毫米波汽车雷达微带天线设计
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第 ４７卷 第 ４期
小 型 内 燃 机 与 车 辆 技 术
２０ １ ８年 ８月
ＳＭＡＬＬ ＩＮＴＥＲＮＡＬ ＣＯＭＢＵＳＴＩＯＮ ＥＮＧＩＮＥ ＡＮＤ ＶＥＨＩＣＬＥ ＴＥＣＨＮＩＱＵＥ
Ｖｏ１．４７ Ｎｏ．４ Ａｕｇ．２０１８
毫米波汽车雷达微带天 线设 计
侯亚 玲 （西安 欧亚学 院 陕西 西安 ７ １００６５）
Baidu Nhomakorabea引言
近年来 国民经济水平逐步提高 ，机动车的数量 呈现迅速增长趋势 ，逐渐复杂的道路交通环境促使 我国对于智能交通管理系统的要求向智能化 、实时 化 、全面化发展 ，想要达到这个要求 ，必须依赖可靠 、 实时和准确 的检测数据 ，视频 、雷达等检测手段提供
了多模 式 的大数 据 。而 毫米 波雷 达具 有 的技 术优 势 在 智 能交通 领 域扮演 着 重要 角色 。机 动 车数 量 的高 速增长带来 的拥堵 、事故 、环境恶化等一系列交通问 题 ，使交通安全成为社会关注的热点话题 。毫米波防 撞 雷达系 统 以其独 特 的优 越性 ，成为近 年来研究 和发 展 车 载 防撞 雷达 系 统 的 主流 技 术 ，天 线 作 为 毫米 波 雷达的重要组成部分 ，直接影响着系统的总体成本 。
摘 要 ：基 于汽 车 防撞 雷达 高精度 、轻 型化和 小 型化等要 求 ，提 出 了一种 应 用于车 载防撞 雷达前 端 的 微 带阵列 天线设计 。天线 阵采用 串联馈 电方式 ，通 过微 带传输 线的 阻抗 匹配设 计 以及 天线单元 的幅度 和相位优化设计 ，使得天线阵在 ２３．４～２４．４ ＧＨｚ频带 内输入端 口反射参数小于一ｌ０ ｄＢ，天线主瓣偏角 ３０ｏ，副瓣 电平 小于一ｌ０ｄＢ，天线 波束 角度 ６２ｏ，使得 安装 于汽车倒 方 的防撞 雷达 实现对 汽车行驶 方 向 目 标 的探 测 。整部 天 线阵具 有轻 型化 、低 副 瓣和 小尺 寸的特 点 ，满足 汽 车雷达 对天 线性 能的指标 要 求。 关键 词 ：汽 车雷达 微带 阵列 天线 毫米 波 中图分类 号 ：Ｕ４６３．６７＋３ 文献标 识码 ：Ａ 文章 编号 ：２０９５—８２３４（２０１８）０４—００６４—０４
１）具 有足 够 的工作 带宽 ； ２）体积小结构紧凑 ，易于集成 ； ３）根 据雷 达 安装 位 置可 对 天线 主 波束 偏 角进 行 设 计 。 微 带 天线 是 近年 来逐 渐 发展 起 来 的一 类新 型天 线 。在民用上面常见于微波雷达传感器 ，相对于传统 的喇 叭天线 ，传感器具有体积小 ，方 向性好 ，使用方 便 等 特点 。因此 ，机 动车辆 的防撞 雷达 天线 多采 用微 带阵列天线。 目前车载防撞雷达天线的工作频率一 般 选 择 在 ２４ ＧＨｚ、３５ ＧＨｚ和 ７７ ＧＨｚ。 其 中 ７７ ＧＨｚ 频 率 太高 ，对 器件 的加 工精 度要 求非 常严 苛 ，而 ３５ ＧＨｚ的 Ｋａ频 带 内多 为军 用频 段 。为 了避 免 干扰 ，因 此本文 的车载 防撞雷达天线基 于 ２４ ＧＨｚ的工作频 率 进行 设计 【ｌ】。
基金项 目：陕西省教育厅 资助项 目 １５ＪＫ２０７５。 作者简介 ：侯亚玲（１９８０一），女 ，讲师 ，硕 士，主要研究方 向为电子与通信技术 。
第 ４期
侯 亚玲 ：毫 米波 汽 车雷 达微 带天线 设计
６５
