间隙波导天线及车载毫米波雷达的制作方法

本发明涉及波导天线，特别涉及一种间隙波导天线及车载毫米波雷达。

背景技术：

1、近年来，由于自动驾驶概念的火热，其传感技术逐渐走向大众的视野，主要可分为摄像头、激光雷达以及毫米波雷达三类，其中，毫米波雷达成本较低，且具备全天候探测能力，随着制备工艺和算法的进步，俯仰及方位分辨率不断提升，愈发受到汽车厂商的青睐，具有广阔的市场前景。

2、早期的毫米波雷达主要通过微带阵列天线或基片集成波导（siw）缝隙天线实现，上述两类天线基于印刷电路板工作，在毫米波频段的损耗较大，因此性能不佳。随后，部分厂商逐渐采用波导天线作为产品升级的方案，因其损耗小、功率容量大的特性在77ghz甚至更高的频段具有无可比拟的优势。尽管基于波导天线实现的毫米波雷达性能优异，但在毫米波雷达即将大规模量产的浪潮下，如何提高产品良率，抑或是减少制造工序，进一步降低成本，仍然困扰着业界。

3、现有的77ghz波导天线，其制备方式主要通过注塑成型及表面金属化工艺制作数层金属结构，再由表贴技术（smt）实现各层之间的密闭和电连接。在上述工序中，smt易产生漏锡、溢锡等问题，并存在对位误差，影响波导腔体或馈线的电尺寸，增加信号传输过程中的不连续性，在高制造精度需求的77ghz频段，上述问题可能导致天线的工作频率产生偏移、阻抗匹配恶化或是能量泄露，继而影响增益等关键性能指标，无法满足车载应用中的需求。

技术实现思路

1、本发明要解决的技术问题是提供一种间隙波导天线及车载毫米波雷达，该间隙波导天线及车载毫米波雷达减小了大规模量产阶段的天线个体差异，匹配和增益的一致性得到提升，从而提高天线的生产良率。

2、为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种间隙波导天线及车载毫米波雷达，包括：依次叠置的第一金属层、第二金属层和第三金属层，所述第一金属层相背于第二金属层的表面上设置有若干个辐射单元，每个所述辐射单元均包括若干个共线排列的辐射槽和分别位于辐射槽两侧的扼流槽，所述第二金属层上开设有若干个与辐射单元对应的耦合通槽；

3、所述第一金属层朝向第二金属层的表面上开设有若干个与辐射单元对应的凹槽，每个所述辐射槽各自均与对应的凹槽连通，所述第一金属层朝向第二金属层的表面上并位于每个凹槽的外侧均设置有若各个周期性环绕该凹槽的第一销钉，所述第三金属层朝向第二金属层的表面上开设有若干个与辐射单元对应的矩形槽，每个所述矩形槽的一端均嵌入安装有一垂直波导，所述第三金属层朝向第二金属层的表面上并位于每个矩形槽的外侧均设置有若干个周期性环绕该矩形槽的第二销钉；

4、所述第一金属层与第二金属层之间设置有一第一介质层，所述第二金属层与第三金属层之间设置有一第二介质层，依次排列的所述第一金属层、第一介质层、第二金属层、第二介质层和第三金属层之间通过若干个螺栓连接，从而使得所述第一介质层相背于第二金属层的表面与第一销钉 接触，第二介质层相背于第二金属层的表面与第二销钉接触，所述第一介质层、第二介质层上各自均开设有若干个与第二金属层上的耦合通槽对应的第一通孔、第二通孔。

5、上述技术方案中进一步改进的方案如下：

6、1. 上述方案中，8个所述辐射单元呈两行四列排布，分别作为发射天线和接收天线。

7、2. 上述方案中，每个所述辐射单元均具有4个等间隔排列的矩形辐射槽。

8、3. 上述方案中，所述凹槽进一步包括沿对应的辐射单元中辐射槽的排列方向延伸的主体部和分别位于主体部两端偏移部，2个所述偏移部向主体部的同一侧偏移。

9、4. 上述方案中，所述第一金属层、第二金属层和第三金属层均为金属板层或者表面经过金属化处理的注塑板层。

10、5. 上述方案中，所述第三金属层相背于第二金属层的表面上设置有若干个与垂直波导对应连接的法兰接口。

11、6. 上述方案中，所述第三金属层朝向第二金属层一侧表面的中央开设有一装配凹槽，从而在该装配凹槽四周的外侧形成一凸条部，所述矩形槽和第二销钉均设置于装配凹槽内。

