【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及雷达，具体涉及一种馈电功分网络、波导阵列天线和雷达系统。
技术介绍
1、在雷达行业，考虑雷达系统对物体分辨率的要求，毫米波雷达传感器能够测量物体的距离、速度和角度，并且能够应对云雨雾等恶劣环境。毫米波雷达工作在w频段(76ghz～81ghz)，其电磁波波长对应于3.8mm左右。而且长距雷达一般需要使用窄波束、低副瓣、高增益的定向天线完成对物体的识别、定位和探测，多目标检测系统中同时要求天线的工作带宽在毫米波频段设计，进一步提高雷达的信噪比。应用于车载、交通、安防、工业等雷达行业的天线需要对环境具有较强的适应性，大规模制造需要天线成本低且易于制造，尺寸小。波导阵列天线作为一种常用的窄波束，低副瓣，高增益天线得到广泛的应用，但一般带宽相对较窄，且毫米波的波导天线结构内部尺寸小，对加工的精度要求相对较高，不适用于大规模生产使用。
2、波导阵列天线一般由天线与波导阵列网络组成，现有波导阵列网络技术的实现网络功率分配的t型功分器如图1所示，其内部设置有隔片1'，起到减少输入端口反射系数大小的作用，但由于在毫米波w频段，隔片的厚度极薄，加工后容易因为温度与应力的变化发生变形，从而产生不良率，不利于大批量加工生产。
技术实现思路
1、针对目前毫米波雷达天线发展趋势，本专利技术的目的是提供一种馈电功分网络、波导阵列天线和雷达系统，馈电功分网络采用易加工生产的结构设计，保障信号稳定有效传输的同时，降低不良率，利于大批量加工生产安装，雷达系统覆盖远近两种波束探测，带宽覆盖76
2、为解决上述技术问题，本专利技术提供一种馈电功分网络，包括功分网络，所述功分网络包括相级联的多级t型功分器，前一级所述t型功分器的输出端口连接后一级所述t型功分器的输入端口，
3、所述t型功分器包括波导输入总臂、第一波导输出分臂、第二波导输出分臂和波导匹配段，所述波导输入总臂、所述第一波导输出分臂和所述第二波导输出分臂均和所述波导匹配段相接，并组成e面t型结构，所述波导输入总臂、所述第一波导输出分臂、所述第二波导输出分臂和所述波导匹配段均为矩形波导结构，所述第一波导输出分臂的末端到所述波导匹配段的窄面中心线的距离与所述第二波导输出分臂的末端到所述波导匹配段的窄面中心线的距离相等，
4、所述波导匹配段的窄面宽度大于所述波导输入总臂的窄面宽度，所述波导匹配段的高度大于所述波导输入总臂、所述第一波导输出分臂和所述第二波导输出分臂的高度。
5、本专利技术馈电功分网络中，功分网络包括多级相级联的t型功分器，t型功分器通过如上波导匹配段的设置能够解决输入端口和输出端口的功率分配时的阻抗失配问题；因为波导匹配段是一种腔体结构，其反射能够替代传统的隔片的反射效果，起到降低t型功分器输入总口的反射系数的作用，从而降低功分器的总输入口的电压驻波比；波导匹配段内部形成反射腔体a的结构形式决定其不易因温度与应力的变化发生变形，保障电磁信号稳定有效传输的同时，降低功分器制造的不良率，便于大批量加工生产安装。
6、此外，由于本专利技术馈电功分网络中t型功分器为e面t型功分器，因此，功分网络也为e面波导功分网络，在加工过程中从宽边剖开加工，由于不切断电场结构，从而基本不影响加工后成品的传输损耗，与常规h面波导功分网络相比剖开加工时带来的损耗更小。
7、可选地，所述波导输入总臂的端口为总口，所述第一波导输出分臂和所述第二波导输出分臂的端口为分口，所述波导匹配段的高度大于所述t型功分器的总口与分口的宽边尺寸，
8、所述波导匹配段的上表面与所述t型功分器的总口与分口的上表面平齐，所述波导匹配段的下表面向下突出于所述波导输入总臂、所述第一波导输出分臂和所述第二波导输出分臂的下表面，；
9、或者，所述波导匹配段的下表面与所述t型功分器的总口与分口的下表面平齐，所述波导匹配段的上表面向上突出于所述波导输入总臂、所述第一波导输出分臂和所述第二波导输出分臂的上表面；
