毫米波汽车防撞雷达透镜天线
基于左手材料透镜的毫米波天线设计
基于左手材料透镜的毫米波天线设计赵敏;赵建平;郭瑾昭;张月;徐娟【摘要】随着当下众多电子设备、军事化装备对天线的方向性要求日益提高,加载超材料透镜的天线系统逐渐成为研究重点.毫米波天线由于体积小、重量轻、易于高度集成化,且频带宽、分辨率高、敌方难于截获、抗干扰性能强等特性,在军事上得到了广泛应用.因此,结合超材料中具有负折射率特性的左手材料,设计了能够应用在毫米波介质谐振器天线上的透镜.与介质谐振器单独工作相比,加载超材料透镜后,天线方向图的半功率波瓣宽度明显收敛,增益值也获得了有效提高,进一步验证了所提设计方案的可行性.【期刊名称】《通信技术》【年(卷),期】2019(052)004【总页数】5页(P986-990)【关键词】左手材料;毫米波;介质谐振器;负折射率;方向图收敛【作者】赵敏;赵建平;郭瑾昭;张月;徐娟【作者单位】曲阜师范大学,山东曲阜 273165;曲阜师范大学,山东曲阜 273165;曲阜师范大学,山东曲阜 273165;曲阜师范大学,山东曲阜 273165;曲阜师范大学,山东曲阜 273165【正文语种】中文【中图分类】TN920 引言毫米波是介于微波与光波之间的电磁波。
通常，毫米波频段是指30～300 GHz，对应波长为1～10 mm，因此毫米波通信系统天线尺寸相比于低频设备更小，集成度更高。
毫米波通信系统具有高跟踪和制导精度、不易受电子干扰、雷达分辨率高等特性[1]，在雷达、制导、战术和战略通信、电子对抗、遥感和辐射测量等方面得到了推广。
随着当下超材料在天线领域的广泛应用，左手材料成为研究的热点。
左手材料（Left Handed Metamaterials，LHMs）由前苏联物理学家Veselago于1958年在物质电磁学理论研究中首次提出[2]。
当介电常数ε和磁导率μ都为负值时，电磁波在其中传播时，电场矢量E、磁场矢量H以及波矢K满足左手螺旋定则，进而得到负折射率[3]，所以左手材料也称为负折射率超材料。
毫米波Rotman透镜天线制造技术
机 电产 品 开 崖 与钏 新
Ｄｅ ｖ ｅ ｌ ｏ ｐ ｍ ｅ ｎ ｔ ＆ Ｉ ｎ ｎ ｏ ｖ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｏ ｆ Ｍａ ｃ ｈ ｉ ｎ ｅ ｒ ｙ＆ Ｅ ｌ ｅ ｃ ｔ ｉ ｒ ｃ ａ ｌ Ｐ ｒ ｏ ｄ ｕ ｃ ｔ ｓ
ＶＯ Ｉ ． ２ ６． Ｎ０． ４
摘 要 ：Ｒｏ ｔ ｍａ ｎ透 镜 天 线是 某 毫米 波二 维相 控 阵 雷达 关键 部件 ， 其 波 导腔 多、 精度 高达± Ｏ ． ０ ２ ｍｍ，层壁 薄
至 ｌ ｍｍ、 空 腔 面 积 比 高 达 ７ Ｏ ％． 零 件 加 工 困难 且 焊 接 成 品 率 低 。从 优 化 天 线 工 艺 性 设 计 入 手 ，综 合 应 用 真 空 吸 附 装 夹 技 术 、 高速 铣 加 工 技 术 、 精 密 焊 接 组 装 技 术 ， 突破 微 变 形 焊 接 装 夹 技 术 ，并 通 过 优 化 数 控 加 工 程 序 和 规 范 焊 接 工 艺 流 程 ，保 证 了天 线 高精 度 加 工 和 微 变 形 精 密 焊 接 ，天 线 波 束 指 向 和 插 损 等 关 键 指 标 一 致 性 好 ． 实现 毫 米 波 ；ｌ ￣ ｏ ｔ ｍａ ｎ透 镜 天 线 ；精 密 加 工 ；精 密 焊 接 中 图 分 类 号 ：Ｔ Ｇ ６ ８ 文 献 标 识 码 ：Ａ ｄ ｏ ｉ ： １ ０ ． ３ ９ ６ ９ ／ ｉ ． ｉ ｓ ｓ ｎ ． １ ０ ０ ２ — ６ ６ ７ ３ ． ２ ０ １ ３ ． ０ ４ ． ０ ０ ７
