本發(fā)明涉及天線領域，尤其涉及一種平面微帶貼片陣列天線。

背景技術：

隨著微波器件及微波系統(tǒng)技術的飛速發(fā)展，短距離雷達作為無線傳感器，具有受天氣影響小、作用距離適中等優(yōu)點，在智能交通、汽車主動安全、汽車智能化自動駕駛、安防等領域已經(jīng)獲得大范圍應用。

其中，雷達或微波通信系統(tǒng)的核心部件之一是天線，根據(jù)應用場合和系統(tǒng)需要，天線具有不同種類。比如，喇叭天線，其具有制作簡單、增益高等優(yōu)點，但同時具有成本高、體積大等明顯缺點，并且難以與射頻前端電路集成在一起。對此，基于傳統(tǒng)的PCB制作工藝、可低成本大批量制作生產(chǎn)、易于與射頻前端電路集成的平面微帶貼片陣列天線，在短距離無線傳感雷達系統(tǒng)中應用越來越廣泛。

最為常見的平面微帶貼片陣列天線是采用串行饋電(簡稱串饋)的矩形輻射貼片陣列天線。在串饋陣列天線中，又有兩種基本類型：第一種是輻射貼片既作為陣列天線單元，又作為串行傳輸饋電網(wǎng)絡的一部分，即，輻射貼片和饋電網(wǎng)絡不能分離，因而在進行整個天線設計時，比較復雜。第二種如圖1所示，輻射貼片1′與饋電網(wǎng)絡2′分離，可獨立設計輻射貼片1′和饋電網(wǎng)絡2′，饋電網(wǎng)絡2′按照一定的設計規(guī)則，引出功率分支和輻射貼片1′相連，一般所有輻射貼片1′都是相同的，各輻射貼片1′的同一側幅射邊的中心位置開設有一饋電切口11′(見圖2)，采用中心插入式(即饋電網(wǎng)絡2′的功率分支線插入饋電切口11′中與其中心饋電點連接)進行饋電。

雖然上述第二種天線中的輻射貼片1′與饋電網(wǎng)絡2′可獨立進行設計，與第一種天線相比設計更為簡單。但由于饋電網(wǎng)絡2′和饋電點僅位于輻射貼片陣列的單側，因此，天線輻射圖形不是中心對稱的，而是會往一個方向產(chǎn)生偏移。

另外，隨著集成電路技術和微波電子技術的發(fā)展，作為無線傳感器的短距離雷達的工作頻率也越來越高，比如目前的24GHz、77GHz，甚至未來的124GHz。為了解決高頻工作條件下的噪聲、ESD保護等問題，射頻前端電路3′大量采用全差分電路和差分輸出端口。然而如圖1所示，傳統(tǒng)的平面貼片陣列天線基本都是單端端口(即O點)，因此，為了實現(xiàn)差分輸出的射頻前端電路3′與天線單端端口O的連接，通常需要引入環(huán)行器4′等進行差分轉(zhuǎn)單端的變換，具體方案如圖1，來自射頻前端電路3′的差分信號經(jīng)A、B端口進入環(huán)形器4′，經(jīng)環(huán)形器4′變換為單端信號，再通過由傳輸線21′和微帶線22′構成的饋電網(wǎng)絡2′，與各輻射貼片1′相連。然而，環(huán)行器4′等類似器件不但影響信號的性能，而且存在固定的3dB插損，因而會帶來不利影響。

技術實現(xiàn)要素：

針對上述現(xiàn)有技術的不足，本發(fā)明的目的在于提供一種新型的平面微帶貼片陣列天線，以解決現(xiàn)有平面微帶貼片陣列天線的天線輻射圖形不對稱以及與射頻前端電路差分連接時需要雙端口轉(zhuǎn)單端口的問題。

為了解決上述技術問題，本發(fā)明采用如下技術方案：

一種平面微帶貼片陣列天線，包括一列沿直線排列的輻射貼片組成的幅射貼片陣列，其中，

該輻射貼片陣列的兩側設有相互對稱的饋電網(wǎng)絡；

各輻射貼片兩側輻射邊的中心位置開設有相互對稱的饋電切口，且各饋電切口的中心饋電點分別與同側的饋電網(wǎng)絡連接。

進一步地，所述輻射貼片和饋電網(wǎng)絡設置在一PCB板的同一表面上。

進一步地，所述饋電網(wǎng)絡包括若干通過傳輸線連接的微帶線。

優(yōu)選地，所述輻射貼片呈矩形。

優(yōu)選地，所述輻射貼片的數(shù)量為偶數(shù)個，所微帶線的數(shù)量為偶數(shù)個。

優(yōu)選地，所述輻射貼片等距離間隔設置。

由于采用上述技術方案，本發(fā)明具有如下有益效果：

(1)由于輻射貼片的結構是對稱的，且輻射貼片陣列的兩側布置有相互對稱的饋電網(wǎng)絡，因此天線的輻射圖形必定對稱。

(2)由于各輻射貼片的兩個饋電切口是對稱的，因此饋電信號相位差為180°，即，各輻射貼片兩側的中心饋電點輸出的信號為差分信號，因而可直接與射頻前端電路差分連接，克服了采用環(huán)形器等雙端口轉(zhuǎn)單端口器件帶來的缺陷。

