毫米波汽车防撞雷达透镜天线
基于左手材料透镜的毫米波天线设计
基于左手材料透镜的毫米波天线设计赵敏;赵建平;郭瑾昭;张月;徐娟【摘要】随着当下众多电子设备、军事化装备对天线的方向性要求日益提高,加载超材料透镜的天线系统逐渐成为研究重点.毫米波天线由于体积小、重量轻、易于高度集成化,且频带宽、分辨率高、敌方难于截获、抗干扰性能强等特性,在军事上得到了广泛应用.因此,结合超材料中具有负折射率特性的左手材料,设计了能够应用在毫米波介质谐振器天线上的透镜.与介质谐振器单独工作相比,加载超材料透镜后,天线方向图的半功率波瓣宽度明显收敛,增益值也获得了有效提高,进一步验证了所提设计方案的可行性.【期刊名称】《通信技术》【年(卷),期】2019(052)004【总页数】5页(P986-990)【关键词】左手材料;毫米波;介质谐振器;负折射率;方向图收敛【作者】赵敏;赵建平;郭瑾昭;张月;徐娟【作者单位】曲阜师范大学,山东曲阜 273165;曲阜师范大学,山东曲阜 273165;曲阜师范大学,山东曲阜 273165;曲阜师范大学,山东曲阜 273165;曲阜师范大学,山东曲阜 273165【正文语种】中文【中图分类】TN920 引言毫米波是介于微波与光波之间的电磁波。
通常，毫米波频段是指30～300 GHz，对应波长为1～10 mm，因此毫米波通信系统天线尺寸相比于低频设备更小，集成度更高。
毫米波通信系统具有高跟踪和制导精度、不易受电子干扰、雷达分辨率高等特性[1]，在雷达、制导、战术和战略通信、电子对抗、遥感和辐射测量等方面得到了推广。
随着当下超材料在天线领域的广泛应用，左手材料成为研究的热点。
左手材料（Left Handed Metamaterials，LHMs）由前苏联物理学家Veselago于1958年在物质电磁学理论研究中首次提出[2]。
当介电常数ε和磁导率μ都为负值时，电磁波在其中传播时，电场矢量E、磁场矢量H以及波矢K满足左手螺旋定则，进而得到负折射率[3]，所以左手材料也称为负折射率超材料。
毫米波Rotman透镜天线制造技术
机 电产 品 开 崖 与钏 新
Ｄｅ ｖ ｅ ｌ ｏ ｐ ｍ ｅ ｎ ｔ ＆ Ｉ ｎ ｎ ｏ ｖ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｏ ｆ Ｍａ ｃ ｈ ｉ ｎ ｅ ｒ ｙ＆ Ｅ ｌ ｅ ｃ ｔ ｉ ｒ ｃ ａ ｌ Ｐ ｒ ｏ ｄ ｕ ｃ ｔ ｓ
ＶＯ Ｉ ． ２ ６． Ｎ０． ４
摘 要 ：Ｒｏ ｔ ｍａ ｎ透 镜 天 线是 某 毫米 波二 维相 控 阵 雷达 关键 部件 ， 其 波 导腔 多、 精度 高达± Ｏ ． ０ ２ ｍｍ，层壁 薄
至 ｌ ｍｍ、 空 腔 面 积 比 高 达 ７ Ｏ ％． 零 件 加 工 困难 且 焊 接 成 品 率 低 。从 优 化 天 线 工 艺 性 设 计 入 手 ，综 合 应 用 真 空 吸 附 装 夹 技 术 、 高速 铣 加 工 技 术 、 精 密 焊 接 组 装 技 术 ， 突破 微 变 形 焊 接 装 夹 技 术 ，并 通 过 优 化 数 控 加 工 程 序 和 规 范 焊 接 工 艺 流 程 ，保 证 了天 线 高精 度 加 工 和 微 变 形 精 密 焊 接 ，天 线 波 束 指 向 和 插 损 等 关 键 指 标 一 致 性 好 ． 实现 毫 米 波 ；ｌ ￣ ｏ ｔ ｍａ ｎ透 镜 天 线 ；精 密 加 工 ；精 密 焊 接 中 图 分 类 号 ：Ｔ Ｇ ６ ８ 文 献 标 识 码 ：Ａ ｄ ｏ ｉ ： １ ０ ． ３ ９ ６ ９ ／ ｉ ． ｉ ｓ ｓ ｎ ． １ ０ ０ ２ — ６ ６ ７ ３ ． ２ ０ １ ３ ． ０ ４ ． ０ ０ ７
