【摘 要】
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当前随着无人驾驶技术的快速发展,对车辆环境感知能力的要求越来越高。车载77GHz毫米波雷达凭借着其检测精度较高、体积小、质量轻、测量距离远、成本适中且抗干扰能力强等特点成为无人驾驶车辆的核心传感器之一。天线系统作为毫米波雷达的核心组成部分,其性能的优劣直接影响着雷达的检测能力,因此需要设计更优的天线结构以提升雷达性能。本文针对车载后向检测角雷达的特定性能需求,面向高增益宽角度的天线,在天线阵列设计
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当前随着无人驾驶技术的快速发展,对车辆环境感知能力的要求越来越高。车载77GHz毫米波雷达凭借着其检测精度较高、体积小、质量轻、测量距离远、成本适中且抗干扰能力强等特点成为无人驾驶车辆的核心传感器之一。天线系统作为毫米波雷达的核心组成部分,其性能的优劣直接影响着雷达的检测能力,因此需要设计更优的天线结构以提升雷达性能。本文针对车载后向检测角雷达的特定性能需求,面向高增益宽角度的天线,在天线阵列设计、馈电波导设计、天线阵列耦合抑制及天线罩设计等方面开展了系统的研究工作,具体研究内容如下:(1)针对车载毫米波角雷达天线高增益宽角度的性能需求,在给定设计空间内设计天线阵列。设计并优化了10阵元串联馈电微带线阵,采用了泰勒综合法,通过控制贴片宽度控制各阵元的激励幅度分布从而获得低副瓣;分析了用于给天线馈电的接地共面波导,优化确定其结构参数;设计了两发四收的天线面阵及从芯片到各天线的接地共面波导传输线。所设计天线工作频段覆盖77-78.5GHz,两发射天线的增益均大于13d Bi,方位角半功率波束宽度大于90°。(2)针对毫米波雷达天线的收发互耦影响雷达检测能力的问题,利用电磁带隙(Electromagnetic Band Gap,EBG)结构抑制天线互耦,提高收发隔离度。研究了EBG结构的互耦抑制原理,采用缝隙加载技术,提出了一种L型开槽EBG结构并分析了不同结构参数对其表面波抑制带隙的影响,加入所提出的EBG结构后,天线阵列在工作频段内的收发隔离度有一定提高,实现了一定的互耦抑制效果,天线的回波损耗及方向图未受较大影响。(3)针对车载毫米波雷达天线工作环境复杂的问题,设计雷达天线罩以保证其稳定工作。分析了常见的天线罩透波材料及结构形式,设计并优化了一种实心壁平板天线罩,该天线罩具有良好的透波性能,加入后未对辐射波束产生明显影响;对天线罩进行跌落仿真分析,结果表明所设计的天线罩在跌落后未发生明显破坏,具备良好电性能的同时也具有较好的结构强度。
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