[发明专利]W波段单路发射双路接收窄波束低损耗天线及制作方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于汽车防撞雷达领域的W波段单路发射双路接收窄波束低损耗天线及制作方法。

背景技术

汽车防撞雷达通过天线辐射和接收电磁波信号，对行驶过程中车辆前方的道路情况进行实时监控，从而在交通事故即将发生时预先给出报警信号，为行车提供最大的安全保障。

雷达系统设计中，天线的性能（包括天线增益、天线方向图、驻波等）将直接影响到回波能量的大小，进而影响到雷达系统的作用距离。W波段天线频段高、技术难度大、可借鉴的实际工程经验缺乏，同时，频段更高、波长更短，对天线的加工精度要求也较以往低频段天线高。

基片集成波导（Substrate Integrated Waveguide，SIW）技术是近几年提出的一种可以集成于介质基片中的具有低插损低辐射等特性的新的导波结构，它是通过在上下底面为金属层的低损耗介质基片上，利用金属化通孔阵列而实现的，其目的是在介质基片上实现传统的金属波导的功能。它可有效地实现无源和有源集成，使毫米波系统小型化，甚至可把整个毫米波系统制作在一个封装内，极大地降低了成本；而且它的传播特性与矩形金属波导类似，所以由其构成的毫米波和亚毫米波部件及子系统具有高 Q 值、高功率容量、易集成等优点，同时由于整个结构完全为介质基片上的金属化通孔阵列所构成，所以这种结构可以利用 PCB 或 LTCC 工艺精确的实现，并可与微带电路实现无隙集成。与传统波导形式的微波毫米波器件的加工成本相比，基片集成波导微波毫米波器件的加工成本十分低廉，不需任何事后调试工作，非常适合微波毫米波集成电路的设计和大批量生产。

发明内容

本发明的目的是提供一种各项性能都能够满足汽车防撞雷达应用要求的W波段单路发射双路接收窄波束低损耗天线及其制作方法。

为了达到上述目的，本发明的技术方案是提供一种W波段单路发射双路接收窄波束低损耗天线，其包含：

一路发射子天线，形成在一个双面覆铜介质板上；

两路接收子天线，与所述发射子天线隔开，也形成在该双面覆铜介质板上；

其中，所述双面覆铜介质板进一步通过形成以下部件来构建各路所述的子天线：

中间介质层，在该中间介质层的顶面形成有上层金属铜膜，在该中间介质层的底面形成有下层金属铜膜；

若干金属化过孔，穿透所述双面覆铜介质板的顶面到底面设置，并构成用以传输电磁能量的波导路线；

若干辐射缝隙，在所述双面覆铜介质板上构成若干条微带缝隙阵列，用以将电磁能量形成波束向外辐射。

优选的实施例中，所述发射子天线中设有4条微带缝隙阵列；

两路所述接收子天线中分别设有2条微带缝隙阵列。

各路子天线中，每两列平行布置的金属化过孔，与所述双面覆铜介质板构成一个等效为矩形的波导，则在这两列金属化过孔之间布置有一条微带缝隙阵列中两列纵向并联的辐射缝隙。

各路所述子天线与外部射频收发组件之间分别设有馈电波导，作为电磁能量传输的接口。

所述双面覆铜介质板上，还设有穿透其顶面到底面的若干安装螺孔和定位销钉孔，用以固定安装所述天线。

本发明的另一个技术方案是提供一种制作上述W波段单路发射双路接收窄波束低损耗天线的方法，其包含分别在同一个双面覆铜介质板上形成一路发射子天线和两路接收子天线的以下过程：

步骤1、在所述双面覆铜介质板上分别与发射子天线或接收子天线对应的位置，加工出若干个依次穿透所述双面覆铜介质板中上层金属铜膜、中间介质层及下层金属铜膜的过孔；

所述过孔的布置与天线中传输电磁能量的波导路线相匹配；

步骤2、在所述双面覆铜介质板上通过化学腐蚀或光刻方法，将各路子天线中对应设置为辐射缝隙处的上层金属铜膜祛除，还将对应设置为馈电波导处的下层金属铜膜祛除；

所述辐射缝隙在所述双面覆铜介质板上布置成若干条微带缝隙阵列，用以将电磁能量形成波束向外辐射；

所述馈电波导作为各路子天线与外部射频收发组件之间电磁能量传输的接口；

步骤3、通过化学方法将过孔柱面金属化，使上层金属铜膜与下层金属铜膜导通；金属化过孔与双面覆铜介质板一起构成了天线中的介质波导；

步骤4、通过机加工的方法，调整双面覆铜介质板的边缘外形。

步骤1中，还在所述双面覆铜介质板上，形成穿透双面覆铜介质板的若干安装螺孔和定位销钉孔，用以固定安装天线。

步骤2中，各路子天线中，在每两列平行布置的过孔之间，形成有一条微带缝隙阵列中两列纵向并联的辐射缝隙。