具有锯齿结构的空气波导阵列天线的制作方法

1.本发明涉及天线装置领域，并且更具体地，涉及具有锯齿结构的空气波导阵列天线。


背景技术：

2.一些设备(例如雷达系统)使用一个或多个天线来发射和接收信号，从而可以使用信号来检测和跟踪对象。辐射方向图是天线的重要参数。辐射方向图的形状决定了天线的应用。因此，精确地控制天线的辐射图可以拓展雷达系统的应用场景，使得辐射图能够更好地适用特定应用场景。例如，一些特定场景可能需要提供能够产生窄波束宽度或者偏波束指向的雷达系统来检测特定视场内(例如，交通工具的行驶路径中)的对象。目前此类系统中能够生成期望的覆盖面较广的宽波束、聚焦性好的窄波束、或向特定方向偏斜的波束的能力有待改进。


技术实现要素：

3.本文档描述了用于具有锯齿结构的空气波导阵列天线的技术、设备和系统。本发明涉及一种天线装置，包括：弯折波导、一个或多个喇叭天线和锯齿形凸台。弯折波导围绕纵轴来回弯折，弯折波导包括：弯折的中空通道；第一表面，第一表面用于限定中空通道；以及穿过第一表面的一个或多个槽。一个或多个喇叭天线中的每一个包括：馈电波导，馈电波导的中空内芯通过弯折波导的第一表面中的槽与弯折波导的中空通道连通，使得在弯折波导的中空通道中传播的信号的至少一部分能够通过槽进入喇叭天线的馈电波导；以及开口辐射器，开口辐射器被配置为具有喇叭形状的中空腔体，中空腔体的第一端与馈电波导的中空内芯连通，中空腔体的第二端与外部环境连通，使得来自馈电波导的信号能够通过开口辐射器发射到外部环境中，其中，喇叭形状具有特定的坡度。锯齿形凸台定位在喇叭天线的两侧并沿着纵轴延伸，锯齿形凸台与纵轴垂直的截面呈锯齿状，锯齿形凸台的底边所在的面与喇叭天线的喇叭口径面共面，其中，锯齿形凸台的结构参数结合开口辐射器的坡度被配置成使得天线装置生成特定辐射场。
4.本发明内容介绍了与具有锯齿结构的空气波导阵列天线相关的简化概念，在具体实施方式和附图中进一步描述该简化概念。本发明内容并非旨在标识出要求保护的主题的必要特征，也并非旨在用于确定要求保护的主题的范围。
附图说明
5.为了进一步阐明本发明的各实施例的以上和其他优点和特征，将参考附图来呈现本发明的各实施例的更具体的描述。应当理解，这些附图可以只描绘本发明的典型实施例，因此将不被认为是对本发明所要求保护范围的限制。
6.此外，附图中示出了各个部件的主要连接关系或相对位置关系，而非所有的这些关系，并且附图中的各部件以及连接不一定按实际中的比例进行绘制。
7.参考以下附图在本文档中描述了具有锯齿结构的空气波导阵列天线的一个或多个方面的细节。贯穿附图通常使用相同的数字来引用相似的特征和部件：
8.图1示出了根据本发明的包括具有锯齿结构的空气波导阵列天线的分解的结构示意图；
9.图2a示出了根据本发明的第一实施例的具有锯齿结构的空气波导阵列天线的3d结构示意图；
10.图2b示出了根据本发明的第一实施例的具有锯齿结构的空气波导阵列天线的截面图；
11.图2c示出了根据本发明的第一实施例的具有锯齿结构的空气波导阵列天线与没有锯齿结构的空气波导阵列天线的e面辐射方向图；
12.图2d示出了根据本发明的第一实施例的具有锯齿结构的空气波导阵列天线与常规的前向应用车载雷达二元微带阵列天线的e面辐射方向图；
13.图3a示出了根据本发明的第二实施例的具有锯齿结构的空气波导阵列天线的3d结构示意图；
14.图3b示出了根据本发明的第二实施例的具有锯齿结构的空气波导阵列天线的截面图；
15.图3c示出了根据本发明的第二实施例的具有锯齿结构的空气波导阵列天线与没有锯齿结构的空气波导阵列天线的e面辐射方向图；
16.图4示出了根据本发明的包括具有锯齿结构的空气波导阵列天线的凸台的第一替代实施例；
17.图5示出了根据本发明的包括具有锯齿结构的空气波导阵列天线的凸台的第二替代实施例；
18.图6示出了根据本发明的包括具有锯齿结构的空气波导阵列天线的系统的示意图；