ｔ ｈｅ ａ ｐ ｐ ｌ ｉ ｃ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｓ ｏ ｆ ｖ ａ ｃ ｕ ｕ ｍ ａ ｄ ｓ ｏ ｒ ｐｔ ｉ ｏ ｎ ｌ ｏ ａ ｄ ｅ ｄ ｃ ｈ ｐ ｔ ｅ ｃ ｈ ｎ ｏｌ ｏ ｇ ｙ ，ｈ ｉ ｇ ｈ—ｓ ｐ ｅ ｅ ｄ ｍｉ ｌ ｌ ｉ ｎ ｇ ｐ ｒ ｏ ｃ ｅ ｓ ｓ ｉ ｎｇ ｔ ｅ ｃ ｈ ｎｏ ｌ ｏ ｙ ，ａ ｇ ｎｄ ｐ ｒ ｅ ｃ ｉ ｓ ｅ ｗｅ ｌ ｄ ｉ ｎ ｇ ａ ｓ ｓ ｅ ｍｂ ｌ ｅ ｄ ｔ ｅ ｃ ｈ—
毫米波Rotman透镜天线的计算机仿真设计
[ 2ζ2 εr β
-
ζ2 sin2α（1-β） εr（βcosα-1）2
-
2（1-β） βcosα-1
-2]
（6）
c=-
4ε2r
ζ4 sin4α （βcosα-1）2
-
ζ2 sin2α εr（βcosα-1）2
- ζ2 εr
（7）
2 光程相差分析
光程相差是通过原点的中心射线和任意其他射线之间
的光程差，两条射线均是指从输入轮廓上任一点开始，穿过
文中 设 计 了一 个 Ka 波 段的 Rotman 透 镜 多波 束 天 线，它 具有 7 个波束端口，17 个阵列端口 ，能实现±27°的波束扫描 ， 且实现了透镜与天线在 CST 中的整体仿真。
β=f2 /f1，ζ=Nsinφ/（f1sinα）。 εr 为基 板 介 电常 数 ，εline 为 微带 线 等
姨εr
εr β
aw2+bw+c=0
作者简介：刘 敏（1988—），女，陕西西安人，硕士研究生。 研究方向：透镜多波束天线。
（2） （3） （4）
－83－
《电子设计工程》2013 年第 2 期
其中：
a= εline εr
[1-
（1-β）2 （βcosα-1）2
-
ζ2 εr β2
]
（5）
姨 b=
εline εr
毫米波 Rotman 透镜天线的计算机仿真设计
刘 敏， 丁 君， 郭陈江 （西北工业大学 电子信息学院， 陕西 西安 710129）
摘要： 设计了一个频率在 37 GHz 的 7 波束毫米波 Rotman 透镜多波束 天 线 。 分析 了 透 镜焦 距 的 选择 方 法 ，以实 现 最
毫米波雷达的拆卸和安装步骤
毫米波雷达的拆卸和安装步骤一、前言毫米波雷达是一种高频率的雷达系统，广泛应用于车辆自动驾驶、安防监控等领域。
在进行维修和更换时，需要进行拆卸和安装操作。
本文将详细介绍毫米波雷达的拆卸和安装步骤。
二、拆卸步骤1. 断电在进行任何拆卸操作之前，必须先断开毫米波雷达的电源。
2. 拆下保护罩毫米波雷达通常会有一个保护罩，用于保护其内部元件不受外界物体的影响。
首先需要将保护罩拆下来。
3. 拆下天线毫米波雷达的核心部件是天线，需要先将其拆下。
通常情况下，天线与设备主体通过螺丝固定在一起，需要使用螺丝刀将其拧下。
4. 拆下主板接着需要将主板从设备主体中取出。
此时需要注意主板上所有连接线和插头的位置和数量，以便在后续组装时能够正确连接。
5. 拆下其他部件除了天线和主板之外，还有可能存在其他部件需要进行拆卸。
例如电源模块、信号处理器等。
需要根据具体情况进行拆卸。