附圖說明

圖1為傳統(tǒng)平面微帶貼片陣列天線的結構示意圖；

圖2為圖1中的輻射貼片的結構示意圖；

圖3為本發(fā)明的平面微帶貼片陣列天線的結構示意圖；

圖4為圖3中的輻射貼片的結構示意圖；

圖5為本發(fā)明的平面微帶貼片陣列天線與前端射頻電路差分連接的連接示意圖；

圖6為本發(fā)明的平面微帶貼片陣列天線與前端射頻電路單端連接的連接示意圖。

具體實施方式

下面結合附圖給出本發(fā)明的具體實施方式，以詳細闡述本發(fā)明的功能、特點。

本發(fā)明的平面微帶貼片陣列天線如圖3所示，包括一列(一般取偶數(shù)個)沿直線等距離間隔排列的矩形輻射貼片1組成的輻射貼片陣列。與圖1中結構不同的是，輻射貼片陣列的兩側設有相互對稱的饋電網(wǎng)絡2，各饋電網(wǎng)絡2由多個(一般取偶數(shù)個)通過傳輸線21相連的微帶線22組成；此外，各輻射貼片1兩側輻射邊的中心位置開設有相互對稱的饋電切口11(見圖4)，各饋電切口11的中心饋電點分別與同側的饋電網(wǎng)絡2插入式連接。其中，輻射貼片陣列和饋電網(wǎng)絡2設置在一PCB板的同一表面上。

本發(fā)明的原理如下：由于各輻射貼片1的兩個饋電切口11是對稱的，因此饋電信號相位差為180°，即，各輻射貼片1兩側的中心饋電點輸出的信號為差分信號。當多個這樣的輻射貼片1構成陣列天線時，需要對稱的兩個饋電網(wǎng)絡2，且各輻射貼片1兩側的中心饋電點分別與對應側的饋電網(wǎng)絡2連接，從而，整個陣列天線形成為對稱的差分結構。

當本發(fā)明的陣列天線需要與射頻前端電路3差分連接時，如圖5所示，將兩個饋電網(wǎng)絡2的中點P、Q作為差分連接端口，通過等長的連接線與射頻前端電路3差分連接即可。當需要與射頻前端電路3單端連接時，如圖6所示，可在其中一側饋電網(wǎng)絡2的差分連接端口連接二分之一波長(本發(fā)明中的波長均指天線工作諧振頻率的波長)的延遲線，再通過該延遲線與另一側饋電網(wǎng)絡2的差分連接端口連接(即連接點M到點P、Q之間的連接線長度相差二分之一波長)，連接點即作為陣列天線的單端連接端口與射頻前端電路3單端連接。

本發(fā)明的平面微帶貼片陣列天線采用如下步驟制成：

(1)根據(jù)雷達系統(tǒng)的工作頻率及PCB板材參數(shù)，確定陣列天線工作信號的波長，并根據(jù)該波長確定輻射貼片1的幾何尺寸。一般貼片長度(長度是指沿信號饋入方向的尺寸)是二分之一波長，貼片寬度(寬度是指與信號饋入方向垂直方向的尺寸)可以選1.5倍貼片長度，實際尺寸會通過三維電磁場仿真優(yōu)化確定。

(2)為了調(diào)整輻射貼片1的輸入阻抗，在輻射貼片1兩側輻射邊的中心位置對稱地各開一饋電切口11，通過適當?shù)卣{(diào)整饋電切口11的深度和寬度參數(shù)，將輻射貼片1的輸入阻抗調(diào)整到所需的數(shù)值，比如100Ω。

(3)根據(jù)陣列天線的陣元(即輻射貼片1)數(shù)要求及各陣元輻射激勵功率的錐削分布要求(錐削是指從天線中間往兩邊，通過饋電網(wǎng)絡2傳送到每個輻射貼片1的信號功率是逐步遞減的)，即從饋電輸入點逐級地設計饋電網(wǎng)絡2(主要設計傳輸線21的阻抗以及四分之一波長阻抗變換微帶，使饋電網(wǎng)絡2功分輸入到各輻射貼片1的微帶線22特征阻抗與步驟(2)中設計的輻射貼片1輸入阻抗相同，比如100Ω。

(4)將各輻射貼片1兩側饋電切口11的中心饋電點與同側的饋電網(wǎng)絡2連接，即構成可以差分連接的平面貼片線型陣列天線。

以上所述的，僅為本發(fā)明的較佳實施例，并非用以限定本發(fā)明的范圍，本發(fā)明的上述實施例還可以做出各種變化。即凡是依據(jù)本發(fā)明申請的權利要求書及說明書內(nèi)容所作的簡單、等效變化與修飾，皆落入本發(fā)明專利的權利要求保護范圍。本發(fā)明未詳盡描述的均為常規(guī)技術內(nèi)容。