10、或者，所述波导匹配段的上、下表面同时突出于所述波导输入总臂、所述第一波导输出分臂和所述第二波导输出分臂的上、下表面。
11、可选地，所述功分网络中，最后一级所述t型功分器为不等分功分器，除最后一级所述t型功分器外，其余各级所述t型功分器均为等分功分器，所述功分网络关于第一级所述t型功分器的所述波导输入总臂的窄面中心线对称。
12、可选地，所述馈电功分网络还包括电场垂直转向过渡结构，所述电场垂直转向过渡结构包括垂直相交的第一波导和第二波导，所述第一波导垂直连接于所述功分网络的最后一级所述t型功分器的输出端口，
13、所述第二波导的传输端面设置有第一电场转向台阶和第二电场转向台阶，所述第一电场转向台阶沿所述第一波导的波导传输方向设置，所述第二电场转向台阶沿所述第二波导的波导传输方向设置。
14、可选地，所述第一波导的至少一侧宽边在与所述第二波导的连接端具有向外凸起的第三台阶，使得所述第一波导和所述第二波导的阻抗相匹配。
15、本专利技术还提供一种波导阵列天线，包括从上至下依次堆叠设置的辐射层、耦合网络层和馈电功分网络层，所述馈电功分网络层为前述馈电功分网络，所述耦合网络层包括多个耦合子网络，所述耦合子网络包括耦合输入口和多个耦合输出口，所述耦合输入口和所述馈电功分网络层的输出端口对应耦合连接，所述辐射层包括多个矩形波导单元，所述耦合输出口和所述矩形波导单元对应耦合连接。
16、本专利技术波导阵列天线，包括前述馈电功分网络，因此具有与前述馈电功分网络相同的技术效果，在此不再赘述。
17、本专利技术还提供一种雷达系统，包括：
18、雷达天线，所述雷达天线包括接收天线，近距离发射天线和远距离发射天线，所述远距离发射天线为前述波导阵列天线，所述接收天线，所述近距离发射天线和所述远距离发射天线均为在金属基体上加工形成的金属腔体毫米波阵列天线；
19、pcb板，所述pcb板设置有多个信号传输通道，所述信号传输通道的一端具有馈电口，所述接收天线，所述近距离发射天线和所述远距离发射天线的输入端口和对应的所述馈电口相配合。
20、本专利技术雷达系统包括前述波导阵列天线，因此具有与前述波导阵列天线相同的技术效果，在此不再赘述。
21、可选地，所述金属基体面向所述pcb板的侧壁设置有多个矩形波导口，所述接收天线，所述近距离发射天线和所述远距离发射天线的输入端口和对应的所述矩形波导口导通，所述矩形波导口和对应的所述馈电口通过空气间隙波导耦合，所述空气间隙波导由电磁带隙结构包围。
22、可选地，所述金属基体包括堆叠设置的四层金属板，由上到下第一层金属板对应所述波导阵列天线的辐射层，第二层金属板对应所述波导阵列天线的耦合网络层，第三层金属板对应所述波导阵列天线的馈电功分网络层，所述矩形波导口设置于第四层金属板，所述第四层金属板还设置有本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种馈电功分网络，其特征在于，包括功分网络，所述功分网络包括相级联的多级T型功分器，前一级所述T型功分器的输出端口连接后一级所述T型功分器的输入端口，
2.根据权利要求1所述的馈电功分网络，其特征在于，所述波导输入总臂的端口为总口，所述第一波导输出分臂和所述第二波导输出分臂的端口为分口，所述波导匹配段的高度大于所述T型功分器的总口与分口的宽边尺寸，
3.根据权利要求1所述的馈电功分网络，其特征在于，所述功分网络中，最后一级所述T型功分器为不等分功分器，除最后一级所述T型功分器外，其余各级所述T型功分器均为等分功分器，所述功分网络关于第一级所述T型功分器的所述波导输入总臂的窄面中心线对称。
4.根据权利要求1所述的馈电功分网络，其特征在于，所述馈电功分网络还包括电场垂直转向过渡结构，所述电场垂直转向过渡结构包括垂直相交的第一波导和第二波导，所述第一波导垂直连接于所述功分网络的最后一级所述T型功分器的输出端口，
5.根据权利要求4所述的馈电功分网络，其特征在于，所述第一波导的至少一侧宽边在与所述第二波导的连接端具有向外凸起的第三台阶
