电磁波并经过目标物体后接收反射回来的电磁波从而实现探测功能。目前常用的两种毫米波雷达天线结构就是水平极化和垂直极化的天线结构，水平极化和垂直极化针对物体探测各有优劣，例如，在雷达中，水平极化的信号更适合探测空中目标，而垂直极化的信号更适合用于探测地面目标，而45°极化可以看作水平极化和垂直极化的矢量和，综合了水平极化和垂直极化的性能，既可以用来探测有地面目标的区域又可以探测空中目标的区域。适用于更多场景下的探测。

2、除此之外全金属结构的波导天线，相比于传统的主流产品微带天线来说，损耗更低，对于量产化的成本可以控制在更低的范围。同时上下堆叠式涉及，也可以大大减少雷达的面积。

技术实现思路

1、为了克服现有技术的上述缺点与不足，本发明的目的在于提供一种新型3d毫米波车载雷达45°极化天线。

2、本发明的目的通过以下技术方案实现：

3、一种新型3d毫米波车载雷达45°极化天线，包括依次贴合设置的辐射层、谐振腔层和馈电层；

4、所述辐射层包括四个辐射单元及金属底板，四个辐射单元设置在金属底板上，每个所述辐射单元开有矩形斜槽，所述矩形斜槽贯穿金属底板；

5、所述谐振腔层在内部掏空形成一个矩形空心结构，辐射层及馈电层为矩形空心结构的上表面及下表面，从而在谐振腔内部形成一个矩形谐振腔；

6、所述馈电层开有一个上下贯穿馈电层的矩形波导。

7、进一步，所述矩形谐振腔的侧面设置金属凸块，使得每个矩形斜槽上的电场同相。

8、进一步，所述馈电层的上表面设置两个阶梯型波导脊，用于改善矩形谐振腔内的谐振频率及天线阻抗匹配。

9、进一步，矩形斜槽与辐射单元共线排布，矩形斜槽和辐射单元的长边与组阵方向成45°倾角，用于产生45°极化。

10、进一步，相邻辐射单元之间的间距在半个波导波长和一个波导波长之间。

11、进一步，四个辐射单元的结构类似且独立，存在一定的间隙，有利于降低交叉极化比。

12、进一步，四个辐射单元的高度均为四分之一工作波长，即辐射面与地板相距四分之一波长，从而使得地板反射波与辐射主波束正向叠加，实现高增益和波束平滑。

13、进一步，所述矩形斜槽的尺寸满足基模传输条件，且长边尺寸为半个天线工作波长。

14、进一步，所述辐射层、谐振腔层和馈电层的中心均在天线的法线上。

15、进一步，所述矩形波导位于馈电层的中心，实现天线波束正视。

16、进一步，两个阶梯型波导脊的形状为长方体或圆柱体型。

17、与现有技术相比，本发明具有以下优点和有益效果：

18、(1)、本发明公开的一种新型3d毫米波车载雷达45°极化天线在77ghz频段内可辐射出一种45°极化波，并且带宽覆盖76-81ghz，用于毫米波车载雷达；

19、(2)、本发明公开的一种新型3d毫米波车载雷达45°极化天线在底部采用波导传输线进行中心馈电，避免了馈电结构给天线辐射性能带来的不利影响；

20、(3)、本发明公开的一种新型3d毫米波车载雷达45°极化天线采用多层全金属结构，有利于天线获得宽带和优秀的辐射性能；利于量产化降低成本；

21、(4)、本发明公开的一种新型3d毫米波车载雷达45°极化天线结构简单，天线虽采用多层结构，但可以通过辐射层和谐振腔层双层合一实现一体化加工，减少加工工序和加工成本；

22、(5)、本发明公开的一种新型3d毫米波车载雷达45°极化天线实现了45°极化波，综合垂直极化和水平极化天线探测能力；

23、(6)、本发明公开的一种新型3d毫米波车载雷达45°极化天线，凹凸结构的谐振腔使得斜槽可以共线排布和低副瓣；

24、(7)、本发明公开的一种新型3d毫米波车载雷达45°极化天线考虑了加工容差，降低天线量产风险；

25、(8)、本发明公开的一种新型3d毫米波车载雷达45°极化天线考虑了传统全金属波导天线辐射面与地板共面的影响，因此将辐射单元作为一个独立结构设计在金属板上，并将辐射面与地板之间距离设置为四分之一工作波长，保证天线主波束能够平稳无凹陷；

26、(9)、本发明公开的一种新型3d毫米波车载雷达45°极化天线，凹凸结构的谐振腔和阶梯型波导脊的结合，极大的改善了天线阻抗匹配。

技术特征：

1.一种新型3d毫米波车载雷达45°极化天线，其特征在于，包括依次贴合设置的辐射层、谐振腔层和馈电层；

2.根据权利要求1所述的新型3d毫米波车载雷达45°极化天线，其特征在于，所述矩形谐振腔的侧面设置金属凸块，使得每个矩形斜槽上的电场同相。

3.根据权利要求1所述的新型3d毫米波车载雷达45°极化天线，其特征在于，所述馈电层的上表面设置两个阶梯型波导脊，用于改善矩形谐振腔内的谐振频率及天线阻抗匹配。

4.根据权利要求1-3任一项所述的新型3d毫米波车载雷达45°极化天线，其特征在于，矩形斜槽与辐射单元共线排布，矩形斜槽和辐射单元的长边与组阵方向成45°倾角，用于产生45°极化。

5.根据权利要求4所述的新型3d毫米波车载雷达45°极化天线，其特征在于，相邻辐射单元之间的间距在半个波导波长和一个波导波长之间。

6.根据权利要求1所述的新型3d毫米波车载雷达45°极化天线，其特征在于，四个辐射单元的高度均为四分之一工作波长。

7.根据权利要求1所述的新型3d毫米波车载雷达45°极化天线，其特征在于，所述矩形斜槽的尺寸满足基模传输条件，且长边尺寸为半个天线工作波长。

8.根据权利要求1所述的新型3d毫米波车载雷达45°极化天线，其特征在于，所述辐射层、谐振腔层和馈电层的中心均在天线的法线上。

9.根据权利要求1所述的新型3d毫米波车载雷达45°极化天线，其特征在于，所述矩形波导位于馈电层的中心，实现天线波束正视。

10.根据权利要求3所述的新型3d毫米波车载雷达45°极化天线，其特征在于，两个阶梯型波导脊的形状为长方体或圆柱体型。

技术总结本发明公开了一种新型3D毫米波车载雷达45°极化天线，包括依次贴合设置的辐射层、谐振腔层和馈电层；所述辐射层包括四个辐射单元及金属底板，四个辐射单元设置在金属底板上，每个所述辐射单元开有矩形斜槽，所述矩形斜槽贯穿金属底板；所述谐振腔层在内部掏空形成一个矩形空心结构，辐射层及馈电层为矩形空心结构的上表面及下表面，从而在谐振腔内部形成一个矩形谐振腔；所述馈电层开有一个上下贯穿馈电层的矩形波导。本发明实现了全金属结构的45°极化天线，并且带宽覆盖毫米波车载雷达的黄金频段76‑81GHz。技术研发人员：崔悦慧,吴乐耀,李融林,孙靖虎受保护的技术使用者：华南理工大学技术研发日：技术公布日：2024/7/29