19.图7示出了根据本发明的用于制造具有锯齿结构的空气波导阵列天线的示例方法。
具体实施方式
20.下面的详细描述参照附图进行。附图以例示方式示出可实践所要求保护的主题的特定实施例。应当理解，以下具体实施例出于阐释的目的旨在对典型示例作出具体描述，但不应被理解成对本发明的限制；本领域技术人员在充分理解本发明精神主旨的前提下，可对所公开实施例作出适当的修改和调整，而不背离本发明所要求保护的主题的精神和范围。
21.在以下的详细描述中，阐述了众多具体细节以便提供对各个所描述的实施例的透彻理解。然而，对本领域的普通技术人员将显而易见的是，无需这些具体细节就可实践所描述的各种实施例。在其它实例中，并未对公知的结构进行详细描述以免不必要地模糊各实施例的各方面。除非另外定义，否则在本文中所使用的术语应具有与本公开所属领域的普通技术人员所通常理解的相同含义。
22.本技术的实施例是示例性的实现或示例。说明书中对“实施例”、“一个实施例”、“一些实施例”、“各种实施例”或“其他实施例”的引用意味着结合实施例描述的特定特征、构造包括在本技术的至少一些实施例中，但不必是全部实施例。“实施例”、“一个实施例”、或“一些实施例”的各种出现并不一定都指代相同的实施例。来自一个实施例的元素或方面可与另一实施例的元素或方面组合。
23.概述
24.雷达系统是许多行业(包括汽车行业)中用于获取有关周围环境的信息的重要的感测技术。一些应用场景(例如，汽车应用)可能需要提供窄波束宽度或者偏波束指向的雷达系统来检测特定视场内(例如，交通工具的行驶路径中)的对象，以实现特定场景对特定波束的要求。本发明的实施例可以通过波导馈电给喇叭阵列天线，在这种喇叭阵列天线阵轴两侧加入特定形状的凸起物以引导喇叭天线的电磁辐射，从而生成比普通波导口辐射器具有更好的方向性的更窄的波束宽度或一定程度偏移波束指向，从而满足特定场景的应用。
25.波导可以包括空气波导。替代地，波导中可以包括其他电介质。本发明的波导可以优选地包括具有中空通道的弯折矩形波导，类似方波形状的弯折可以避免阵列天线产生栅瓣。电磁波或其他类型的波可以从弯折波导的一侧开口进入波导。波导的另一端可以被配置成封闭壁。弯折波导的限定中空通道的上表面可以包括一个或多个馈电槽(或馈电开孔)。在弯折波导的上表面上可以(优选地，等间距地)连通多个喇叭天线组成线阵，电磁波或其他类型的波在弯折波导内流动通过喇叭天线向外辐射；喇叭阵列天线的阵轴两侧各有一排锯齿形的凸台，引导电磁波或其他类型的波，从而使其聚焦成窄波束或偏移波束指向，以产生特定的天线方向图。可以根据需求调节锯齿的结构参数、喇叭结构参数或两者之间的位置关系，从而改变喇叭天线辐射波束的形状，形成偏波束或聚焦成窄波束的天线方向图。
26.所描述的波导对于在汽车情境中的使用可能是特别有利的，例如，检测交通工具的行驶路径中的道路中的对象。窄波束宽度允许交通工具的雷达系统检测特定视场中的对象(例如，在交通工具的正前方)；偏波束允许交通工具的雷达系统检测特定视场中的对象(例如，在交通工具的左前、右前、左后、右后方向的区域)，以针对不同的检测场景采用不同的辐射检测场。作为一个示例而非限制，放置在交通工具前方附近的雷达系统可以使用窄波束宽度来聚焦于检测在交通工具的正前方的对象，而不是朝向交通工具的侧面定位的对象。
27.以上内容仅是所描述的具有锯齿结构的空气波导阵列天线的技术、装置以及系统的一个示例。本公开还描述了本发明的其他的示例和实现方式。
28.示例装置
29.图1示出了根据本发明的包括具有锯齿结构的空气波导阵列天线装置102。天线装置102可以包括波导103、喇叭天线104和锯齿形凸台109。
30.如上所述，波导103可以优先地是空气波导。空气波导天线由于制造和成本的原因在汽车雷达应用中是一种新的技术，但与在射频板上制造的微带或siw缝隙天线相比，它仍然具有许多优点，例如低损耗、高效率、天线阵列孔径利用率更高等。波导103可以优先地是弯折的波导。例如，波导103可以围绕纵轴106来回弯折。波导103可以包括中空通道105，其中，纵轴106或者纵轴106方向上的平行轴可以被配置成穿过中空通道105。更具体地，波导
