三毫米波段前车防撞雷达天线设计与测试

《三毫米波段前车防撞雷达天线设计与测试》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、三毫米波段前车防撞雷达天线设计与测试摘要：根据全球汽车前视防撞雷达主流技术发展方向，研究设计了W波段前车防撞雷达天线。天线采用基片集成波导技术，在三毫米波段，本文设计的天线具有可加工制造、高性价比、低剖面的特点。同时利用现有仪器仪表搭建测试平台，该测试协调解决了三毫米波段信号的中频接收问题，降低了整机噪声系数，提高了整机灵敏度。完成了天线辐射性能的测试，测试结果与设计结果基本一致。关键词：天线、三毫米波段、前车防撞雷达1概述汽车雷达的研究始于二十世纪六十年代，早期受元器件的限制发展比较缓慢。随着集成电路的进步特别是微波单片集成电路(MicrowaveMonolit

2、hicIntegratedCircuit,MMIC)的仿真，汽车防撞系统的研究活跃起来。实现前视防撞雷达功能的技术可有多种选择，在研究过程使用过多种技术，如超声测距、激光探测定位技术、视频摄像图形识别技术、红外线成像技术、微波毫米波技术等，哪一种技术更适合主要取决于实际使用的环境情况，表1多种技术性能比较。表1汽车防撞雷达技术比较超声波红外线激光视频毫米波远距离探测能力弱一般强强强黑暗穿透能力强强强弱强全天候穿透力弱弱弱弱强灰尘、烟雾笼罩时的性能一般差差差良好气候影响小大大大小温度稳定性差一般好好好排除虚警能力低低一般一般目标鉴别能力低低一般强强波束难形成覆盖窄覆

3、盖窄好硬件成本低低一般高高信号处理成本低低一般高一般技术要求低一般一般高高毫米波雷达波束窄，天线副瓣低，频带宽，分辨率高，有利于实现成像或准成像；在大气窗口频段传播时，不受白天和黑夜的影响，受恶劣环境的影响小，具有全天候工作的特点。穿透烟雾和尘埃的能力也优于红外和光学系统，天线体积小易于安装。毫米波雷达具有诸多优点，因此成为汽车前视雷达的主流技术。目前，欧、美甚至日本的主流锁定在76~77GHz频率。我国对于汽车雷达的研究还处于起步阶段，国家还没有做出相关规定。因此，根据全球汽车前视防撞雷达主流技术发展方向，研究设计了处于三毫米波段的77GHZ前车防撞雷达天线。表

4、2当前常见车型配置的毫米波雷达性能参数德国大众ACC瑞典CelsiesTech美国EatonVORAD日本Denso英国LOWR-ANCEELEC发射频率77GHz77GHz77GHz60.5GHz77GHz雷达制式FMCWFMCWFMCWFMCWFMCW作用距离150m200m100m120m100m相对距离精度1m0.3m0.2m±0.3m0.5m相对速度±80~240km/h±360km/h0.4~180km/h近年来,毫米波高频段(60～110GHz)越来越受到研究人员的关注。由于具有极宽的频带以及一些特有的传播特性,毫米波高频段适合包括宽带无线通信,点对

5、点固定链路通信,防撞雷达以及毫米波成像等。天线作为雷达的关键部件，其性能、体积、制造成本也影响雷达的应用，表3列出了三毫米频段天线形式及对比。通过各种因素的对比，天线形式选择基片集成波导阵列形式。对于W波段基片集成平面天线,目前已有报道。如文献[1]、[2]提出了基片集成镜像波导馈电的94GHz天线线阵。表3三毫米频段天线形式及对比天线形式体积损耗加工难度加工费用基片集成波导阵列天线小中小低微带贴片阵列天线小大小低波导缝隙阵列天线小小大高反射面天线大中中高喇叭天线大小中中透镜天线大大中中基片集成波导（SubstrateIntegratedWaveguide，SIW

6、）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。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。图1基片集成波导结构图2基片集成波导天线方案设计基片集成波导本质上是一个可以屏蔽电磁场的刚性结构，可以制成由波导中行波或驻波馈电的线阵天线。通过控制缝隙在波导上的位置，可以对缝隙幅度的激励进行控制。当缝隙切

7、断波导上的电流时，波导内的电磁场便激励了缝隙，把波导内的能量耦合到自由空间。此时，缝隙可以视为接在波导上的一个阻抗或导纳元件。它的有功损耗就是向外的辐射，无功损耗就是向波导内的反射。可见基片集成波导馈电的缝隙可由其在等效电路中的等效阻抗或等效导纳来衡量。波导缝隙阵列天线形式采用谐振阵列(驻波阵)。谐振式缝隙波导阵的基本特点为：1.在天线阵中，所有缝隙都是谐振的，也就是在中心频率上，缝隙等效电路的导纳或者电抗都为零。2.波导驻波电压最大值出现在并联缝隙上，最小值出现在串联缝隙上。3.在同一波导上，毗邻的缝隙都相距半个波导波长。4.主波束垂直于天线阵的口面。为使相距半

8、个波导波长