ｔ ｈｅ ａ ｐ ｐ ｌ ｉ ｃ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｓ ｏ ｆ ｖ ａ ｃ ｕ ｕ ｍ ａ ｄ ｓ ｏ ｒ ｐｔ ｉ ｏ ｎ ｌ ｏ ａ ｄ ｅ ｄ ｃ ｈ ｐ ｔ ｅ ｃ ｈ ｎ ｏｌ ｏ ｇ ｙ ，ｈ ｉ ｇ ｈ—ｓ ｐ ｅ ｅ ｄ ｍｉ ｌ ｌ ｉ ｎ ｇ ｐ ｒ ｏ ｃ ｅ ｓ ｓ ｉ ｎｇ ｔ ｅ ｃ ｈ ｎｏ ｌ ｏ ｙ ，ａ ｇ ｎｄ ｐ ｒ ｅ ｃ ｉ ｓ ｅ ｗｅ ｌ ｄ ｉ ｎ ｇ ａ ｓ ｓ ｅ ｍｂ ｌ ｅ ｄ ｔ ｅ ｃ ｈ—
毫米波Rotman透镜天线的计算机仿真设计
[ 2ζ2 εr β
-
ζ2 sin2α（1-β） εr（βcosα-1）2
-
2（1-β） βcosα-1
-2]
（6）
c=-
4ε2r
ζ4 sin4α （βcosα-1）2
-
ζ2 sin2α εr（βcosα-1）2
- ζ2 εr
（7）
2 光程相差分析
光程相差是通过原点的中心射线和任意其他射线之间
的光程差，两条射线均是指从输入轮廓上任一点开始，穿过
文中 设 计 了一 个 Ka 波 段的 Rotman 透 镜 多波 束 天 线，它 具有 7 个波束端口，17 个阵列端口 ，能实现±27°的波束扫描 ， 且实现了透镜与天线在 CST 中的整体仿真。
β=f2 /f1，ζ=Nsinφ/（f1sinα）。 εr 为基 板 介 电常 数 ，εline 为 微带 线 等
姨εr
εr β
aw2+bw+c=0
作者简介：刘 敏（1988—），女，陕西西安人，硕士研究生。 研究方向：透镜多波束天线。
（2） （3） （4）
－83－
《电子设计工程》2013 年第 2 期
其中：
a= εline εr
[1-
（1-β）2 （βcosα-1）2
-
ζ2 εr β2
]
（5）
姨 b=
εline εr
毫米波 Rotman 透镜天线的计算机仿真设计
刘 敏， 丁 君， 郭陈江 （西北工业大学 电子信息学院， 陕西 西安 710129）
摘要： 设计了一个频率在 37 GHz 的 7 波束毫米波 Rotman 透镜多波束 天 线 。 分析 了 透 镜焦 距 的 选择 方 法 ，以实 现 最
毫米波雷达的拆卸和安装步骤
毫米波雷达的拆卸和安装步骤一、前言毫米波雷达是一种高频率的雷达系统，广泛应用于车辆自动驾驶、安防监控等领域。
在进行维修和更换时，需要进行拆卸和安装操作。
本文将详细介绍毫米波雷达的拆卸和安装步骤。
二、拆卸步骤1. 断电在进行任何拆卸操作之前，必须先断开毫米波雷达的电源。
2. 拆下保护罩毫米波雷达通常会有一个保护罩，用于保护其内部元件不受外界物体的影响。
首先需要将保护罩拆下来。
3. 拆下天线毫米波雷达的核心部件是天线，需要先将其拆下。
通常情况下，天线与设备主体通过螺丝固定在一起，需要使用螺丝刀将其拧下。
4. 拆下主板接着需要将主板从设备主体中取出。
此时需要注意主板上所有连接线和插头的位置和数量，以便在后续组装时能够正确连接。
5. 拆下其他部件除了天线和主板之外，还有可能存在其他部件需要进行拆卸。
例如电源模块、信号处理器等。
需要根据具体情况进行拆卸。
三、安装步骤1. 安装其他部件如果在拆卸过程中拆下了其他部件，需要先将其安装回去。
同样需要注意连接线和插头的位置和数量。
2. 安装主板接着需要将主板安装回设备主体中。
同样需要注意连接线和插头的位置和数量，以便能够正确连接。
3. 安装天线将天线与设备主体通过螺丝固定在一起即可。
同样需要使用螺丝刀将其拧紧。
4. 安装保护罩最后需要将保护罩安装回去，保护毫米波雷达内部元件不受外界物体的影响。