103可以是如图1所示的具有一个或多个串接的方波形状的中空弯折波导。电磁波其他类型的波(可以统称为信号)124可以在波导103的中空通道105中传播。弯折波导103可包括金属、塑料、以及塑料和金属的组合。
31.在一个优选的实施例中，中空通道105在纵轴方向106的一端(第一端)上形成矩形开口107，并在相对端(第二端，与第一端相对)处形成封闭壁108。信号124可以通过开口107进入波导103的中空通道105，在到达封闭壁108后被封闭壁108反射，在中空通道105中再次传播而形成驻波。
32.弯折波导103可包括上表面(第一表面)110，该上表面110用于限定中空通道105。中空通道105的上表面110可以包括穿过其的一个或多个槽或开孔111。在中空波导103传播的信号(包括电磁波或其他类型的波)可以通过弯折波导103的上表面110中的一个或多个槽111离开波导103，进入阵列喇叭天线104。在一个优选的实施例中，中空波导105形成沿纵轴方向106排列的周期性方波形状，该周期性方波形状围绕纵轴106来回折叠。纵轴106或者纵轴106方向上的平行轴在纵向方向上穿过中空通道105。在更加优选的实施例中，弯折波导103由沿着纵轴106方向的多个同样的方波形状首尾相连串联而成，相邻的两个方波形状在纵轴106方向的间距小于信号的一个波长。
33.天线装置102可以包括一个或优选地包括多个喇叭天线104(阵列中的多个天线元件可以提供比使用单个天线元件所能达到的增益和方向性更高的增益和方向性)。多个喇叭天线104可以沿着纵轴106在中空波导105的上表面110排列成阵列。可以根据对波束形状的不同期望，设计喇叭天线的数量和喇叭天线的孔径。中空通道105的上表面110上的每个槽111可配置用于耦合喇叭天线104阵列中的一个喇叭天线104，以向其提供信号。阵列喇叭天线104可均匀地分布在矩形开口107和封闭壁108之间。优选地，多个喇叭天线104的形状相同。喇叭天线104的数量等于弯折波导103的完整方波形状的数量。相邻的喇叭天线104的间距等于相邻的方波形状的间距。
34.更具体地，阵列喇叭天线104的一个天线单元可以由馈电波导112及开口辐射器113组成。开口辐射器113可以被配置为喇叭形辐射腔体。馈电波导112可以具有中空内芯，该中空内芯通过弯折波导103的第一表面110中的槽111与弯折波导103的中空通道105连通，使得在弯折波导103的中空通道105中传播的电磁波其他类型的波的至少一部分能够通过槽111进入或耦合到喇叭天线104的馈电波导112。喇叭天线104的开口辐射器113被配置为具有喇叭形状的中空腔体，该中空腔体的第一端(图1所示的下端)与馈电波导112的中空内芯连通，该中空腔体的第二端(图1所示的上端)与外部环境连通，使得来自馈电波导112的电磁波其他类型的波能够通过开口辐射器113辐射到外部环境中。如图1中所示，开口辐射器113的喇叭形状可以具有特定的坡度。
35.可以根据期望的辐射图案来选择喇叭天线104的开口辐射器113的口径面114的形状。例如，口径面114可以为矩形，以形成线极化图案。口径面114可以为圆形，以形成圆形极化图案。口径面114还可以为椭圆形，以形成椭圆形极化图案。开口波导112的截面形状和耦合槽111的开孔形状可以与开口辐射器113口径面114形状相同或类似，也可相应地为矩形、圆形或椭圆形。此外，开口辐射器113的喇叭口径面114可以具有特定的尺寸，如以下结合图2a、图2b、图3a和图3b更详细描述的。
36.天线装置102还可以包括锯齿形凸台109。锯齿形凸台109可以定位在喇叭天线104
20
°
到﹢20
°
