[发明专利]一种应用于毫米波雷达的超材料吸波结构及其车用天线

说明书

本发明公开了一种应用于毫米波雷达的超材料吸波结构及其车用天线，吸波结构包括多个水平方向周期性紧密排布、正方形的吸波单元，每个吸波单元包括从下往上依次叠放的金属反射层、第一介质层、超表面层、第二介质层，所述金属反射层、第一介质层、第二介质层均为边长为p的正方形片状，所述超表面层包括两个大圆形吸波片和两个小圆形吸波片，所述大圆形吸波片圆心距第一介质层上其对应直角两边的距离均为p/4，所述小圆形吸波片圆心距第一介质层上其对应直角两边的距离均为p/4。本发明的吸波结构可降低天线的后向散射波形，从而在雷达安装在车内时，吸波结构吸收雷达的后向散射波，降低雷达的多径效应，提高雷达的工作效率。

技术领域

本发明涉及特种功能材料，具体地指一种应用于毫米波雷达的超材料吸波结构其车用天线。

背景技术

随着汽车智能网联技术的发展，毫米波雷达在汽车中的应用逐渐广泛而重要，把毫米波雷达安装在汽车上，起着汽车“眼睛”的作用，这样就可以测量从雷达到被测物体之间的距离、角度和相对速度等。

由于毫米波雷达的安装环境复杂，毫米波雷达发射的雷达波在车内会经过多次反射，雷达波的多径效应会影响雷达接收系统对目标的判断，因此采用在雷达后方放置吸波材料的方法可以极大的解决这个问题。超材料是指一类具有天然材料所不具备的超物理性能的人工材料。超材料在特定频段可以实现较好的吸波性能，通过特殊设计，可以实现对毫米波雷达性能的提高，现有技术中已将超材料用于吸波，如公开号为CN111546719A、名称为一种磁性宽频带电磁吸波超材料的中国发明专利中所述。2021年3月工信部将76-79GHz频段规划用于汽车雷达，2024年将停止生产或者进口在国内销售的24.25-26.65GHz频段车载雷达设备，而现有毫米波雷达的吸波结构仅适用于较窄的现有频段，无法在76-79GHz频段达到良好的吸波效果。

公开号为CN 210781942 U的中国实用新型公开了一种用于亚毫米波频段的宽频吸波体，包括：基底以及均匀设置在基底上的多个吸波体，基底由多层基底层组成，基底层采用透波型树脂混合导电材料；吸波体的吸波材料层从下向上逐渐变小，吸波体整体呈圆锥形；所述吸波体的高度为5mm，所述吸波体的锥角角度为9.50°-9.55°。但该专利中尖劈结构层数较多，造成尖劈结构在纵向上的厚度较厚，尖劈结构只能在空旷场所适用，限制了该结构在车内的应用。而且一般波的入射角越大，吸波性能越差。

因此，需要开发出一种结构简单、大角度入射时吸波性能良好、适用于76-79GHz频段毫米波雷达的超材料吸波结构及其车用天线。

发明内容

本发明的目的就是要解决上述背景技术的不足，提供一种大角度入射下吸波性能良好、适用于76-79GHz频段毫米波雷达的超材料吸波结构及其车用天线。

本发明的技术方案为：一种应用于毫米波雷达的超材料吸波结构，其特征在于，包括多个水平方向周期性紧密排布、正方形的吸波单元，每个吸波单元包括从下往上依次叠放的金属反射层、第一介质层、超表面层、第二介质层，所述金属反射层、第一介质层、第二介质层均为边长为p的正方形片状，

所述超表面层包括两个大圆形吸波片和两个小圆形吸波片，两大圆形吸波片设置于第一介质层上其中一对角处，两小圆形吸波片设置于第一介质层上另一对角处，所述大圆形吸波片半径大于小圆形吸波片半径且大圆形吸波片半径不超过p/4，所述大圆形吸波片圆心距第一介质层上其对应直角两边的距离均为p/4，所述小圆形吸波片圆心距第一介质层上其对应直角两边的距离均为p/4。

优选的，所述边长p为19.6-20.2mm，所述大圆形吸波片半径为4.7-4.9mm，小圆形吸波片半径为3.8-4.2mm。大圆形吸波片和小圆形吸波片的尺寸决定吸波频段，半径过小会造成吸波性能较差。

优选的，所述金属反射层材料为铜或铝，所述金属反射层厚度为0.015-0.02mm。

优选的，所述第一介质层材料为聚氟乙烯或聚乳酸，第一介质层厚度为0.8-1mm。