根据雷达利用电磁波反射特性来发现 目标并计 算 出 目标距离和速度 的工作原理 ，防撞雷达天线需 要 具 有 以下几 个特 点 ：
Ｄｅｓｉｇｎ ｏｆ ｔｈｅ Ｍ ｉｌｌｉｍ ｅｔｅｒ－ｗａｖｅ Ａｕｔｏｍ ｏｂｉｌｅ Ｒａｄａｒ Ｍ ｉｃｒｏｓｔｒｉｐ Ａｎｔｅｎｎａ
Ｈ ｏｕ Ｙａｌｉｎｇ
Ｘｉ＂ａｎ Ｅｕｒａｓｉａ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ（Ｘｉ＇ａｎ，Ｓｈａａｎｘｉ，７１００６５，Ｃｈｉｎａ）
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｂａｓｅｄ ｏｎ ｔｈｅ ｒｅｑｕｉｒｅｍｅｎｔｓ ｏｆ ｈｉｇｈ ｐｒｅｃｉｓｉｏｎ，ｌｉｇｈｔ ａｎｄ ｍｉｎｉａｔｕｒｉｚａｔｉｏｎ ｏｆ ａｕｔｏｍｏｂｉｌｅ ａｎｔｉ－ｃｏｌｌｉ－ ｓｉｏｎ ｒａｄａｒ，ａ ｍｉｃｒｏｓｔｒｉｐ ａｒｒａｙ ａｎｔｅｎｎａ ｕｓｅｄ ｉｎ ｔｈｅ ｆｒｏｎｔ ｅｎｄ ｏｆ ｖｅｈｉｃｌｅ ａｎｔｉ－ｃｏｌｌｉｓｉｏｎ ｒａｄａｒ ｉｓ ｐｒｏｐｏｓｅｄ．Ｔｈｅ ａｎｔｅｎｎａ ａｒｒａｙ ａｄｏｐｔｓ ｔｈｅ ｓｅｒ ｉｅｓ ｆｅｅｄ ｍｏｄｅ，ｔｈｅ ｉｍｐｅｄａｎｃｅ ｍａｔｃｈｉｎｇ ｄｅｓｉｇｎ ｏｆ ｔｈｅ ｍｉｃｒｏｓｔｒｉｐ ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ ｌｉｎｅ ａｎｄ ｔｈｅ ａｍｐｌｉｔｕｄｅ ａｎｄ ｐｈａｓｅ ｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎ ｄｅｓｉｇｎ ｏｆ ｔｈｅ ａｎｔｅｎｎａ ｅｌｅｍｅｎｔ，ｗｈｉｃｈ ｍａｋｅ ｔｈｅ ａｎｔｅｎｎａ ａｒ— ｒａｙ ｉｎｐｕｔ ｐｏｒｔｓ ｗｉｔｈｉｎ ２３．４ ＧＨｚ ｔｏ ２３．４ ＧＨｚ ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ ｂａｎｄ ｒｅｆｌｅｃｔｉｏｎ ｐａｒａｍｅｔｅｒ ｉｓ ｌｅｓｓ ｔｈａｎ １０ ｄｂ，ａｎ－ ｔｅｎｎａ ｍａｉｎ ｌｏｂｅ Ａｎｇｌｅ ｏｆ ３０。，ｓｉｄｅｌｏｂｅ ｌｅｖｅｌ ｉｓ ｌｅｓｓ ｔｈａｎ １０ ｄｂ，ｔｈｅ ａｎｔｅｎｎａ ｂｅａｍ ｗｉｄｔｈ ６２ Ｏ．Ｉｔ ｉｓ ｎｅｃｅｓ－ ｓａｒｙ ｔｏ ｒｅａｌｉｚｅ ｔｈｅ ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ ｏｆ ｖｅｈｉｃｌｅ ｄｒｉｖｉｎｇ ｄｉｒｅｃｔｉｏｎ ｂｙ ｔｈｅ ａｎｔｉ－ｃｏｌｌｉｓｉｏｎ ｒａｄａｒ ｉｎｓｔａｌｌｅｄ ｏｎ ｔｈｅ ｓｉｄｅ ｏｆ ｔｈｅ ｃａｒ．Ｔｈｅ ｗｈｏｌｅ ａｎｔｅｎｎａ ａｒｒａｙ ｈａｓ ｔｈｅ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ ｏｆ ｌｉｇｈｔ，ｌｏｗ ｓｉｄｅｌｏｂｅ ａｎｄ ｓｍａｌｌ ｓｉｚｅ，ｗｈｉｃｈ ｍｅｅｔｓ ｔｈｅ ｒｅｑｕｉｒｅｍ ｅｎｔｓ ｏｆ ｔｈｅ ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ ｏｆ ｔｈｅ ｒａｄａｒ． Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：Ａｕｔｏｍｏｂｉｌｅ ｒａｄａｒ；Ｍｉｃｒｏｓｔｒｉｐ ａｒａｙ ａｎｔｅｎｎａ；Ｍｉｌｌｉｍｅｔｅｒ—ｗａｖｅ