之间的增益也更大，从而有更好的方向性和更好的聚焦效果，使雷达系统能够将对应天线的辐射图聚焦在潜在感兴趣的对象所在的更窄的视场上。作为一个示例，如此设置的天线装置102-1可以设置在交通工具前方附近的雷达系统中，以使用窄波束宽度来聚焦于检测在交通工具的正前方的对象。然而，天线装置102-1可以不限于使用在交通工具中，而是可以用于需要如图2c所示的具有更好聚焦性的方向图的任何系统中。
43.图2d示出了图2a所示的具有锯齿结构的空气波导阵列天线在e面(平行辐射电场平面)的方向图与当前常见的前向应用车载雷达采用的二元微带阵列天线e面方向图的对比。作为前向雷达应用，天线装置102-1的辐射方向图比常规天线具有更宽的波束宽度，使雷达系统具有更宽的角度覆盖范围。作为一个示例，放置在交通工具前方附近的雷达系统不但可以通过聚焦来检测正前方的对象，还可以对例如侧面车道其他交通工具插入自身车道场景有着更好的目标检测能力。
44.图3a示出了根据本发明的第二实施例的具有锯齿结构的空气波导阵列天线102-2。天线102-2可以是为天线102的示例，并具有天线102的如上所述的特征。阵列喇叭天线104可以同时辐射，产生水平极化的天线方向图。相比于图2a所示的结构，图3a凸台109的截面为非等腰三角形，且阵列喇叭天线104的倾斜度以及孔径面大小也发生了变化。
45.如图3a所示，阵列喇叭天线104可均匀地分布在矩形开口107与封闭壁108之间且沿纵轴106分布。阵列喇叭天线104可设置在弯折波导的上表面110上。阵列喇叭天线104中的每个天线单元可以完全相同，即，每个天线单元的的馈电波导112及开口辐射器113完全一致，相邻两个天线单元在纵轴106方向间隔距离200，以使得天线装置102-2产生特定的方向图。在优选的实施例中，间隔距离200可以设计为小于到达中空通道105的相对端108的信号124的一个波长，以消除栅瓣的影响。阵列喇叭天线104位置可通过构建天线104模型以及优化产生期望的天线方向图。为了保证阵列喇叭天线104的每个天线单元被同相地馈电，相邻天线单元间隔距离200保持一致。
46.图3b示出了图3a所示的具有锯齿结构的空气波导阵列天线102-2在垂直于纵轴106平面201上的切面图，该切面图穿过阵列喇叭天线104中某个天线单元的开口辐射器113的口径面114的与纵轴106平行的边的中点。如图3b所示，切面上的相关结构参数如下：口径面114在平面201上的口径边长302，口径面114左侧边缘(第一端点)距离锯齿形凸台109切面三角形的顶点在底边投影点的距离303，三角形顶点到底边的垂线距离304，三角形顶点在底边的投影点与三角形另外两个顶点的距离305和306、开口辐射器113的坡度。可以调整以上结构参数的一项或多项来实现期望的辐射方向图。例如，可以构建天线的模型，并改变以上结构参数中的一项或多项的具体数值来优化天线的模型，以产生期望的辐射图。开口辐射器113左右两侧锯齿形凸台109的形状和结构参数可以一致或不一致，优选地一致，以实现更准确的控制。
47.图3c示出了图3a所示的具有锯齿结构的空气波导阵列天线在e面(平行辐射电场平面)的方向图与没有锯齿结构情况下天线在e面的方向图的对比。其中，图3a所示的具有锯齿结构的空气波导阵列天线102-2的锯齿形凸台109在切面201的截面为左侧斜边比右侧斜边短的非等腰三角形，该三角形的顶点形成为倒角，且开口辐射器113坡度基本为垂直的90
°
。
48.如图3b所示的锯齿形凸台109的特定设置结合开口辐射器113具有的特定坡度(垂
直的90
°
)可以改变阵列喇叭天线104的辐射，如图3c所示，其辐射方向图波束指向发生偏转，例如图3c所示的从虚线所指示的0
°
偏转到实线所指示的约-25
°
方向上，并且在-25
°
