[发明专利]开孔耦合微带天线阵列

说明书

本发明题为“开孔耦合微带天线阵列”。本发明提供了一种用于具有PCB接地层的RF印刷电路板(RF‑PCB)的射频(RF)天线阵列，该RF天线阵列包括内插器组件、导电柱和负载元件。内插器组件包括基板、限定一个或多个开孔的接地层、电介质层和微带迹线。基板与RF‑PCB间隔开。内插器接地层沉积到基板上。电介质层沉积到内插器接地层上。定位在电介质层上的微带迹线沿纵向轴线接收且引导入射RF能量。柱电连接接地层，并且在结构上支撑基板，使得沿迹线的RF能量通过(一个或多个)开孔耦合到内插器组件的上表面。负载元件在阵列的远侧端部/终端处串联连接到微带迹线。

背景技术

自动化辅助系统用于各种类型的车辆上，以帮助增加对位于车辆附近或位于车辆的行进路径上的对象的全面认识。此类系统依靠互补遥感技术的组合。例如，用于操作者驾驶和新兴的自主控制的机动车辆中的核心技术可包括雷达或激光雷达系统、光学相机、以及车辆对车辆(V2V)/车辆对万物(V2X)通信设备。雷达系统特别地依靠实行实时对象检测功能的电磁波传播和反射。射频(RF)发射和信号处理技术的演变已经推动了在新兴系统中采用的类型的车载雷达系统中的对应的进步，诸如自适应巡航控制、自动制动辅助、障碍物检测、远光控制和自动换道/车道保持。

在典型的雷达系统中，在预定扫描方向(诸如相对于车身向前、侧向和/或向后方向)上生成和发射体现脉冲或连续波射频能量的波形。如果所发射的波形在该波形的带宽和传播范围内遇到充分反射的对象，则初始发射的RF能量中的一些作为返回特征被反射回RF发射器。经由天线或收发器接收所反射的能量，并且使用车载信号处理硬件和软件来处理对应的返回特征。以该方式，雷达系统能够快速确定位于车辆附近或路径中的检测的对象的方向(即，方位角和仰角)和对应的范围，并且最终响应于此类对象的检测启用致动器的控制和/或操作者的警示。

发明内容

本文公开了一种用于与射频印刷电路板(RF-PCB)一起使用的改进的射频(RF)天线阵列。这样的RF-PCB可用作支持上面一般提到的类型的自动化驾驶员辅助系统的雷达组件的一部分，其中术语“驾驶员”是指人类和/或车辆的基于自主计算机的/机器人操作者。附加地，术语“辅助”可涵盖在具有或不具有伴随的车辆致动器控制的情况下在控制车辆的当前操作状态或状态矢量以及向车辆操作者激活可听、可见和/或触觉警告中的各种水平的扭矩、制动、转向和/或速度辅助。

可用于所公开的RF天线阵列的RF-PCB包括主表面，导电接地平面层被沉积到主表面上。为了添加的透明度，在本文中也被称为“PCB接地层”的该特定层为所公开的天线阵列的至少功能部件。在某些实施方案中，PCB接地层可为天线阵列的结构部件。

RF天线阵列可任选地被配置为在亚太赫兹频率下(诸如在特定实施方案中约228-GHz至240-GHz的范围中)操作。天线阵列由一个或多个天线元件进行构造，每个天线元件具有通过内插器接地层的对应的开孔。像天线阵列本身一样，各种开孔可在形状上为矩形(在平面图中)，其中在其它实施方案中使用椭圆形、圆形或其它形状。(一个或多个)天线元件共同终止于负载元件，负载元件本身可被配置为耗散和/或反射残余RF能量，如下所述。(诸如通过波导或到天线阵列的其它入口)被引导到天线阵列中的入射RF能量沿单个线性微带迹线沿天线阵列的纵向轴线传播。

轴向传播的RF能量逐渐耦合到(一个或多个)对应的开孔。当使用多个开孔时，开孔沿纵向轴线相对于彼此(例如，均匀地)间隔开。耦合到(一个或多个)开孔的能量以精确的相对幅度和相位值辐射出去。可使用如本文所述的对应的一组离散贴片天线来增强此类辐射。在RF天线阵列的终端处(即，在天线元件的最下游或串联的最后一个天线元件的出口端部处)剩余的过量RF能量通过所连接的负载元件的操作被吸收和/或反射。