專利名稱：用于雙波束交通信息檢測(cè)雷達(dá)的平面陣列微波天線的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種適合于雙波束檢測(cè)雷達(dá)的平面陣列微波天線，尤其涉及了一種用于交通信號(hào)檢測(cè)雷達(dá)的平面陣列微波天線，屬于智能交通系統(tǒng)中的交通信息采集領(lǐng)域
背景技術(shù)：
實(shí)時(shí)交通信息是智能交通系統(tǒng)(ITS)的最基本的信息源之一，只有對(duì)各道路實(shí)時(shí)交通信息有了準(zhǔn)確地掌握才能有效地實(shí)施和發(fā)揮諸如交通誘導(dǎo)、紅綠燈智能控制、超速抓拍以及治安卡口之類的ITS功能，因此對(duì)交通信息的實(shí)時(shí)檢測(cè)技術(shù)是ITS技術(shù)中最核心也是最基本的技術(shù)之一。交通信息采集技術(shù)的研究已經(jīng)開(kāi)展多年。目前已有多種交通信息采集技術(shù)在實(shí)際中應(yīng)用。通過(guò)這些技術(shù)采集到的交通信息主要包括各車(chē)道的車(chē)流量、車(chē)道占有率，車(chē)速、車(chē)型、車(chē)頭時(shí)距等。最先開(kāi)始發(fā)展的是接觸式的交通信息采集技術(shù)，其主要代表是環(huán)行線圈探測(cè)。這些采集裝置都有共同特點(diǎn)，就是埋藏在路面之下，因而存在安裝維護(hù)困難(必須中斷交通、 破壞路面)、使用壽命短、維護(hù)成本高等問(wèn)題。新近發(fā)展起來(lái)的路面非接觸式交通信息采集裝置-微波雷達(dá)在很大程度上解決了這些問(wèn)題，這類裝置有著安裝維護(hù)方便(不需要中斷交通和破壞路面)、使用壽命長(zhǎng)、幾乎不受光照度、灰塵以及風(fēng)、雨、霧、雪等天氣氣候影響等優(yōu)點(diǎn)。微波雷達(dá)總是需要發(fā)射和接收天線，對(duì)于交通信息采集雷達(dá)而言，最開(kāi)始采用的是喇叭天線，該類天線的特點(diǎn)是設(shè)計(jì)制作簡(jiǎn)單、增益高，缺點(diǎn)是成本高、體積大，特別是小角度天線，角度越小體積越大，另外波束3dB增益角度存在極小值，比如線極化喇叭天線，其角度很難小于10度，除非完全沒(méi)有體積限制；隨著科技的發(fā)展，開(kāi)始采用平面陣列天線，其特點(diǎn)幾乎與喇叭天線正好相反，其成本低、體積小(二維的)，在體積一定的情況下波束角度可以比喇叭天線的小得多。因此近年來(lái)平面陣列天線在微波交通信息檢測(cè)雷達(dá)中應(yīng)用越來(lái)越廣泛。常規(guī)的平面陣列天線只產(chǎn)生一束主瓣，波束主瓣方向指向天線平面法線方向。這種天線適合于單波束微波交通信息采集雷達(dá)，也就是說(shuō)雷達(dá)只發(fā)射單一微波波束，單波束微波雷達(dá)(側(cè)向安裝)存在不少缺點(diǎn)，主要體現(xiàn)在存在車(chē)輛之間的遮擋與干擾、無(wú)法測(cè)量實(shí)時(shí)車(chē)速、無(wú)法準(zhǔn)確檢測(cè)車(chē)輛長(zhǎng)度等。如果單一雷達(dá)發(fā)射2束具有一定夾角的波束，上述問(wèn)題就基本能得到克服，這樣原來(lái)適合于單波束微波雷達(dá)的平面陣列天線就無(wú)法采用了，為此本發(fā)明提出了一種適合于雙波束微波雷達(dá)的平面陣列天線。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是要提供一種用于雙波束交通信息檢測(cè)雷達(dá)的平面陣列微波天線，該天線能同時(shí)提供2個(gè)具有一定夾角的波瓣。為了解決以上的技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明提供了一種用于交通信號(hào)檢測(cè)雷達(dá)的平面陣列微波天線，該天線采用雙側(cè)梳狀結(jié)構(gòu)，由一組20個(gè)不同形狀平面天線單元(梳齒)串聯(lián)后，