方向上的增益更大，从而使雷达装置能够将对应天线的辐射图聚焦在潜在感兴趣的对象所在的视场方位上。作为一个示例，放置在交通工具四角位置附近的雷达系统可以使用此种让波束指向偏转的天线，以更好地聚焦于交通工具自身相邻车道上的目标。然而，天线装置102-2可以不限于使用在交通工具中，而是可以用于需要如图3c所示的指向偏转的方向图的任何系统中。
49.出于示例性目的，示出了如图2a和图3a的两个天线装置示例，然而可以理解的是，基于本发明的构思，可以通过设计锯齿形凸台109的结构参数、其与口径面114边缘的距离、喇叭形开口辐射器113的结构参数(包括坡度)中的一项或多项，来得到期望的其他形状的天线辐射方向图。
50.示例凸台
51.图4示出了根据本发明的包括具有锯齿结构的空气波导阵列天线的凸台109的第一替代实施例。凸台109可以是如图4所示的削尖的梯形。削尖的梯形的上底长度可以较小，与下底的长度差异较大。梯形可以是等腰梯形或非等腰梯形。当凸台109是削尖的梯形时，影响天线102的辐射方向图的因素可以包括以下各项中的一项或多项：凸台109的结构参数，包括削尖的梯形的上底长度407和下底长度(405+406)、削尖的梯形的高404、削尖的梯形的第一斜边的倾斜度和第二斜边的倾斜度(其中，第一倾斜度可以用距离405和高度404来表征，第二倾斜度可以用距离406和高度404来表征，距离405是上底的中点a在下底上的投影b与顶点c的距离，距离406是上底的中点a在下底上的投影b与顶点d的距离)，削尖的梯形的上底的中心点a在下底的投影点b与喇叭口径面114的第一端点的距离403，开口辐射器113的坡度，口径面114的口径大小402、形状。可以调整以上结构参数的一项或多项来实现期望的辐射方向图。开口辐射器113左右两侧锯齿形凸台109的形状可以一致或不一致，优选地一致。削尖的梯形的顶点可以形成倒角。优选地，削尖的梯形不在底面的角被配置成边缘倒角。进一步优选地，边缘倒角的圆角半径不超过削尖的梯形的最小边长的30％。
52.图5示出了根据本发明的包括具有锯齿结构的空气波导阵列天线的凸台109的第二替代实施例。凸台109可以是如图5所示的矩形。当凸台109是矩形时，影响天线102的辐射方向图的因素可以包括以下各项中的一项或多项：凸台109的结构参数，包括所述矩形的高度504、所述矩形的长度505，矩形底边的中点b’与喇叭口径面114的第一端点的距离503，开口辐射器113的坡度，口径面114的口径大小502、形状。可以调整以上结构参数的一项或多项来实现期望的辐射方向图。开口辐射器113左右两侧锯齿形凸台109的形状可以一致或不一致，优选地一致。矩形的顶点可以形成倒角。优选地，矩形不在底面的角被配置成边缘倒角。进一步优选地，边缘倒角的圆角半径不超过矩形的最小边长的30％。
53.出于示例的目的，结合图4和图5描述了凸台109的替代实施例。然而，可以构想更多凸台的截面形状。可以通过调整具有特定截面形状的凸台109的参数、凸台109与开口辐射器113的位置、口径面114的口径边长或形状、开口辐射器113的坡度等一项或多项来获得期望的辐射方向图。
54.示例系统
55.图6示出了根据本发明的包括具有锯齿结构的空气波导阵列天线的系统100的示
意图。
56.系统100可以包括如上所述的天线装置102(包括102-1或102-2)。天线装置102可以包括弯折波导103、喇叭天线104以及锯齿形凸台109。系统还可以包括控制电路130。控制电路130可以被配置用于经由天线装置102发射或接收信号，例如系统100可以经由控制电路130控制天线102从空气捕获信号传入波导103，或者可以经由控制电路130控制天线102将传入波导103中的信号发射到外部。设备130还可以配置用于处理信号以执行功能。
57.系统100可为雷达系统、超声系统或被配置用于接收信号的其他系统。系统100可以是但不限于交通工具(诸如，自动驾驶汽车)的一部分。系统100的部分可被集成到印刷电路板或者衬底上。
58.示例方法
