毫米波雷达微带阵列天线的研究

发布时间：2017-05-24 02:10

  本文关键词：毫米波雷达微带阵列天线的研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：随着我国经济水平的飞速发展,机动车辆的数目也呈现快速的增长,随之而来的便是交通环境的恶化以及频发的交通事故。为了保障道路交通安全,车载防撞雷达应运而生。汽车防撞雷达属于自动巡航系统的一部分,能够探测驾驶环境周围的障碍物信息,以及与周边车辆保持安全的车距。本课题基于商业应用背景,就毫米波车载防撞雷达的天线系统进行了研究。本文设计了可以应用于障碍物探测的短距雷达的毫米波车载防撞雷达的天线系统。天线的工作频率为24GHz,包含了发射天线与接收天线两个部分。为了满足实际需要,发射天线与接收天线有着不同的性能指标,如增益以及辐射方向图。首先,对单个贴片单元进行设计,对矩形贴片进行了在馈线两侧开U型槽处理以扩展带宽。之后,再结合天线阵综合的理论对阵列天线进行设计。发射天线为8×6的矩形阵列,利用馈电网络实现了对阵元的不等幅馈电,从而获得了低副瓣的特性。发射天线还具有较高的增益以获得较远的工作距离。同时需要较窄的波束宽度从而避免相邻车道的干扰。接收天线包含两个结构相同独立馈电的8×2线形阵列。线性阵列可以获得较宽的波瓣宽度,从而可以获得大角度范围内的路况信息。两个接收天线接收的信号存在相差,经过后方的电路处理可以获得障碍物的角度信息。之后,在仿真软件CST Microwave Studio中建立模型并进行仿真,经过多次对模型的调整和优化,得到了符合所提出技术指标的结果。基于此仿真结果,对天线进行了实物的加工制作,并利用现有设备对天线进行了方向图的测量。测量结果与仿真结果吻合良好,证明了天线设计的可靠性。最后,为了了解所设计的阵列天线的辐射机理,对天线进行了研究。结合天线辐射原理以及阵因子理论,通过数值方法定性定量的分析了天线的辐射性能。计算结果与仿真结果、测量结果得到了较好的拟合,解释了天线具有低副瓣特性的成因。以上理论分析证明了天线设计的有效性。
【关键词】：毫米波 微带阵列天线 汽车防撞雷达 低副瓣
【学位授予单位】：哈尔滨工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TN957.2
【目录】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-9
• 第1章 绪论9-18
• 1.1 研究背景与意义9-13
• 1.2 国内外研究与发展13-16
• 1.3 本文主要研究内容16-18
• 第2章 微带阵列天线的基本理论18-38
• 2.1 引言18
• 2.2 微带天线的基本原理18-21
• 2.3 微带天线的馈电方法21-23
• 2.4 微带天线分析方法23-29
• 2.4.1 传输线模型23-25
• 2.4.2 空腔模型25-28
• 2.4.3 其他分析方法28-29
• 2.5 微带阵列天线综合29-33
• 2.5.1 N元等幅线阵29-30
• 2.5.2 N元不等幅线阵30-33
• 2.5.3 平面阵33
• 2.6 微带天线馈电网络33-37
• 2.6.1 串联馈电网络34-35
• 2.6.2 并联馈电网络35-37
• 2.7 本章小结37-38
• 第3章 24GHZ毫米波微带贴片阵列天线的设计38-61
• 3.1 引言38
• 3.2 天线性能指标38-41
• 3.3 矩形贴片单元的设计41-44
• 3.4 发射天线的设计与仿真44-47
• 3.4.1 天线结构的设计44-46
• 3.4.2 天线仿真结果46-47
• 3.5 接收天线的设计与仿真47-51
• 3.5.1 天线的设计48
• 3.5.2 天线仿真结果48-51
• 3.6 天线之间的互耦51-52
• 3.7 天线的实物制作以及测量结果52-59
• 3.7.1 天线的制作53
• 3.7.2 天线测试环境53-55
• 3.7.3 天线的测试结果55-59
• 3.8 本章小节59-61
• 第4章 微带贴片阵列天线的分析61-72
• 4.1 引言61
• 4.2 矩形贴片单元的分析61-65
• 4.3 阵列天线的分析65-71
• 4.3.1 阵列天线表面电流分析65-66
• 4.3.2 阵列天线方向图拟合66-71
• 4.4 本章小结71-72
• 结论72-73
• 参考文献73-76
• 攻读硕士学位期间发表的论文及其它成果76-78
• 致谢78

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前2条

1 王丽娜;林澍;蔡闰南;黄冠龙;张文彬;;Multiband printed monopole and dipole antenna with square-nested fractal[J];Journal of Harbin Institute of Technology;2012年06期

2 朱珂;;汽车防撞系统与毫米波雷达[J];轻型汽车技术;2003年10期

中国硕士学位论文全文数据库 前1条

1 鲍迎;小型化24GHz FMCW汽车防撞雷达[D];浙江大学;2011年

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本文编号：389601