毫米波汽车防撞雷达透镜天线-易迪拓培训.PDF

2005’全国微波毫米波会议论文集 毫米波汽车防撞雷达透镜天线 郑雪飞1陈虎1张颖1戴永胜2陶洪琦2 1．南京电子技术研究所，南京210013 2．南京理工大学，南京210094 摘要：本文介绍了一种毫米波电子扫描透镜天线系统，探讨了有关工程设 计问题。透镜馈源采用微带贴片并与电子开关集成在一块基片上，通过开关切 换实现波束快速扫描。试验结果表明天线性能良好，可用作汽车防撞雷达天线。 关键词：毫米波，透镜天线，微带天线，汽车防撞 1引言 在现代社会日益发达的交通系统中，毫米波汽车防撞雷达系统对提高交通安全、减 少交通事故、保障生命财产安全都有重要的作用。对毫米波汽车防撞雷达的研究具有极 大的现实意义和广泛的应用前景。在毫米波汽车防撞雷达天线设计方案中较先进的是接 收天线采用三波束扫描工作方式，分别对前方和左右车道进行探测以提高雷达的性能。 扫描方式主要有机械扫描、电子开关切换、频率扫描等。较为先进成熟的汽车防撞雷达 天线形式有微带贴片天线和光学透镜天线。两种天线各有优缺点：光学透镜天线馈电损 耗小、口径增益高，局限性是体积大(对35GHz系统而言)，提高工作频率是减小体积 的有效方法；微带天线具有低轮廓优点，但损耗大，成本较高。本文主要介绍一种较适 合于当前工程应用的毫米波介质透镜天线系统及其基本设计方法。 2透镜天线基本设计方法 在毫米波段，介质透镜天线应用十分广泛。透镜形状是根据几何光学中的费马原理 和斯奈尔折射定理而设计的。根据使用需要，透镜天线可以设计成多种形式。单面透镜 易于加工且透镜口面为平面，适于汽车防撞雷达要求。 单面透镜如图l所示，根据费马原理经过任一点P的光程等于沿轴线的光程，设透 Q1)，则 FP=FO+n(OQ)。若采用极坐标，坐标原点取在透镜焦点上，P点的坐标为(，．，缈)， 令FD=厂，应用波程相等的条件可得到极坐标下的透镜剖面曲线方程 (n一1)f r=—— n(CO$缈一1) 采用直角坐标系，以0点为原点，则可得直角坐标下的透镜剖面曲线方程 120 2005’全国微波毫米波会议论文集 (胛2—1)x2+2(n一1)fx一少2=0 (2) 当nl时，透镜剖面为双曲线，极限半张角为 ‰=D／2R=COS叫(1／胛) (3) 如果馈源在焦平面上偏离焦点时，波束指向将产生偏移而形成波束扫描。假设馈源 在焦平面上，比焦点高h，在小角度扫描情况下有hf，此时扫描角鼠可以由下式 近似计算 皖=sin_1(砉) (4) d r r f p1 ‘ 一 I／ I) 是 ￡／1妒 仉 Q1