59.图7描绘了根据本发明的可用于制造具有锯齿结构的空气波导阵列天线的示例方法700。方法700被示出为以(但不必限于)所示出或描述的操作的次序或组合被执行的一组操作702至706。进一步，可以重复、组合或重组操作702至706中的任何操作以提供其他方法。在以下讨论的各部分中，可以参考以上详述的实体，仅出于示例对它们作出参考。本发明的技术不限于由一个实体或多个实体执行。
60.在702处，形成具有锯齿结构的空气波导阵列天线，例如具有锯齿结构的空气波导阵列天线102、102-1或102-2。具有锯齿结构的空气波导阵列天线可以包括弯折波导103、阵列喇叭天线104、锯齿形凸台109。弯折波导103、阵列喇叭天线104、锯齿形凸台109可以被打印、冲压、蚀刻、切割、机械加工、铸造、模制或以某种其他方式形成。在不影响天线性能的情况下，可将天线分成若干部分加工，再通过外部紧固件或内部紧固件加以固定。紧固件可以包括但不限于塑料紧固件、金属紧固件或双侧粘合剂。粘合剂可以包括但不限于电介质、环氧树脂、胶水或双面胶带等。替代地，可将天线的各部分一体成型地制造。加工公差不应大于
±
1％。此外，在本发明的优选实施例中，所有边缘倒角(若有的话)的圆角半径不应超过最小边长的30％。
61.在704处，具有锯齿结构的阵列天线可以被集成至系统中，例如，图6的系统100中。系统100可以包括例如雷达系统。系统100可以应用于交通工具中，但不限于交通工具。
62.在706处，可以经由具有锯齿结构的阵列天线发送或接收电磁信号。例如可以经由控制电路130控制天线102从空气捕获电磁信号传入波导103，或者可以经由控制电路130控制天线102将传入波导103中的电磁信号发射到外部。
63.以上描述了具有锯齿结构的空气波导阵列的技术、装置和系统的一些具体实施例。应当理解，本说明书中对位置、方位的描述(例如，上、下、左、右等)是结合附图中的实施例进行的，并因此是一种相对的位置描述。在设备、装置的放置方向相反或不同于图示的方向的实施例中，这些位置描述可以相应地变化。
64.在不背离本发明的精神和主旨的情况下，本领域技术人员可对以上具体描述的实施例作出适当修改和调整。因此，旨在使所要求保护的主题不仅限于所公开的特定示例，这些要求保护的主题也可包括落在所附权利要求书及其等效物范围内的所有实现。
65.以下提供了本发明的一些示例：
66.示例1.一种天线装置，包括：
67.弯折波导，所述弯折波导围绕纵轴来回弯折，所述弯折波导包括：
68.弯折的中空通道；
69.第一表面，所述第一表面用于限定所述中空通道；以及
70.穿过所述第一表面的一个或多个槽；
71.一个或多个喇叭天线，所述一个或多个喇叭天线中的每一个包括：
72.馈电波导，所述馈电波导的中空内芯通过所述弯折波导的所述第一表面中的槽与所述弯折波导的中空通道连通，使得在所述弯折波导的中空通道中传播的信号的至少一部分能够通过所述槽进入所述喇叭天线的馈电波导；以及
73.开口辐射器，所述开口辐射器被配置为具有喇叭形状的中空腔体，所述中空腔体的第一端与所述馈电波导的中空内芯连通，所述中空腔体的第二端与外部环境连通，使得来自所述馈电波导的信号能够通过所述开口辐射器发射到所述外部环境中，其中，所述喇叭形状具有特定的坡度；以及
74.锯齿形凸台，所述锯齿形凸台定位在所述喇叭天线的两侧并沿着所述纵轴延伸，所述锯齿形凸台与所述纵轴垂直的截面呈锯齿状，所述锯齿形凸台的底边所在的面与所述喇叭天线的喇叭口径面共面，其中，所述锯齿形凸台的结构参数结合所述开口辐射器的所述坡度被配置成使得所述天线装置生成特定辐射场。
75.示例2.如示例1所述的天线装置，其中，所述锯齿形凸台的所述截面的形状包括三角形、削尖的梯形或矩形中的一项。
76.示例3.如以上示例中任一项所述的天线装置，其中，
77.当所述锯齿形凸台的所述截面的形状为三角形时，所述锯齿形凸台的结构参数包括：
78.所述三角形的第一顶点到底边的垂线距离；