12、7. 上述方案中，所述第一介质层、第二介质层均为塑料薄膜层。

13、8. 上述方案中，所述耦合通槽、第一通孔、第二通孔均设置为矩形。

14、还提供一种车载毫米波雷达，包括：上述间隙波导天线。

15、由于上述技术方案的运用，本发明与现有技术相比具有下列优点：

16、本发明间隙波导天线及车载毫米波雷达，其第一金属层朝向第二金属层的表面上开设有若干个与辐射单元对应的凹槽，每个辐射槽各自均与对应的凹槽连通，第一金属层朝向第二金属层的表面上并位于每个凹槽的外侧均设置有若各个周期性环绕该凹槽的第一销钉，第三金属层朝向第二金属层的表面上开设有若干个与辐射单元对应的矩形槽，每个矩形槽的一端均嵌入安装有一垂直波导，第三金属层朝向第二金属层的表面上并位于每个矩形槽的外侧均设置有若干个周期性环绕该矩形槽的第二销钉，第一金属层与第二金属层之间设置有一第一介质层，第二金属层与第三金属层之间设置有一第二介质层，依次排列的第一金属层、第一介质层、第二金属层、第二介质层和第三金属层之间通过若干个螺栓连接，从而使得第一介质层相背于第二金属层的表面与第一销钉接触，第二介质层相背于第二金属层的表面与第二销钉接触，第一介质层、第二介质层上各自均开设有若干个与第二金属层上的耦合通槽对应的第一通孔、第二通孔，通过分别设置于第一金属层、第三金属层上的第一、第二销钉在第二金属层两侧形成相对的周期性销钉结构并在2层周期性销钉结构各自与第二金属层之间形成的间隙内填充介质层，有利于实现对称性的内部天线结构，不仅提高了碰撞试验下的整体结构强度，又使得各金属层之间的间隙易于控制，稳定周期性销钉的电磁禁带特性，减小了大规模量产阶段的天线个体差异，匹配和增益的一致性得到提升，从而提高天线的生产良率。

技术特征：

1.一种间隙波导天线，其特征在于：包括：依次叠置的第一金属层（1）、第二金属层（3）和第三金属层（5），所述第一金属层（1）相背于第二金属层（3）的表面上设置有若干个辐射单元（6），每个所述辐射单元（6）均包括若干个共线排列的辐射槽（61）和分别位于辐射槽（61）两侧的扼流槽（62），所述第二金属层（3）上开设有若干个与辐射单元（6）对应的耦合通槽（31）；

2.根据权利要求1所述的间隙波导天线，其特征在于：8个所述辐射单元（6）呈两行四列排布，分别作为发射天线和接收天线。

3.根据权利要求1所述的间隙波导天线，其特征在于：每个所述辐射单元（6）均具有4个等间隔排列的矩形辐射槽（61）。

4.根据权利要求1所述的间隙波导天线，其特征在于：所述凹槽（7）进一步包括沿对应的辐射单元（6）中辐射槽（61）的排列方向延伸的主体部（71）和分别位于主体部（71）两端偏移部（72），2个所述偏移部（72）向主体部（71）的同一侧偏移。

5.根据权利要求1所述的间隙波导天线，其特征在于：所述第一金属层（1）、第二金属层（3）和第三金属层（5）均为金属板层或者表面经过金属化处理的注塑板层。

6.根据权利要求1所述的间隙波导天线，其特征在于：所述第三金属层（5）相背于第二金属层（3）的表面上设置有若干个与垂直波导（10）对应连接的法兰接口（12）。

7.根据权利要求1所述的间隙波导天线，其特征在于：所述第三金属层（5）朝向第二金属层（3）一侧表面的中央开设有一装配凹槽（52），从而在该装配凹槽（52）四周的外侧形成一凸条部（51），所述矩形槽（9）和第二销钉（82）均设置于装配凹槽（52）内。

8.根据权利要求1所述的间隙波导天线，其特征在于：所述第一介质层（2）、第二介质层（4）均为塑料薄膜层。

9.根据权利要求1所述的间隙波导天线，其特征在于：所述耦合通槽（31）、第一通孔（21）、第二通孔（41）均设置为矩形。

10.一种车载毫米波雷达，其特征在于：包括如权利要求1~9中任意一项所述的间隙波导天线。

技术总结
本发明公开一种间隙波导天线及车载毫米波雷达，包括：依次叠置的第一金属层、第二金属层和第三金属层，第一金属层相背于第二金属层的表面上设置有若干个辐射单元，第一金属层上开设有若干个与辐射单元对应的凹槽，第一金属层上均设置有若各个周期性环绕该凹槽的第一销钉，第三金属层上开设有若干个与辐射单元对应的矩形槽，每个矩形槽的一端均嵌入安装有一垂直波导，第三金属层上均设置有若干个周期性环绕该矩形槽的第二销钉，第一金属层与第二金属层之间设置有一第一介质层，第二金属层与第三金属层之间设置有一第二介质层且通过若干个螺栓连接。本发明减小了大规模量产阶段的天线个体差异，匹配和增益的一致性得到提升，提高天线的生产良率。

技术研发人员：薛文浩,汤小俊,吴昊
受保护的技术使用者：江苏硕贝德微电子科技有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/9/23