3與另一組串聯(lián)的20個(gè)平面天線單元并聯(lián)構(gòu)成，兩組串聯(lián)天線均采用中間饋電方式，將它們并聯(lián)時(shí)采用串饋方式，最終饋電點(diǎn)處于天線一側(cè)，這樣便于后續(xù)微波雷達(dá)電路的集成。兩組并聯(lián)的平面陣列天線采用不等功率分配；每組串聯(lián)的天線單元也采用不等功率分配。兩組串、并聯(lián)的平面陣列天線，能產(chǎn)生2束主波瓣，2波束主瓣方向之間有一個(gè)夾角(夾角大小根據(jù)實(shí)際使用需要確定)。本發(fā)明的優(yōu)越功效在于1)本發(fā)明天線能同時(shí)產(chǎn)生2束主波瓣，2波束主瓣方向之間有一個(gè)夾角(夾角大小根據(jù)實(shí)際使用需要確定)，因而特別適合雙波束微波交通信息采集雷達(dá)需求；2)與對(duì)稱中心饋電方式相比，本發(fā)明的中心側(cè)饋方式更有利于雷達(dá)整體結(jié)構(gòu)的布局，主要體現(xiàn)在兩方面，一是便于與雷達(dá)收發(fā)組件芯片連接，可以集成在同一襯底上以減少傳輸損耗，因?yàn)橹行酿侂娦吞炀€一定要采用底饋方式，這樣收發(fā)組件芯片與天線之間必須通過(guò)同軸探針連接，而本發(fā)明的中心側(cè)饋采用微帶方式，可以與收發(fā)組件者皆微帶相連；另外雷達(dá)收發(fā)組件布線長(zhǎng)度可以減短，既有利于減少微波輻射損耗，也有利于減小雷達(dá)橫截面積，這一優(yōu)點(diǎn)體現(xiàn)在具體布局上，


圖1為本發(fā)明提供的平面陣列微波天線平面圖；圖2為本發(fā)明平面陣列天線波束方向與法線方向示意圖；圖3為本發(fā)明平面陣列天線駐波比圖。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的描述，以闡明本發(fā)明的實(shí)質(zhì)性特點(diǎn)和顯著的進(jìn)步，但本發(fā)明決非僅局限于實(shí)施例。如圖1-圖3所示，本發(fā)明提供了一種用于交通信號(hào)檢測(cè)雷達(dá)的平面陣列微波天線，所提供的平面陣列微波天線可以產(chǎn)生所需要夾角的雙波束，從交通信息采集實(shí)際需求出發(fā)，該夾角選為10度左右較為適宜，當(dāng)所設(shè)計(jì)的雷達(dá)只需要同時(shí)檢測(cè)不超過(guò)4個(gè)車(chē)道時(shí)， 夾角可適當(dāng)寬一點(diǎn)；當(dāng)需要檢測(cè)8個(gè)車(chē)道以上時(shí)，夾角則需要適當(dāng)窄一點(diǎn)，具體大小由設(shè)計(jì)者確定。所述的天線采用介電常數(shù)為2. 2左右、厚度0. 254-0. 508mm的介質(zhì)襯底材料(如 Rogers公司產(chǎn)品5880)。該天線由一組20個(gè)平面天線單元(梳齒)串聯(lián)后，與另一組串聯(lián)的20個(gè)平面天線單元并聯(lián)構(gòu)成，兩組串、并聯(lián)的平面陣列天線采用中心側(cè)饋的方式給天線陣列饋電。兩組并聯(lián)的平面陣列天線采用不等功率分配；每組串聯(lián)的天線單元也采用不等功率分配。兩組串、并聯(lián)的平面陣列天線，將產(chǎn)生2個(gè)主波瓣，2波束主瓣方向之間有一個(gè)夾角(如圖2)。