79.所述三角形的第一顶点在所述底边的投影点与所述三角形的第二顶点的距离；和/或
80.所述三角形的第一顶点在所述底边的投影点与所述三角形的第三顶点的距离，
81.当所述锯齿形凸台的所述截面的形状为削尖的梯形时，所述锯齿形凸台的结构参数包括：
82.所述削尖的梯形的上底和下底的长度；
83.所述削尖的梯形的高；和/或
84.所述削尖的梯形的第一斜边的倾斜度和第二斜边的倾斜度，
85.当所述锯齿形凸台的所述截面的形状为矩形时，所述锯齿形凸台的结构参数包括：
86.所述矩形的高度；和/或
87.所述矩形的长度。
88.示例4.如以上示例中任一项所述的天线装置，其中，所述锯齿形凸台与所述喇叭天线的喇叭口径面的相对位置和/或所述喇叭口径面的大小被配置用于改变所述天线装置的辐射场，其中所述锯齿形凸台与所述喇叭形口径面的相对位置包括：
89.所述三角形的第一顶点在底边上的投影点与所述喇叭口径面的第一端点的距离；
90.所述削尖的梯形的上底的中心点在下底的投影点与所述喇叭口径面的第一端点的距离；或者
91.所述矩形的下底边的中心点与所述喇叭口径面的第一端点的距离。
92.示例5.如以上示例中任一项所述的天线装置，其中，所述锯齿形凸台不在底面的角被配置成边缘倒角，所述边缘倒角的圆角半径不超过所述锯齿形凸台的截面的最小边长的30％。
93.示例6.如以上示例中任一项所述的天线装置，其中，所述中空通道被配置成包括：
94.在第一端处在所述纵轴方向上的矩形开口；
95.在第二端处的封闭壁，其中所述第二端与所述第一端相对；以及
96.方波形状，所述方波形状围绕所述纵轴来回弯折。
97.示例7.如以上示例中任一项所述的天线装置，其中，所述喇叭天线的喇叭口径面、所述馈电波导的沿与所述喇叭口径面平行的面的截面和所述弯折波导的所述槽的形状相同，包括矩形、椭圆形或圆形中的任一种。
98.示例8.如以上示例中任一项所述的天线装置，其中，所述弯折波导的中空通道和所述喇叭天线的内部空间填充空气，以实现空气波导的阵列天线，并且所述弯折波导、所述喇叭天线和所述锯齿形凸台包括：
99.金属材质，或
100.表层镀有金属的塑料材质。
101.示例9.如以上示例中任一项所述的天线装置，其特征在于所述弯折波导由沿着所述纵轴方向的多个同样的所述方波形状首尾相连串联而成，相邻的两个方波形状在所述纵轴方向的间距小于所述信号的一个波长。
102.示例10.如以上示例中任一项所述的天线装置，其中，所述多个喇叭天线形状相同，所述喇叭天线的数量等于完整的方波形状的数量，相邻的喇叭天线的间距等于相邻的方波形状的间距。
103.示例11.一种系统，包括：
104.如示例1-10中任一项所述的天线装置；以及
105.控制电路，所示例述控制电路被配置用于经由所述天线装置发射或接收信号。
106.示例12.如示例11所述的系统，其中，所述系统被配置用于交通工具。

技术特征：
1.一种天线装置，包括：弯折波导，所述弯折波导围绕纵轴来回弯折，所述弯折波导包括：弯折的中空通道；第一表面，所述第一表面用于限定所述中空通道；以及穿过所述第一表面的一个或多个槽；一个或多个喇叭天线，所述一个或多个喇叭天线中的每一个包括：馈电波导，所述馈电波导的中空内芯通过所述弯折波导的所述第一表面中的槽与所述弯折波导的中空通道连通，使得在所述弯折波导的中空通道中传播的信号的至少一部分能够通过所述槽进入所述喇叭天线的馈电波导；以及开口辐射器，所述开口辐射器被配置为具有喇叭形状的中空腔体，所述中空腔体的第一端与所述馈电波导的中空内芯连通，所述中空腔体的第二端与外部环境连通，使得来自所述馈电波导的信号能够通过所述开口辐射器发射到所述外部环境中，其中，所述喇叭形状具有特定的坡度；以及锯齿形凸台，所述锯齿形凸台定位在所述喇叭天线的两侧并沿着所述纵轴延伸，所述锯齿形凸台与所述纵轴垂直的截面呈锯齿状，所述锯齿形凸台的底边所在的面与所述喇叭天线的喇叭口径面共面，其中，所述锯齿形凸台的结构参数结合所述开口辐射器的所述坡度被配置成使得所述天线装置生成特定辐射场。