小 型 内 燃 机 与 车 辆 技 术
２０ １ ８年 ８月
ＳＭＡＬＬ ＩＮＴＥＲＮＡＬ ＣＯＭＢＵＳＴＩＯＮ ＥＮＧＩＮＥ ＡＮＤ ＶＥＨＩＣＬＥ ＴＥＣＨＮＩＱＵＥ
Ｖｏ１．４７ Ｎｏ．４ Ａｕｇ．２０１８
毫米波汽车雷达微带天 线设 计
侯亚 玲 （西安 欧亚学 院 陕西 西安 ７ １００６５）
Baidu Nhomakorabea引言
近年来 国民经济水平逐步提高 ，机动车的数量 呈现迅速增长趋势 ，逐渐复杂的道路交通环境促使 我国对于智能交通管理系统的要求向智能化 、实时 化 、全面化发展 ，想要达到这个要求 ，必须依赖可靠 、 实时和准确 的检测数据 ，视频 、雷达等检测手段提供
了多模 式 的大数 据 。而 毫米 波雷 达具 有 的技 术优 势 在 智 能交通 领 域扮演 着 重要 角色 。机 动 车数 量 的高 速增长带来 的拥堵 、事故 、环境恶化等一系列交通问 题 ，使交通安全成为社会关注的热点话题 。毫米波防 撞 雷达系 统 以其独 特 的优 越性 ，成为近 年来研究 和发 展 车 载 防撞 雷达 系 统 的 主流 技 术 ，天 线 作 为 毫米 波 雷达的重要组成部分 ，直接影响着系统的总体成本 。
摘 要 ：基 于汽 车 防撞 雷达 高精度 、轻 型化和 小 型化等要 求 ，提 出 了一种 应 用于车 载防撞 雷达前 端 的 微 带阵列 天线设计 。天线 阵采用 串联馈 电方式 ，通 过微 带传输 线的 阻抗 匹配设 计 以及 天线单元 的幅度 和相位优化设计 ，使得天线阵在 ２３．４～２４．４ ＧＨｚ频带 内输入端 口反射参数小于一ｌ０ ｄＢ，天线主瓣偏角 ３０ｏ，副瓣 电平 小于一ｌ０ｄＢ，天线 波束 角度 ６２ｏ，使得 安装 于汽车倒 方 的防撞 雷达 实现对 汽车行驶 方 向 目 标 的探 测 。整部 天 线阵具 有轻 型化 、低 副 瓣和 小尺 寸的特 点 ，满足 汽 车雷达 对天 线性 能的指标 要 求。 关键 词 ：汽 车雷达 微带 阵列 天线 毫米 波 中图分类 号 ：Ｕ４６３．６７＋３ 文献标 识码 ：Ａ 文章 编号 ：２０９５—８２３４（２０１８）０４—００６４—０４
１）具 有足 够 的工作 带宽 ； ２）体积小结构紧凑 ，易于集成 ； ３）根 据雷 达 安装 位 置可 对 天线 主 波束 偏 角进 行 设 计 。 微 带 天线 是 近年 来逐 渐 发展 起 来 的一 类新 型天 线 。在民用上面常见于微波雷达传感器 ，相对于传统 的喇 叭天线 ，传感器具有体积小 ，方 向性好 ，使用方 便 等 特点 。因此 ，机 动车辆 的防撞 雷达 天线 多采 用微 带阵列天线。 目前车载防撞雷达天线的工作频率一 般 选 择 在 ２４ ＧＨｚ、３５ ＧＨｚ和 ７７ ＧＨｚ。 其 中 ７７ ＧＨｚ 频 率 太高 ，对 器件 的加 工精 度要 求非 常严 苛 ，而 ３５ ＧＨｚ的 Ｋａ频 带 内多 为军 用频 段 。为 了避 免 干扰 ，因 此本文 的车载 防撞雷达天线基 于 ２４ ＧＨｚ的工作频 率 进行 设计 【ｌ】。
基金项 目：陕西省教育厅 资助项 目 １５ＪＫ２０７５。 作者简介 ：侯亚玲（１９８０一），女 ，讲师 ，硕 士，主要研究方 向为电子与通信技术 。
第 ４期
侯 亚玲 ：毫 米波 汽 车雷 达微 带天线 设计
６５
根据雷达利用电磁波反射特性来发现 目标并计 算 出 目标距离和速度 的工作原理 ，防撞雷达天线需 要 具 有 以下几 个特 点 ：