5. 通电测试所有部件都已经安装完成之后，可以通电测试毫米波雷达是否正常工作。
如果一切正常，则表示拆卸和安装操作成功完成。
四、结语以上就是毫米波雷达的拆卸和安装步骤。
在进行任何操作之前，务必要先断开电源，并根据具体情况选择正确的工具进行操作。
如果不确定如何操作，最好请专业人士进行维修或更换。
车用毫米波雷达原理
车用毫米波雷达原理
车用毫米波雷达是一种常见的车载感知技术，它可以利用毫米波信号进行距离测量、速度测量、角度估计等任务。
其原理基于电磁波在空间中的传播和反射，通过发射毫米波信号，接收相应的回波信号并进行处理，可以得到目标物体的距离、速度和角度等信息。
车用毫米波雷达的发射和接收系统通常由一个天线和一个收发器组成。
天线用于发射毫米波信号和接收回波信号，收发器则用于控制信号的发射和接收，并对接收到的信号进行放大和处理。
发射的毫米波信号在空间中传播并与目标物体相互作用，其中一部分信号会被目标物体所反射，并成为回波信号。
接收天线会接收到这些回波信号，并将其送入收发器进行处理。
处理过程一般包括信号放大、滤波、混频、解调等步骤，最终得到目标物体的距离、速度和角度等信息。
总之，车用毫米波雷达是一种通过发射毫米波信号进行距离、速度、角度测量的感知技术。
其原理基于电磁波的传播和反射，通过发射和接收系统将信号进行处理，最终得到目标物体的信息。
- 1 -。
汽车毫米波雷达天线罩材料测试
以覆盖 DC-110 GHz 的扩频系统，连接两个 W 波段喇叭天线可 以测量夹具中放置的材料样品的 S 参数，基于 S 参数和材料厚度 可以计算出材料的介电常数。测量频率范围为 75-110 GHz。
图2 雷达天线罩材料测试系统示意图
第一步，系统的校准。为了精确测量材料样品的 S 参数，从 而精确计算材料的介电常数，需要对系统进行校准，使测量端面 位于被测材料样品的两侧。Keysight N1500A 材料测试软件使用 两级校准的方法测量材料特性。第一级是喇叭天线波导端面的波 导校准，在毫米波网络分析仪的扩频头波导端面，使用网络分析 仪自带的校准向导做 W 波段的 TRL（Thru-Ref lect-Line）校准。 校准步骤是端口 1、端口 2 分别连短路件 ；端口 1、2 直连 ；端口 1、 2 连接四分之一波长延迟线。图 3 为直连步骤。
Automotive Radar Milli-Meter Radar Radome Material Testing Zhang Mingyuan，Gong Jian，Fu Jing
（The State RadioMonitoringCenter Testing Center，Beijing，100041）
并且，雷达传感器如果在天线罩被安装之前进行校准调测， 就会引入由天线罩被安装之后带来的误差。所以需要带着天线罩 对雷达整体 DoA（Direction of Arrival）及其误差进行测量以保证 角度误差在允许范围内。
毫米波雷达喇叭透镜组合设计方法
毫米波雷达喇叭透镜组合设计方法在毫米波雷达系统中，喇叭透镜组合被广泛应用于天线系统中，用于增强辐射和接收的效果。
喇叭透镜组合的设计方法对于毫米波雷达系统的性能至关重要。
本文将介绍一种毫米波雷达喇叭透镜组合的设计方法，以提高雷达系统的性能和精度。
首先，设计喇叭透镜组合的第一步是选择透镜的形状。
常见的喇叭透镜形状有圆形、抛物面和椭圆形等。
透镜的形状会影响辐射和接收的特性，因此需要根据具体的雷达系统要求来选择透镜的形状。
第二步是确定透镜的尺寸和曲率。
透镜的尺寸和曲率会影响辐射和接收的波束特性。
透镜的尺寸通常是根据雷达系统的工作频率和波束宽度来确定的。