三、安装步骤1. 安装其他部件如果在拆卸过程中拆下了其他部件，需要先将其安装回去。
同样需要注意连接线和插头的位置和数量。
2. 安装主板接着需要将主板安装回设备主体中。
同样需要注意连接线和插头的位置和数量，以便能够正确连接。
3. 安装天线将天线与设备主体通过螺丝固定在一起即可。
同样需要使用螺丝刀将其拧紧。
4. 安装保护罩最后需要将保护罩安装回去，保护毫米波雷达内部元件不受外界物体的影响。
5. 通电测试所有部件都已经安装完成之后，可以通电测试毫米波雷达是否正常工作。
如果一切正常，则表示拆卸和安装操作成功完成。
四、结语以上就是毫米波雷达的拆卸和安装步骤。
在进行任何操作之前，务必要先断开电源，并根据具体情况选择正确的工具进行操作。
如果不确定如何操作，最好请专业人士进行维修或更换。
车用毫米波雷达原理
车用毫米波雷达原理
车用毫米波雷达是一种常见的车载感知技术，它可以利用毫米波信号进行距离测量、速度测量、角度估计等任务。
其原理基于电磁波在空间中的传播和反射，通过发射毫米波信号，接收相应的回波信号并进行处理，可以得到目标物体的距离、速度和角度等信息。
车用毫米波雷达的发射和接收系统通常由一个天线和一个收发器组成。
天线用于发射毫米波信号和接收回波信号，收发器则用于控制信号的发射和接收，并对接收到的信号进行放大和处理。
发射的毫米波信号在空间中传播并与目标物体相互作用，其中一部分信号会被目标物体所反射，并成为回波信号。
接收天线会接收到这些回波信号，并将其送入收发器进行处理。
处理过程一般包括信号放大、滤波、混频、解调等步骤，最终得到目标物体的距离、速度和角度等信息。
总之，车用毫米波雷达是一种通过发射毫米波信号进行距离、速度、角度测量的感知技术。
其原理基于电磁波的传播和反射，通过发射和接收系统将信号进行处理，最终得到目标物体的信息。
- 1 -。
汽车毫米波雷达天线罩材料测试
以覆盖 DC-110 GHz 的扩频系统，连接两个 W 波段喇叭天线可 以测量夹具中放置的材料样品的 S 参数，基于 S 参数和材料厚度 可以计算出材料的介电常数。测量频率范围为 75-110 GHz。
图2 雷达天线罩材料测试系统示意图
第一步，系统的校准。为了精确测量材料样品的 S 参数，从 而精确计算材料的介电常数，需要对系统进行校准，使测量端面 位于被测材料样品的两侧。Keysight N1500A 材料测试软件使用 两级校准的方法测量材料特性。第一级是喇叭天线波导端面的波 导校准，在毫米波网络分析仪的扩频头波导端面，使用网络分析 仪自带的校准向导做 W 波段的 TRL（Thru-Ref lect-Line）校准。 校准步骤是端口 1、端口 2 分别连短路件 ；端口 1、2 直连 ；端口 1、 2 连接四分之一波长延迟线。图 3 为直连步骤。
Automotive Radar Milli-Meter Radar Radome Material Testing Zhang Mingyuan，Gong Jian，Fu Jing
（The State RadioMonitoringCenter Testing Center，Beijing，100041）
并且，雷达传感器如果在天线罩被安装之前进行校准调测， 就会引入由天线罩被安装之后带来的误差。所以需要带着天线罩 对雷达整体 DoA（Direction of Arrival）及其误差进行测量以保证 角度误差在允许范围内。
毫米波雷达喇叭透镜组合设计方法
