Ghz车载雷达原理与设计大报告

其中

,r’为微带中心到长点距离。

线阵天线:最为简单的排阵方法是线阵，其馈电结构常常为串馈或并馈。如果直线阵由相同且取向一致的辐射元组成，那么由方向图乘积定理可知，其方向图就是辐射元方向图与阵因子方向图的积。微带辐射元的方向图可以通过等效磁流元的辐射场获得，即可求得微带线阵的辐射特性。

线阵的馈电方式主要为并联馈电和串联馈电。并联馈电是利用数个功率分配器，将输入功率分配到各个阵元，如图5.3所示。串联馈电是将天线阵元用微带传输线串联连接起来，如图5.4所示。与并联馈电不同的是，改变各天线元尺寸可以改变串联馈电阵各元所要求的激励振幅和相位，所以一个具有幅度或相位加权的串联阵，各天线元的尺寸一般是不相同的。

图5-3并联馈电 图5-4串联馈电 5.3天线的设计与仿真

从对发射机与接收机的要求可知，需要三副天线，，一个用于发射两个用于接收。天线工作频率为24GHz~24.5GHz，增益皆为20dB左右，根据雷达方程推算需要发射天线与接收天线的增益总和大于40dB，天线达到低副瓣的要求，主副瓣应差距15dB以上。并且由于车载雷达需要小型化，需要将天线与电路相结合，所以三副天线最终将被印刷在同一电路板上，要求天线之间有良好的隔离度，这个隔离度最好在25dB以上。

最终采用矩形微带天线来实现，体积小且方便调试。 5.3.1天线单元设计

采用如图5.5所示的天线单元，这是一个典型的矩形微带天线，由一根微带线进行馈电，方便阵列排布。

图5-7微带天线单元结构图

由于频率较高所以选用比较薄的介质基板，减小能量的损耗。本设计选用的介质基板TLF-35，其介电常数=3.5，厚度h=0.76mm。由微带天线在

模下的波导波长以及频率为

24GHz的条件下，可以求得W=4.17mm，L=2.93mm。微带线宽度D的计算与频率f0，介电常数

和馈电阻抗Z有关，这里为了后面组阵方便设计馈电阻抗Z=100Ω，所以D=0.476mm。A和B的取值没有既成公式计算，这里取A=0.6mm，B=0.7mm。仿真结果如图5.8，单个天线单元增益可达7dBm左右，满足要求。

图5-8天线单元3D方向图

对于天线阵列的馈电，预计采用一维为并馈，另一维为串馈的组合形式，节省馈电空间。计划三副天线采用同种形式，其中两路接收天线完全相同。 5.3.2接收天线设计

接收天线是一个由功分器馈电的四等分结构，其结构如图5.8所示。

图5-8发射天线结构图

仿真结果如图5.10至图5.11所示，分别表示了天线的3D方向图，E面方向图，H面方向图和驻波，可知最大增益为18dB，主副瓣差距大于15dB。

图5-10接收天线3D方向图 图5-11接收天线E面方向图 5.3.3发射天线设计

由接收天线的设计可知，接收天线的增益为18dB，为保证发射天线能够有更大的增益满足设计指标要求将组阵数目翻倍，其结构如图5.12所示。每个枝节的设定沿用上一节的尺寸标准，其馈电点在天线中心位置，功分结构延续了接收天线的尺寸参数形成了一个一分八的不等分结构，在从上到下的四个枝节，即枝节1到4上分配到的功率比1:2:2:1，每个枝节上左右对称，这个非等分结构有助于增强天线的方向性。

图5-12发射天线结构图

由图5.13图5.14可知发射天线最大增益为22dB，满足了雷达方程的计算指标，保证了车载雷达的探测距离。天线主瓣与副瓣之间差距大于15dB。

图5-13发射天线3D方向图 图5-14发射天线E面方向图

6总结

在参阅了其他文献的基础上，本文从以下五个方面对24GHz雷达进行了简要的介绍：

? 车载雷达研究背景以及发展前景 ? 车载雷达原理以及总体设计方案 ? 发射链路部分 ? 接收组件部分

? 24GHz车载雷达用天线

车载雷达系统的设计需要考虑到诸多的方面：接收发射天线、压控振荡器、功率放大器、功率分配器、滤波器、信号放大器、混频器。每一步的系统设计都应该选择合理的器件，设置好参数，并逐一仿真，才能得到较好的设计方案。

7参考文献

[1]朱巍，24GHz多普勒车载雷达射频前端关键技术研究[D]，东南大学硕士学位论文，2010. [2]赵顺，24GHzFMCW汽车防撞雷达发射机研究与应用[D]，东南大学硕士学位论文，2014. [3]尹彦超，K波段车载雷达接收机的研究与设计[D]，南京理工大学学位论文，2013.