其中橫坐標(biāo)為角度，縱坐標(biāo)為天線輻射強(qiáng)度，4個(gè)標(biāo)志Hipn^m3和!114分別標(biāo)出了在不同角度方向時(shí)天線的輻射強(qiáng)度。M1表示左側(cè)輻射最大功率點(diǎn)，m2表示右側(cè)輻射最大功率點(diǎn)，這兩者之間的角度就是雙波束天線的波束主瓣之間的夾角，從圖2可以看出，設(shè)計(jì)的此款天線之間的夾角為10度；圖3為天線的端口駐波比，橫坐標(biāo)表示微波頻率，縱坐標(biāo)表示端口駐波，標(biāo)志ml的坐標(biāo)說(shuō)明在頻率24. 17GHz時(shí)該天線的駐波比為-20dB。
本發(fā)明完全滿足雙波束微波交通信息檢測(cè)雷達(dá)的需求。
權(quán)利要求
1.一種用于交通信號(hào)檢測(cè)雷達(dá)的平面陣列微波天線，其特征在于所述的天線是由一組 20個(gè)平面天線單元串聯(lián)后，與另一組串聯(lián)的20個(gè)平面天線單元并聯(lián)構(gòu)成，兩組串、并聯(lián)的平面陣列天線采用中心側(cè)饋的方式給天線陣列饋電。
2.按權(quán)利要求1所述的天線，其特征在于兩組并聯(lián)的平面陣列天線采用不等功率分配；每組串聯(lián)的天線單元也采用不等功率分配。
3.按權(quán)利要求1所述的天線，其特征在于兩組串、并聯(lián)的平面陣列天線，將產(chǎn)生2個(gè)主波瓣，2波束主瓣方向之間有一個(gè)夾角。
4.按權(quán)利要求1所述的天線，其特征在于中心側(cè)饋采用微帶方式，與收發(fā)組件微帶相連。
5.按權(quán)利要求1所述的天線，其特征在于所述的平面天線單元呈梳齒狀。
6.按權(quán)利要求3所述的天線，其特征在于2波束主瓣方向的夾角大小依實(shí)際使用需要確定，即檢測(cè)不超過(guò)4個(gè)車(chē)道時(shí)，夾角適當(dāng)寬一點(diǎn)，檢測(cè)8個(gè)車(chē)道以上時(shí)，使夾角適當(dāng)窄一點(diǎn)ο
7.按權(quán)利要求3或6所述的天線，其特征在于雙波束天線的波束主瓣之間的夾角為10度。
8.按權(quán)利要求1所述的天線，其特征在于所述的天線采用介電常數(shù)為2.2，厚度為 0. 254-0. 508mm的介質(zhì)襯底材料。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種用于雙波束交通信息檢測(cè)雷達(dá)的平面陣列微波天線，該天線由一組20個(gè)平面天線單元串聯(lián)后，與另一組串聯(lián)的20個(gè)平面天線單元并聯(lián)構(gòu)成，采用中心側(cè)饋方式對(duì)天線陣列饋電，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是一副天線能同時(shí)產(chǎn)生2個(gè)波束主瓣，2個(gè)主瓣之間具有一定夾角(即雙波束天線的波束主瓣之間的夾角)，完全符合雙波束微波交通信息采集雷達(dá)需求，中心側(cè)饋方式更有利于雷達(dá)收發(fā)組件與天線一體化集成，另外也使得雷達(dá)收發(fā)組件布線長(zhǎng)度可以減短，有利于減少微波輻射損耗，也有利于減小雷達(dá)橫截面積。
文檔編號(hào)H01Q13/08GK102157787SQ20101060071
公開(kāi)日2011年8月17日 申請(qǐng)日期2010年12月22日 優(yōu)先權(quán)日2010年12月22日
發(fā)明者余穩(wěn), 孫曉瑋, 張宙元, 方菲菲, 許鵬拓, 錢(qián)蓉 申請(qǐng)人:中國(guó)科學(xué)院上海微系統(tǒng)與信息技術(shù)研究所