曲率的选择则需要考虑透镜的抛物面特性和辐射的聚焦效果。
第三步是确定透镜的材料。
透镜的材料应具有良好的电磁特性和耐高温性能。
常用的透镜材料包括聚苯乙烯、聚四氟乙烯等。
材料的选择需要综合考虑透镜的电磁特性、成本和可加工性等因素。
第四步是进行透镜组合的设计。
透镜组合可以通过串联、并联或混合的方式进行。
串联的透镜组合可以实现辐射和接收的波束聚焦效果，提高系统的精度和灵敏度。
并联的透镜组合可以扩展辐射和接收的波束范围，增加雷达系统的覆盖面积。
混合的透镜组合则可以实现辐射和接收的多波束特性，提高系统的多任务处理能力。
最后，进行透镜组合的优化设计。
优化设计可以利用数值模拟和仿真方法进行。
通过调整透镜的尺寸、曲率和材料等参数，可以优化辐射和接收的性能。
优化的目标可以是最大化辐射功率、最小化接收噪声等。
综上所述，毫米波雷达喇叭透镜组合的设计方法是一个复杂的过程，需要综合考虑透镜的形状、尺寸、曲率和材料等因素。
通过合理选择和设计，可以提高雷达系统的性能和精度，满足不同应用需求。
在设计过程中，数值模拟和仿真方法的应用可以帮助工程师进行优化设计，提高设计效率和准确性。
毫米波雷达功能与组成介绍
04 毫米波雷达主要由天线、发射机、接收机和信号处理单元等部分组成。
毫米波雷达应用领域
汽车防撞系 统：用于检 测前方车辆、 行人等障碍 物，提供预 警和制动控 制
自动驾驶系 统：用于感 知周围环境， 提供实时路 况信息，辅 助车辆进行 自动驾驶
无人机：毫米波雷达在无人机领域具有广泛的应用前景， 如避障、导航、定位等。
医疗设备：毫米波雷达在医疗设备领域具有广泛的应用 前景，如生命体征监测、呼吸监测、心电图监测等。
谢谢
技术挑发 展
技术发展趋势
更高频率：提高分辨率 和探测距离
更宽带宽：提高数据传 输速率和抗干扰能力
更小体积：降低成本和 安装难度
更智能化：实现自动目 标识别和跟踪
技术挑战与突破
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信号处理：提高信 号处理能力，降低
噪声干扰
抗干扰能力：提高 抗干扰能力，确保
无人机避障： 用于检测无 人机前方障 碍物，提供 避障控制
智能安防系 统：用于监 控区域内的 人员、车辆 等目标，提 供实时报警 和追踪功能
智能家居： 用于检测室 内人员活动， 提供智能照 明、空调等 控制功能
医疗设备： 用于检测人 体生理参数， 提供实时健 康监测和预 警功能
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得到中频信号。
天线负责发射和接收 毫米波信号，是射频
前端的关键部件。
放大器负责对信号进 行放大，提高接收灵
敏度。
信号处理单元
功能：对雷达信号进行 接收、处理和传输
组成：包括天线、射频 前端、数字信号处理器 等
毫米波Rotman透镜天线制造技术
毫米波Rotman透镜天线制造技术刘秀利【摘要】Rotman透镜天线是某毫米波二维相控阵雷达关键部件,其波导腔多、精度高达±0.02mm,层壁薄至1mm、空腔面积比高达70％,零件加工困难且焊接成品率低.从优化天线工艺性设计入手,综合应用真空吸附装夹技术、高速铣加工技术、精密焊接组装技术,突破微变形焊接装夹技术,并通过优化数控加工程序和规范焊接工艺流程,保证了天线高精度加工和微变形精密焊接,天线波束指向和插损等关键指标一致性好,实现了天线的高战技术要求.【期刊名称】《机电产品开发与创新》【年(卷),期】2013(026)004【总页数】3页(P16-18)【关键词】毫米波;Rotman透镜天线;精密加工;精密焊接【作者】刘秀利【作者单位】中国电子科技集团公司第十研究所,四川成都610036【正文语种】中文【中图分类】TG680 引言多波束天线和相控阵天线均可实现二维电扫描，与相控阵天线相比，采用电子开关切换的多波束天线实现二维电扫描更加经济，是低成本二维相控阵雷达的较好选择。
