[实用新型]一种阵列天线结构

说明书

技术领域

本实用新型涉及电子领域，尤其涉及一种阵列天线结构。

背景技术

随着社会经济水平的发展和人民生活水平的提高，汽车变得越来越普及，于此同时，频发的道路交通事故迫使行车安全成为了一个广泛关注的话题，作为汽车主动安全辅助驾驶系统关键部件的车载雷达成了学术界和工业界研究的热点。天线作为无线电子设备中的关键性期间，其性能将决定这整个无线电子设备的性能。

基片集成波导(substrate integrated waveguide，SIW)是一种可以集成于介质基片中的新型导波结构，这种结构在介质基片中按一定间隔排列多个金属化通孔成为波导光滑侧壁的替代结构，从而与上下表面金属围成一个准封闭的导波结构，保持了金属波导的低插损、高功率容量等特点。基片集成波导已经被成功的用于设计多种微波结构，如基片集成波导天线、滤波器、双工器、功分器等。

微带线是微波领域传统的传输线结构，其具有的平面结构特点使其广泛的应用于微波与毫米波电路。现代微波电路使用微带线作为传输与连接结构。

阵列天线因其具有高增益、可波束赋形等优势被应用于很多的场合，例如雷达、通信、导航等。阵列天线在雷达系统中得到了广泛的应用，雷达系统采用的天线方案对雷达的整体作用以及整体性能指标有着重要的影响，雷达有多种分类方式，按照作用距离主要可以分为远距雷达、中距雷达和近距雷达，由于电磁波在空气中传播的距离越远，损耗越大，所以作用距离越远的雷达需要越高的链路增益，通过不同的天线增益来获得不同的链路增益对于雷达系统设计而言是最经济有效的方法，一般为了保证雷达探测距离的要求，远距雷达需要高增益的天线，中距雷达对于天线增益要求次之，近距雷达要求相对最低。大规模的阵列天线常常被用作高增益天线，而辐射单元及馈电网络的设计是其中最重要的环节。串馈微带天线因为结构简单，容易组阵等优点在车载雷达系统得到广泛的运用，已有设计和产品中常使用微带线来设计馈电网络，为了压缩整个天线的尺寸，微带T型结构的功率分配器常被用来作为馈电网络，并结合串馈微带阵列来实现大的平面阵列，进而实现高增益。

但是，完全使用传统的微带线结构的馈电网络存在着一些缺陷。

第一，大面积的微带馈电网自身存在电磁辐射。当需要设计高增益的天线时，阵元的数目会比较大，此时馈电网的面积会相应增加，在工作频率比较高时，尤其是毫米波频段，大面积的微带馈电网络自身存在着比较大的电磁场辐射，可以看成一个辐射源，馈电网络本身的辐射将对阵列天线的方向图产生较大影响，突出表现为天线方向图馈电网络一边将产生较大的副瓣。

第二，微带T型结构的馈电网络驻波和相位很难分开调节，设计难度比较大。常用的微带T型结构的馈电网络在通路数比较多的情况下，调节相关参数时往往对驻波和各通道的相位均有影响，因此，调节时需要同时考虑驻波和相位的要求，大大增加了设计难度。

第三，对精度要求比较高。由于微带线线宽较小，微带线尺寸的的细微改变也会导致阻抗匹配情况的恶化，因此想要达到相关设计指标，对于PCB加工的精度要求比较高。

总之，使用微带结构的网络来实现高增益天线时，馈电网络本身的辐射将使得阵列天线的性能恶化，同时其设计的复杂性不利于提高工程人员的设计效率，而且较高的PCB精度要求有时候很难保证。

发明内容

本实用新型所要解决的技术问题是针对上述现有技术存在的不足，而提供一种简化设计方案，降低设计难度的可使用在车载雷达系统电路中的阵列天线结构。

为达到上述目的，本实用新型技术方案是这样实现的：

一种阵列天线结构，包含馈电网络和辐射子阵，其中馈电网络包括功率分配器和多个移相器，其特征在于，所述功率分配器为基片集成波导T型功率分配器，所述移相器为混合基片集成波导与微带线的组合结构，所述T型功率分配器包括一个信号输入端和并列设置的多个信号输出端，在每个信号输出端连接一个所述移相器，所述基片集成波导T型功率分配器输出采用的基片集成波导的宽度与移相器输入采用的基片集成波导宽度相等。

所述基片集成波导T型功率分配器的输出各路采用等宽的片集成波导。

所述基片集成波导T型功率分配器为以中轴线为对称轴的轴对称结构，输出路数量为偶数，每个输出路均通过感性窗将能量耦合出来，通过调节各个耦合窗口尺寸的大小以及各路耦合窗口外感性金属化通孔位置来调节功率分配器的输入端的驻波水平，以及各输出路的输出功率比。

从所述基片集成波导T型功率分配器对称轴中心向两边输出功率递减。