[发明专利]一种基于电磁带隙结构的毫米波微带天线及毫米波雷达

说明书

本发明公开了一种基于电磁带隙结构的毫米波微带天线及毫米波雷达，包括：发射天线和接收天线；所述发射天线和接收天线靠近馈电端的一端，分别在两侧耦合C形谐振单元；所述发射天线与接收天线之间，以及所述发射天线之间分别设置周期性超表面结构‑电磁带隙结构。本发明发射天线或接收天线的贴片结构中，对通过道尔夫‑切比雪夫电流综合法计算得出的电流比进行微调，适当缩小最下端(靠近馈电端一侧)贴片宽度且适当增加最上端贴片宽度，这一调整有效扩展了阻抗带宽并提高了天线末端辐射效率。

技术领域

本发明涉及毫米波雷达技术领域，尤其涉及一种基于电磁带隙结构的毫米波微带天线及毫米波雷达。

背景技术

本部分的陈述仅仅是提供了与本发明相关的背景技术信息，不必然构成在先技术。

随着5G技术及其应用的推广，毫米波器件及方案再一次受到专业圈内乃至普通公众的广泛关注。毫米波在广义中的定义是波长介于1-10mm的电磁波，其优点是：受可见光和热辐射影响小、可用频带宽、波束窄分辨率高、器件小易集成等。商用毫米波雷达作为毫米波技术典型应用之一近年来逐步受到市场重视，其应用场景众多，诸如：医疗探测、车载雷达、护理监测、各类无人设备传感器等，且伴随着当前半导体器件越来越高的集成度以及软件算法的智能化，有理由相信在未来毫米波雷达的应用会更加广泛和深入。

天线作为毫米波雷达的必备元件之一，主要起到电流与电磁波高效转化的作用。

时下毫米波天线的物理形式主要包含芯片级封装天线(AOC,Antenna-on-Chip)和板载分立式两类，其中AOC天线具有集成度高、低功耗等优势，但同时，不易精准加工和天线系统不易测试的劣势导致其仍未占有主流市场。基于加工、尺寸和性能平衡的考量，当前分立式毫米波天线主要形式为板载微带天线，但带宽窄、增益小且隔离度较低等问题是微带天线的发展困境，尤其当毫米波天线应用在雷达系统中时，这些缺陷又会进一步被放大，严重制约了雷达系统的整体性能。

当前，为提高雷达板载天线的相对带宽(以10dB为基准)，业内普遍采用增大辐射贴片宽度或采用多副频率不同的收发天线，但由此引入的尺寸急剧扩张、频间互扰以及副瓣提高等问题没有得到很好的解决；另一方面由于雷达是由收、发天线共同组成，因此隔离度问题是在设计以及生产过程中必须要着重考虑的，目前比较主流的提高天线间隔离度的方案有：增加天线间距、调整不同天线间的传输相位差、将不同天线在物理空间中错位放置等。以上方案确实可以提高隔离度，但平面尺寸的扩张、加工精度的控制、过长的微带走线(损耗)等问题则凸显出来，一个问题的解决，却又带来了更多的问题。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提出了一种基于电磁带隙结构的毫米波微带天线及毫米波雷达，采用双“C”形谐振单元结合开路短截线，能够提高天线的阻抗带宽且效果显著；采用“井”字形周期性电磁带隙结构(EBG)，能够提高收、发天线之间的隔离度。

在一些实施方式中，采用如下技术方案：

一种基于电磁带隙结构的毫米波微带天线，包括：发射天线和接收天线；所述发射天线和接收天线靠近馈电端的一端，分别在两侧耦合C形谐振单元；所述发射天线与接收天线之间，以及所述发射天线之间分别设置周期性超表面结构-电磁带隙结构。

作为进一步地方案，所述发射天线和接收天线均包括：经过电流锥削处理的若干微带贴片，所述微带贴片中心位置通过微带传输线两两相连。

作为进一步地方案，所述微带贴片中，最远离馈电端的微带贴片宽度大于最靠近馈电端的微带贴片宽度。

作为进一步地方案，所述C形谐振单元下方设有与微带传输线连接的开路短截线。

作为进一步地方案，所述周期性超表面结构-电磁带隙结构为井字形周期性电磁带隙结构。

作为进一步地方案，相邻两根接收天线之间间隔设定距离。