Rotman 透镜天线就是一种多波束天线，其本质上是具有多个输入口和多个输出口的微波馈线网络，其中每个波束端口对应一个波束指向，若干交叉的波束即能覆盖一定角度范围的空域，在毫米波雷达和电子战设备中应用广泛[1～3]。
Rotman 透镜天线主要由波束口、透镜腔、阵列口、移相传输线以及辐射单元组成，结构复杂的波导等组成要素的形状、位置、表面精度以及一致性是保证波束指向和插损等技术指标的关键；同时，在二维相控阵雷达中，需要多个透镜天线进行组装以形成天线面阵，因此天线的精密制造和组阵装配是保障雷达性能指标的重要因素。
在毫米波频段，因受体积、重量、阵元间距、阵元个数、工作频率等战技术指标需求影响，波导型Rotman 透镜天线更加小型化和集成化，波导腔多、板壁薄、波导腔面积比大、精度要求高，为天线制造及组阵装配带来较大难度，需要详细的工艺设计和严格的过程控制。
车用毫米波雷达技术原理
车用毫米波雷达技术原理毫米波雷达概述车用毫米波雷达是一种利用毫米波频段进行测距和感知的无线电探测技术。
它通过发送毫米波信号，并接收反射回来的信号，来实现对周围环境的感知和障碍物检测。
车用毫米波雷达技术被广泛应用于自动驾驶、智能交通系统以及车辆安全等领域。
基本工作原理车用毫米波雷达的基本工作原理可以分为三个步骤：发射、接收和信号处理。
发射车用毫米波雷达通过天线发射一束窄带宽的毫米波信号。
这些信号通常在24GHz至77GHz的频段内工作，因为在这个频段内，天线辐射功率相对较高且大气衰减较小。
发射过程中，雷达系统会控制发射功率、载频和调制方式等参数。
调制方式一般采用连续波或脉冲调制，其中连续波调制适合实时性要求不高的应用场景，而脉冲调制则适用于需要测量距离的场景。
接收天线接收到反射回来的毫米波信号后，将其传输给雷达系统进行处理。
接收到的信号经过放大和滤波等处理后，会被转换为电信号，并送入接收机中进行进一步处理。
在接收机中，信号会经过混频、滤波和放大等环节，以提高信噪比并减小干扰。
接收机将信号转换为数字信号，以便进行后续的信号处理和分析。
信号处理在数字信号处理阶段，车用毫米波雷达系统会对接收到的信号进行解调、解调制和滤波等操作。
主要包括以下几个步骤：1.解调：将接收到的信号与发射时的载频进行匹配，得到基带信号。
2.解调制：根据发送时采用的调制方式（连续波或脉冲），对基带信号进行解调制。
3.滤波：对解调后的基带信号进行滤波以去除噪声和干扰。
4.目标检测与距离测量：通过分析滤波后的信号特征，识别出目标物体并测量其距离。
5.数据分析和处理：对检测到的目标物体进行数据分析和处理，包括速度估计、角度测量等。
信号处理过程中，还需要考虑多径效应、杂波和干扰等问题。
多径效应是指信号在传播过程中，经过不同路径到达接收天线，导致接收到的信号叠加干扰；杂波是指来自其他源的无关信号；干扰是指来自雷达系统本身或其他系统的有害信号。
透镜天线原理
透镜天线原理引言：透镜天线是一种新型的天线技术，它利用透镜的特性来实现对电磁波的聚焦和指向性辐射。
与传统的天线相比，透镜天线具有更高的增益和更小的尺寸，因此在通信和雷达系统中具有广泛的应用前景。
本文将介绍透镜天线的原理、结构和工作方式，以及它的优点和应用领域。
一、透镜天线的原理透镜天线的原理基于折射定律和菲涅尔透镜理论。
当电磁波通过透镜时，由于透镜的几何形状和电介质常数的不同，电磁波的传播速度会发生变化，从而产生折射现象。