毫米波雷达喇叭透镜组合设计方法在毫米波雷达系统中，喇叭透镜组合被广泛应用于天线系统中，用于增强辐射和接收的效果。
喇叭透镜组合的设计方法对于毫米波雷达系统的性能至关重要。
本文将介绍一种毫米波雷达喇叭透镜组合的设计方法，以提高雷达系统的性能和精度。
首先，设计喇叭透镜组合的第一步是选择透镜的形状。
常见的喇叭透镜形状有圆形、抛物面和椭圆形等。
透镜的形状会影响辐射和接收的特性，因此需要根据具体的雷达系统要求来选择透镜的形状。
第二步是确定透镜的尺寸和曲率。
透镜的尺寸和曲率会影响辐射和接收的波束特性。
透镜的尺寸通常是根据雷达系统的工作频率和波束宽度来确定的。
曲率的选择则需要考虑透镜的抛物面特性和辐射的聚焦效果。
第三步是确定透镜的材料。
透镜的材料应具有良好的电磁特性和耐高温性能。
常用的透镜材料包括聚苯乙烯、聚四氟乙烯等。
材料的选择需要综合考虑透镜的电磁特性、成本和可加工性等因素。
第四步是进行透镜组合的设计。
透镜组合可以通过串联、并联或混合的方式进行。
串联的透镜组合可以实现辐射和接收的波束聚焦效果，提高系统的精度和灵敏度。
并联的透镜组合可以扩展辐射和接收的波束范围，增加雷达系统的覆盖面积。
混合的透镜组合则可以实现辐射和接收的多波束特性，提高系统的多任务处理能力。
最后，进行透镜组合的优化设计。
优化设计可以利用数值模拟和仿真方法进行。
通过调整透镜的尺寸、曲率和材料等参数，可以优化辐射和接收的性能。
优化的目标可以是最大化辐射功率、最小化接收噪声等。
综上所述，毫米波雷达喇叭透镜组合的设计方法是一个复杂的过程，需要综合考虑透镜的形状、尺寸、曲率和材料等因素。
通过合理选择和设计，可以提高雷达系统的性能和精度，满足不同应用需求。
在设计过程中，数值模拟和仿真方法的应用可以帮助工程师进行优化设计，提高设计效率和准确性。
毫米波雷达功能与组成介绍
04 毫米波雷达主要由天线、发射机、接收机和信号处理单元等部分组成。
毫米波雷达应用领域
汽车防撞系 统：用于检 测前方车辆、 行人等障碍 物，提供预 警和制动控 制
自动驾驶系 统：用于感 知周围环境， 提供实时路 况信息，辅 助车辆进行 自动驾驶
无人机：毫米波雷达在无人机领域具有广泛的应用前景， 如避障、导航、定位等。
医疗设备：毫米波雷达在医疗设备领域具有广泛的应用 前景，如生命体征监测、呼吸监测、心电图监测等。
谢谢
技术挑发 展
技术发展趋势
更高频率：提高分辨率 和探测距离
更宽带宽：提高数据传 输速率和抗干扰能力
更小体积：降低成本和 安装难度
更智能化：实现自动目 标识别和跟踪
技术挑战与突破
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信号处理：提高信 号处理能力，降低
噪声干扰
抗干扰能力：提高 抗干扰能力，确保
无人机避障： 用于检测无 人机前方障 碍物，提供 避障控制
智能安防系 统：用于监 控区域内的 人员、车辆 等目标，提 供实时报警 和追踪功能
智能家居： 用于检测室 内人员活动， 提供智能照 明、空调等 控制功能
医疗设备： 用于检测人 体生理参数， 提供实时健 康监测和预 警功能
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得到中频信号。
天线负责发射和接收 毫米波信号，是射频
前端的关键部件。
放大器负责对信号进 行放大，提高接收灵
敏度。
信号处理单元
功能：对雷达信号进行 接收、处理和传输
组成：包括天线、射频 前端、数字信号处理器 等