2.如权利要求1所述的天线装置，其中，所述锯齿形凸台的所述截面的形状包括三角形、削尖的梯形或矩形中的一项。3.如权利要求2所述的天线装置，其中，当所述锯齿形凸台的所述截面的形状为三角形时，所述锯齿形凸台的结构参数包括：所述三角形的第一顶点到底边的垂线距离；所述三角形的第一顶点在所述底边的投影点与所述三角形的第二顶点的距离；和/或所述三角形的第一顶点在所述底边的投影点与所述三角形的第三顶点的距离，当所述锯齿形凸台的所述截面的形状为削尖的梯形时，所述锯齿形凸台的结构参数包括：所述削尖的梯形的上底的长度和下底的长度；所述削尖的梯形的高；和/或所述削尖的梯形的第一斜边的倾斜度和第二斜边的倾斜度，当所述锯齿形凸台的所述截面的形状为矩形时，所述锯齿形凸台的结构参数包括：所述矩形的高度；和/或所述矩形的长度。4.如权利要求2所述的天线装置，其中，所述锯齿形凸台与所述喇叭天线的喇叭口径面的相对位置和/或所述喇叭口径面的大小被配置用于改变所述天线装置的辐射场，其中所述锯齿形凸台与所述喇叭形口径面的相对位置包括：所述三角形的第一顶点在底边上的投影点与所述喇叭口径面的第一端点的距离；所述削尖的梯形的上底的中心点在下底的投影点与所述喇叭口径面的第一端点的距离；或者所述矩形的下底边的中心点与所述喇叭口径面的第一端点的距离。
5.如权利要求2所述的天线装置，其中，所述锯齿形凸台不在底面的角被配置成边缘倒角，所述边缘倒角的圆角半径不超过所述锯齿形凸台的截面的最小边长的30％。6.如权利要求1-5中任一项所述的天线装置，其中，所述中空通道被配置成包括：在第一端处在所述纵轴方向上的矩形开口；在第二端处的封闭壁，其中所述第二端与所述第一端相对；以及方波形状，所述方波形状围绕所述纵轴来回弯折。7.如权利要求1-5中任一项所述的天线装置，其中，所述喇叭天线的喇叭口径面、所述馈电波导的沿与所述喇叭口径面平行的面的截面和所述弯折波导的所述槽的形状相同，包括矩形、椭圆形或圆形中的任一种。8.如权利要求1-5中任一项所述的天线装置，其中，所述弯折波导的中空通道和所述喇叭天线的内部空间填充空气，以实现空气波导的阵列天线，并且所述弯折波导、所述喇叭天线和所述锯齿形凸台包括：金属材质，或表层镀有金属的塑料材质。9.如权利要求6所述的天线装置，其中，所述弯折波导由沿着所述纵轴方向的多个同样的所述方波形状首尾相连串联而成，相邻的两个方波形状在所述纵轴方向的间距小于所述信号的一个波长。10.如权利要求9所述的天线装置，其中，所述多个喇叭天线形状相同，所述喇叭天线的数量等于完整的方波形状的数量，相邻的喇叭天线的间距等于相邻的方波形状的间距。11.一种系统，包括：如权利要求1-10中任一项所述的天线装置；以及控制电路，所述控制电路被配置用于经由所述天线装置发射或接收信号。12.如权利要求11所述的系统，其中，所述系统被配置用于交通工具。

技术总结
本发明涉及具有锯齿结构的空气波导阵列天线。一种天线装置包括：弯折波导，弯折波导围绕纵轴来回弯折；一个或多个喇叭天线，每一个包括喇叭天线包括馈电波导和开口辐射器，馈电波导的中空内芯通过弯折波导的第一表面中的槽与弯折波导的中空通道连通，开口辐射器具有喇叭形状的中空腔体，中空腔体的第一端与馈电波导的中空内芯连通，中空腔体的第二端与外部环境连通，其中，喇叭形状具有特定的坡度；以及锯齿形凸台，定位在喇叭天线的两侧并沿着纵轴延伸，锯齿形凸台与纵轴垂直的截面呈锯齿状，锯齿形凸台的底边所在的面与喇叭天线的喇叭口径面共面，其中，锯齿形凸台的结构参数结合开口辐射器的坡度被配置成使得天线装置生成特定辐射场。特定辐射场。特定辐射场。


技术研发人员：张宁 彭新平 王鹤 宋佳
受保护的技术使用者：安波福电子(苏州)有限公司
技术研发日：2023.07.03
技术公布日：2023/8/16