通过合理设计透镜的形状和材料，可以实现对电磁波的聚焦和指向性辐射。
二、透镜天线的结构透镜天线通常由一个或多个透镜组成。
透镜可以是平面的，也可以是球面的，甚至是更复杂的形状。
透镜的材料通常是介电常数较高的材料，如聚合物、陶瓷或玻璃。
透镜天线的结构可以分为两大类：平面透镜天线和曲面透镜天线。
平面透镜天线由一系列平行的透镜单元组成，而曲面透镜天线由一个或多个球面透镜构成。
三、透镜天线的工作方式透镜天线的工作方式可以分为两个步骤：聚焦和辐射。
在聚焦阶段，透镜将电磁波从空间中聚焦到一个点或一条线上。
透镜的形状和材料的选择会影响到聚焦效果。
在辐射阶段，透镜将聚焦后的电磁波辐射出去，形成一个指向性的波束。
通过调整透镜的参数和结构，可以实现对波束的控制，如波束的方向、宽度和增益等。
四、透镜天线的优点与传统的天线相比，透镜天线具有以下优点：1. 高增益：透镜天线的设计可以实现更高的增益，从而提高通信和雷达系统的性能。
2. 尺寸小：透镜天线可以通过合理设计透镜的形状和材料，实现更小尺寸的天线，适用于空间受限的应用场景。
3. 方向性好：透镜天线可以实现对波束的精确控制，具有较好的指向性，从而提高信号的传输和接收效果。
五、透镜天线的应用领域透镜天线在通信和雷达系统中具有广泛的应用前景，包括以下几个方面：1. 5G通信：透镜天线可以提高5G通信系统的信号覆盖范围和传输速率，满足大容量和高速率的通信需求。
带有天线转换开关的车用毫米波雷达
卫蛋习叠曩圜．堡整董；堂直丞垡基送基苤鱼奎旦童鲞逵重姿号的相位为参考相位，接收天线的间距为ｄ，图４（ｂ）中以接收机的１号天线接收到的发射机的１号天线发射的电磁波的反射回波为参考相位，接收天线间距同样是ｄ，但发射天线间距为３ｄ，那么两图中其他天线接收到信号的相位差如图中粗线所示ｍ。
发射机（曩）粟Ｈ｜４个ＪＦ天柠ｆｂｊ９个天线的恼号鼾ｌ位擎小意蚓（ｂ）粟用２个”天同时挖镧，麓射午¨接收天线的俯号枉Ｉ位五尔意闭图４相位差示意图图４（ａ）中，第靠个接收天线所接收到的信号的相位相对于参考相位的相位差为：纯（，１）：塾堕｝型ｓｉｎ口以∈ｚ，挖∈（１，９）（１）图４（ｂ）接收信号的相位差由发射天线和接收天线位置共同确定，当发射机的第咒，个天线发射电磁波，接收机的第珥个天线接收反射回波时，相对于参考相位的相位差为：仇（吃，以，）：型塑￡县丛趔渤口咒，，咒，∈Ｚ，挖。
，竹，∈（１，３）（２）在方程（２），（３）中，Ａ是波长，口是反射回波与纵向轴线的夹角，当两种不同配置的雷达接收到的信号的相位差相等时，有：依（靠）＝他（咒，，咒，）（３）联立式（１）～（３）得到：竹＝３（ｎ。
一１）＋以，（４）２６那么竹和（巩，竹，）的一一对应关系如表１所示。
表１接收信号的相位差相等时Ｈ与（ｍ。
坼）的对应关系３．４天线切换顺序逻辑图发射天线接收天线的开关顺序逻辑图参照图５所示。
图５天线切换顺序逻辑图其中ｒ卜，是雷达探测最大距离目标时的回波时间，ｒ，为接收机对回波信号的处理时间，因此每个发射天线的切换时间为ｏ，＋３ｒｒ，那么循环一次的周期ｔ为：ｔ一３（ｒ卜，＋３ｒ，）（５）天线开关顺序的控制信号被作为原始信号存储在信号处理单元中。
４雷达性能测试发射天线将压控振荡器产生的７６ＧＨｚ的调频信号发射出去，在接收端，接收天线按照图５所示的开关顺序来接收目标的反射回波。
其中ｒ，＝７．２ｐｓ，‘一，＝１．２ｐｓ，ｒｒ＝１．２肚ｓ。
距雷达２０ｍ远处放置一个角反射器，使其在水平方向上不断改变角度。
74GHz毫米波透镜喇叭天线的设计与仿真