Ｄｅｓｉｇｎ ｏｆ ｔｈｅ Ｍ ｉｌｌｉｍ ｅｔｅｒ－ｗａｖｅ Ａｕｔｏｍ ｏｂｉｌｅ Ｒａｄａｒ Ｍ ｉｃｒｏｓｔｒｉｐ Ａｎｔｅｎｎａ
Ｈ ｏｕ Ｙａｌｉｎｇ
Ｘｉ＂ａｎ Ｅｕｒａｓｉａ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ（Ｘｉ＇ａｎ，Ｓｈａａｎｘｉ，７１００６５，Ｃｈｉｎａ）
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｂａｓｅｄ ｏｎ ｔｈｅ ｒｅｑｕｉｒｅｍｅｎｔｓ ｏｆ ｈｉｇｈ ｐｒｅｃｉｓｉｏｎ，ｌｉｇｈｔ ａｎｄ ｍｉｎｉａｔｕｒｉｚａｔｉｏｎ ｏｆ ａｕｔｏｍｏｂｉｌｅ ａｎｔｉ－ｃｏｌｌｉ－ ｓｉｏｎ ｒａｄａｒ，ａ ｍｉｃｒｏｓｔｒｉｐ ａｒｒａｙ ａｎｔｅｎｎａ ｕｓｅｄ ｉｎ ｔｈｅ ｆｒｏｎｔ ｅｎｄ ｏｆ ｖｅｈｉｃｌｅ ａｎｔｉ－ｃｏｌｌｉｓｉｏｎ ｒａｄａｒ ｉｓ ｐｒｏｐｏｓｅｄ．Ｔｈｅ ａｎｔｅｎｎａ ａｒｒａｙ ａｄｏｐｔｓ ｔｈｅ ｓｅｒ ｉｅｓ ｆｅｅｄ ｍｏｄｅ，ｔｈｅ ｉｍｐｅｄａｎｃｅ ｍａｔｃｈｉｎｇ ｄｅｓｉｇｎ ｏｆ ｔｈｅ ｍｉｃｒｏｓｔｒｉｐ ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ ｌｉｎｅ ａｎｄ ｔｈｅ ａｍｐｌｉｔｕｄｅ ａｎｄ ｐｈａｓｅ ｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎ ｄｅｓｉｇｎ ｏｆ ｔｈｅ ａｎｔｅｎｎａ ｅｌｅｍｅｎｔ，ｗｈｉｃｈ ｍａｋｅ ｔｈｅ ａｎｔｅｎｎａ ａｒ— ｒａｙ ｉｎｐｕｔ ｐｏｒｔｓ ｗｉｔｈｉｎ ２３．４ ＧＨｚ ｔｏ ２３．４ ＧＨｚ ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ ｂａｎｄ ｒｅｆｌｅｃｔｉｏｎ ｐａｒａｍｅｔｅｒ ｉｓ ｌｅｓｓ ｔｈａｎ １０ ｄｂ，ａｎ－ ｔｅｎｎａ ｍａｉｎ ｌｏｂｅ Ａｎｇｌｅ ｏｆ ３０。，ｓｉｄｅｌｏｂｅ ｌｅｖｅｌ ｉｓ ｌｅｓｓ ｔｈａｎ １０ ｄｂ，ｔｈｅ ａｎｔｅｎｎａ ｂｅａｍ ｗｉｄｔｈ ６２ Ｏ．Ｉｔ ｉｓ ｎｅｃｅｓ－ ｓａｒｙ ｔｏ ｒｅａｌｉｚｅ ｔｈｅ ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ ｏｆ ｖｅｈｉｃｌｅ ｄｒｉｖｉｎｇ ｄｉｒｅｃｔｉｏｎ ｂｙ ｔｈｅ ａｎｔｉ－ｃｏｌｌｉｓｉｏｎ ｒａｄａｒ ｉｎｓｔａｌｌｅｄ ｏｎ ｔｈｅ ｓｉｄｅ ｏｆ ｔｈｅ ｃａｒ．Ｔｈｅ ｗｈｏｌｅ ａｎｔｅｎｎａ ａｒｒａｙ ｈａｓ ｔｈｅ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ ｏｆ ｌｉｇｈｔ，ｌｏｗ ｓｉｄｅｌｏｂｅ ａｎｄ ｓｍａｌｌ ｓｉｚｅ，ｗｈｉｃｈ ｍｅｅｔｓ ｔｈｅ ｒｅｑｕｉｒｅｍ ｅｎｔｓ ｏｆ ｔｈｅ ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ ｏｆ ｔｈｅ ｒａｄａｒ． Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：Ａｕｔｏｍｏｂｉｌｅ ｒａｄａｒ；Ｍｉｃｒｏｓｔｒｉｐ ａｒａｙ ａｎｔｅｎｎａ；Ｍｉｌｌｉｍｅｔｅｒ—ｗａｖｅ