6.一种波导阵列天线，其特征在于，包括从上至下依次堆叠设置的辐射层、耦合网络层和馈电功分网络层，所述馈电功分网络层为权利要求1-5任一项所述馈电功分网络，所述耦合网络层包括多个耦合子网络，所述耦合子网络包括耦合输入口和多个耦合输出口，所述耦合输入口和所述馈电功分网络层的输出端口对应耦合连接，所述辐射层包括多个矩形波导单元，所述耦合输出口和所述矩形波导单元对应耦合连接。
7.一种雷达系统，其特征在于，包括：
8.根据权利要求7所述的雷达系统，其特征在于，所述金属基体面向所述PCB板的侧壁设置有多个矩形波导口，所述接收天线，所述近距离发射天线和所述远距离发射天线的输入端口和对应的所述矩形波导口导通，所述矩形波导口和对应的所述馈电口通过空气间隙波导耦合，所述空气间隙波导由电磁带隙结构包围。
9.根据权利要求8所述的雷达系统，其特征在于，所述金属基体包括堆叠设置的四层金属板，由上到下第一层金属板对应所述波导阵列天线的辐射层，第二层金属板对应所述波导阵列天线的耦合网络层，第三层金属板对应所述波导阵列天线的馈电功分网络层，所述矩形波导口设置于第四层金属板，所述第四层金属板还设置有多个导通通道，所述接收天线，所述近距离发射天线和所述远距离发射天线的输入端口通过所述导通通道和对应的所述矩形波导口导通，所述电磁带隙结构一体成型于所述第四层金属板的下侧壁。
10.根据权利要求7所述的雷达系统，其特征在于，所述金属基体的辐射口面在所述接收天线和所述远距离发射天线的四周设置有扼流槽。
11.根据权利要求10所述的雷达系统，其特征在于，所述扼流槽的宽度为八分之一波长，所述扼流槽的深度为四分之一波长；
12.根据权利要求7所述的雷达系统，其特征在于，所述接收天线，所述近距离发射天线和所述远距离发射天线采用稀疏阵列布局。
13.根据权利要求7所述的雷达系统，其特征在于，所述近距离发射天线和所述远距离发射天线共用同一所述接收天线。
...【技术特征摘要】
1.一种馈电功分网络，其特征在于，包括功分网络，所述功分网络包括相级联的多级t型功分器，前一级所述t型功分器的输出端口连接后一级所述t型功分器的输入端口，
2.根据权利要求1所述的馈电功分网络，其特征在于，所述波导输入总臂的端口为总口，所述第一波导输出分臂和所述第二波导输出分臂的端口为分口，所述波导匹配段的高度大于所述t型功分器的总口与分口的宽边尺寸，
3.根据权利要求1所述的馈电功分网络，其特征在于，所述功分网络中，最后一级所述t型功分器为不等分功分器，除最后一级所述t型功分器外，其余各级所述t型功分器均为等分功分器，所述功分网络关于第一级所述t型功分器的所述波导输入总臂的窄面中心线对称。
4.根据权利要求1所述的馈电功分网络，其特征在于，所述馈电功分网络还包括电场垂直转向过渡结构，所述电场垂直转向过渡结构包括垂直相交的第一波导和第二波导，所述第一波导垂直连接于所述功分网络的最后一级所述t型功分器的输出端口，
5.根据权利要求4所述的馈电功分网络，其特征在于，所述第一波导的至少一侧宽边在与所述第二波导的连接端具有向外凸起的第三台阶，使得所述第一波导和所述第二波导的阻抗相匹配。
6.一种波导阵列天线，其特征在于，包括从上至下依次堆叠设置的辐射层、耦合网络层和馈电功分网络层，所述馈电功分网络层为权利要求1-5任一项所述馈电功分网络，所述耦合网络层包括多个耦合子网络，所述耦合子网络包括耦合输入口和多个耦合输出口，所述耦合输入口和所述馈电功分网络层的输出端口对应耦合连接，所述辐射层包括多个矩形波导单元，所述...
【专利技术属性】
技术研发人员：吴亮，陶征，王鹏立，程伟，
申请(专利权)人：南京慧尔视智能科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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