74GHz毫米波透镜喇叭天线的设计与仿真马伟平;刘峰;侯卫国;戴琪琳【摘要】设计了一种应用于毫米波段的透镜喇叭天线,基于几何光学的原理建立透镜和喇叭之间的几何关系,减少了独立的设计变量,并对天线进行了仿真.结果表明:当天线的中心频率为74 GHz时,天线的口径为38.63 mm;在72.5～76 GHz频带范围内,带内电压驻波比VSWR均小于1.5,天线增益大于28 dB,并且E面和H面中的半功率波束宽度分别小于6.5°和8.5°.喇叭天线在加载介质透镜前后三维方向图的仿真结果表明介质透镜可以减小喇叭口面相位误差.所设计的天线具有良好的方向性和增益.【期刊名称】《电子元件与材料》【年(卷),期】2016(035)008【总页数】5页(P60-64)【关键词】毫米波;介质透镜;喇叭天线;几何光学原理;增益;相位误差【作者】马伟平;刘峰;侯卫国;戴琪琳【作者单位】南京理工大学电子工程与光电技术学院,江苏南京210094;南京理工大学电子工程与光电技术学院,江苏南京210094;南京理工大学电子工程与光电技术学院,江苏南京210094;南京理工大学电子工程与光电技术学院,江苏南京210094【正文语种】中文【中图分类】TN821随着现代信息和无线通讯技术的飞速发展，原有的微波波段已经变得拥挤不堪，迫切需求对新的波段进行开发，这就使得毫米波、亚毫米波、太赫兹波领域成为科学研究以及商业和军事应用的热点[1-2]。
另外，毫米波频段天线对电性能参数指标要求尤其苛刻，要求其能够拥有宽频带、高增益、低副瓣和小型化等优点。
介质透镜天线在毫米波段和亚毫米波段能够有效产生高方向性低旁瓣的窄波束[3-4]，同时透镜的介质材料价格低廉、能量损耗小、加工精度较低，非常适合批量生产，因而毫米波介质透镜天线正在被广泛应用到机载雷达、制导通信等领域。
喇叭天线比波导缝隙天线和微带天线具有更宽的带宽[5]，而且结构简单，功率容量大，调整与使用方便，合理地选择喇叭尺寸可以获得良好的辐射特性和较高的增益[6]。
毫米波雷达天线工作原理
毫米波雷达天线工作原理
毫米波雷达天线工作原理是利用毫米波频段的电磁波进行探测和测量的一种技术。
其工作原理主要包括以下几个方面：
1. 发射与接收毫米波信号：毫米波雷达天线通过发射器产生高频率的毫米波信号，并将其发射到探测区域中。
接收器负责接收从目标物体反射回来的毫米波信号。
2. 目标散射反射：当发射的毫米波信号遇到目标物体时，它们会被目标物体表面的不同结构和物性所散射和反射。
根据目标物体与雷达的相对运动，接收器能够接收到经目标物体反射的毫米波信号。
3. 毫米波信号处理：接收到的毫米波信号会被经过滤波器、放大器等电路进行处理和增强，以提高信号的可靠性和准确度。
4. 目标物体参数测量：通过分析接收到的毫米波信号的强度、频率、相位等各种参数的变化，可以获得目标物体的一些重要参数，如距离、速度、方位角等。
这些参数能够反映目标物体在探测区域内的位置和运动状态。
5. 数据展示与处理：处理后的目标物体参数数据可以通过显示器、计算机等设备进行展示和处理。
同时，根据特定的算法和模型，可以对目标物体进行识别和分类，实现更精细的目标分析和判别。
毫米波雷达天线工作原理的核心在于利用发射和接收毫米波信
号与目标物体交互作用的原理，通过测量和分析得到目标物体的相关信息。
这种技术在高精度测距、遥感探测、安全监测、交通导航、无人驾驶等领域具有广泛的应用前景。
车用毫米波雷达技术原理简介
车用毫米波雷达技术原理简介车用毫米波雷达技术原理简介1. 毫米波雷达技术简介毫米波雷达技术是一种利用毫米波进行无线通信和雷达测距的技术。
相比传统的微波雷达技术，毫米波雷达具有更高的频率和更短的波长，能够提供更高的分辨率和更精确的测距能力。
2. 车用毫米波雷达的应用车用毫米波雷达技术是现代汽车中常见的安全辅助系统之一。
它可以帮助驾驶员实时监测周围环境，提供对车辆、障碍物和行人的检测和跟踪。
