由于其在不同天氣條件下的高精度和可靠性，汽車行業(yè)越來越依賴雷達系統(tǒng)，特別是在高級駕駛輔助系統(tǒng)（ADAS）中。傳統(tǒng)汽車雷達主要關注距離、速度和角分辨率，但隨著毫米波（mmWave）技術的發(fā)展，雷達系統(tǒng)現(xiàn)在提供了增強的能力，如目標識別和自適應波束形成。全極化雷達系統(tǒng)可以捕捉更全面的目標數(shù)據(jù)，因而受到越來越多的關注。

這些系統(tǒng)在發(fā)射端（Tx）和接收端（Rx）均采用雙正交極化。研究發(fā)現(xiàn)，圓極化（CP）比線極化（LP）更適用于汽車雷達，因為它們具備更好的交叉極化抑制能力、減少干擾，并對地面雜波有更高的抵抗力。本文將從這個方面展開,詳細講解關于汽車天線PCB的新設計,感興趣就一起看下去吧。

大多數(shù)汽車雷達系統(tǒng)在24 GHz或77 GHz頻段工作，使用的是印刷電路板（PCB）天線，但這些天線存在高介電損耗，限制了其性能。

汽車天線PCB對環(huán)境條件如溫度和濕度的敏感性帶來了可靠性問題。為了解決這些問題，本文提出使用脊狀間隙波導（RGW）技術，這是一種完全金屬結構，能夠最大限度地減少介電損耗，并更能抵抗溫度和濕度變化。

本文提出的天線系統(tǒng)基于一種新型的圓極化（CP）槽元件，該元件既充當輻射器又充當極化器。該設計高度緊湊，孔徑尺寸為0.44λ? × 0.44λ?，厚度為0.64λ?。系統(tǒng)包含四個發(fā)射通道和三個接收通道，實現(xiàn)了發(fā)射端和接收端的全CP結構，并分為四層：輻射層、饋電層、波導層和過渡層。在互耦合（MC）方面，設計采用了去耦墻和虛擬元件，實現(xiàn)了高端口隔離度（≥35 dB）。該天線系統(tǒng)特別設計為具有寬軸比（AR）視場（FoV），這對于有效的雷達目標檢測至關重要。測量結果表明，在接收端方位平面±60°和發(fā)射端±50°范圍內(nèi)，嵌入式AR均小于等于3 dB，表現(xiàn)出卓越的性能。

經(jīng)過實驗測量驗證，該天線系統(tǒng)優(yōu)化用于汽車雷達，展示了高極化純度、出色的端口隔離性和寬AR視場，使其特別適合在實際場景中檢測低雷達截面積（RCS）目標，如小型車輛或自行車。此外，該系統(tǒng)還有效減少了環(huán)境噪聲，在多樣化的操作條件下表現(xiàn)穩(wěn)健。與傳統(tǒng)雷達系統(tǒng)相比，本文開發(fā)的全極化天線系統(tǒng)在處理來自前方車輛和地面雜波的干擾方面表現(xiàn)出顯著提升，使其成為未來汽車雷達系統(tǒng)的強有力候選方案，在目標檢測和極化多樣性方面尤為重要。

PCB天線容易產(chǎn)生介電損耗問題，本設計采用了RGW技術中的金屬波導結構。最近的研究表明，RGW技術能夠在毫米波頻段有效解決介電損耗問題，同時保持緊湊的幾何結構和簡單的多層結構。本文中提出的設計經(jīng)過優(yōu)化，易于集成到汽車雷達前端，為復雜多層饋電系統(tǒng)帶來的限制提供了一個解決方案。

實驗結果顯示，測量結果與仿真結果高度一致，證明了所提設計的可靠性。系統(tǒng)通過對低RCS目標（如自行車和電動滑板車）的雷達測量進行驗證。結果表明，該系統(tǒng)在檢測小型和低剖面物體方面具有改進的能力，對環(huán)境噪聲的敏感性也較低。測量還顯示，該系統(tǒng)在76–78 GHz的頻率范圍內(nèi)保持了較高的效率，具有500 MHz的帶寬重疊，足以滿足大多數(shù)汽車雷達應用需求。此外，在受控環(huán)境下進行的雷達測量證實了所提出的全極化系統(tǒng)在檢測低RCS目標方面相較于傳統(tǒng)雷達系統(tǒng)具有顯著優(yōu)勢，并且在各種環(huán)境條件下有效運行。

本文得出結論，采用RGW技術設計的全極化天線系統(tǒng)在汽車雷達應用中展現(xiàn)出巨大的潛力。該系統(tǒng)在交叉極化抑制、互耦合抑制和環(huán)境噪聲抵抗方面表現(xiàn)出顯著改進。緊湊且低剖面的設計特別適合集成到現(xiàn)有的汽車雷達平臺中，在目標檢測和分類方面提供了更好的性能，尤其是對于低RCS目標。未來的研究可以進一步優(yōu)化制造工藝以提高性能，特別是在AR帶寬和互耦合抑制方面。此外，將系統(tǒng)能力擴展至動態(tài)環(huán)境和更復雜的雷達配置中，可能使該技術成為下一代汽車雷達系統(tǒng)的關鍵組件。

PCB廠也許將在未來生產(chǎn)中,使用這種汽車天線PCB新設計,推動汽車雷達系統(tǒng)技術的進一步發(fā)展。