基于车用毫米波雷达的系统可以实现自适应巡航控制、碰撞预警、盲点检测等功能，大大提升行车安全性。
3. 车用毫米波雷达技术原理车用毫米波雷达技术的原理是将盲目发射的毫米波信号通过天线发射出去，然后接收回波信号。
通过计算发射信号与接收信号之间的时间差以及回波信号的相位和频率变化，可以获得目标物体的距离、速度、角度等信息。
4. 发射与接收车用毫米波雷达系统中，天线扮演着重要的角色。
发射时，天线通过放大器将电信号转化为高频信号，并将其辐射到周围空间。
接收时，天线接收到回波信号后，通过放大器将其转化为电信号，并将其送到信号处理单元进行分析处理。
5. 信号处理车用毫米波雷达系统的信号处理单元负责对接收到的信号进行处理和分析。
它可以通过数字滤波、目标检测和跟踪算法等技术，提取目标物体的特征信息，并计算其距离、速度和角度等参数。
6. 多普勒效应在车用毫米波雷达系统中，多普勒效应是一个重要的原理。
多普勒效应是指当目标物体相对于雷达运动时，回波信号的频率会发生变化。
通过测量回波信号的频率变化，可以计算出目标物体的速度信息。
7. 角度解析车用毫米波雷达系统可以通过波束形成、波束扫描和波束跟踪等技术来实现对目标物体的角度解析。
通过将发射信号和接收信号分别经过不同的天线元件，可以确定目标物体相对于雷达的角度位置。
8. 障碍物检测与跟踪基于车用毫米波雷达技术的系统可以实现对车辆、障碍物和行人的检测和跟踪。
它利用毫米波雷达的高分辨率和高精度的测距能力，可以在复杂的道路环境中准确地识别和追踪目标物体，提供驾驶员所需的信息并发出警报。
低副瓣毫米波介透镜天线
低副瓣毫米波介质透镜天线伍捍东（西安恒达微波技术开发公司）1.概述在毫米波段，欲获得＜-25dB甚至-35dB的低副瓣天线是非常困难的，这是由于波长长度与天线制造误差，表面光洁度等相对接近，天线幅相分布的控制与测量也相对困难得多，边缘绕射，支撑构件的散射也使得天线的副瓣难以降低。
小增益的mm波低副瓣天线可以用波纹喇叭天线来获得。
大、中增益的mm波低副瓣天线可以通过控制阵面副一相分布的缝隙波导阵列天线来实现。
显然，mm波阵列天线是十分昂贵的。
而基于抛物反射面的天线则通过控制馈源的初级辐射方向图和边缘照射电子来实现低副瓣。
然而，由于面天线中，馈源及副反射面支撑构件的影响，副瓣一般只在-17～22dB之间。
本文介绍采用介质透镜和圆锥喇叭或圆锥波纹喇叭构成的低副瓣mm波天线，在中等增益天线上获得了优于-25dB甚至-35dB的极低副瓣电平，且天线的工作带宽可达全波导带宽。
2.设计原理透镜天线的种类很多，由于波长较短，为减少制造难度，金属透镜方案没有被采用。
综合电性能、制造难度、体积重量和制造经费，对比分析后采用了平凸型介质透镜。
这是由于：①介质透镜是与频率无关的宽带结构；②平凸型透镜的制造难度相对小；③透镜所占空间相对小；④材料坯料相对小。
透镜天线设计思想与抛物反射面天线很相近。
在抛物反射面天线中，反射面将来自馈源的球面波收集反射后形成一个平面波。
而透镜天线则是使通过透镜的球面波变为一平面波。
平凸透镜的平面与平面波平行，凸面的形状则根据球面波源的位置设计，以使发自该球面波源的波通过该透镜后的等相位面与透镜的平面平行。
图1 为平凸透镜的介质透镜天线原理图。
在凸面，应用施耐尔（Snell）定律可以确定对应每个馈电角的斜率。
同样，也可以应用费米（Fermat）原理去补偿从馈源通过透镜到达口经面的光学路经长度。
根据图1，有()1cos )1(--=ψεεψρr fr （1）这里已令μr ＝1，εr ＞1。
ρ（ψ）——为透镜凸面上一点到焦点的距离；f ——为透镜凸面顶点到焦点的距离。