基于77 GHz毫米波角雷达的天线罩优化设计方法

来源：计算力学学报杂志2024年第4期北京时间：

作者：邓舒文,彭辉,万振中,高仁璟

单位：大连理工大学 工业装备结构分析优化与CAE软件全国重点实验室, 大连 116024,大连理工大学 宁波研究院, 宁波 315016,大连理工大学 工业装备结构分析优化与CAE软件全国重点实验室, 大连 116024,大连理工大学 宁波研究院, 宁波 315016,比亚迪汽车工业有限公司, 深圳 518118,大连理工大学 工业装备结构分析优化与CAE软件全国重点实验室, 大连 116024,大连理工大学 宁波研究院, 宁波 315016

摘要：77 GHz毫米波雷达因其体积小和分辨率高等特点在无人驾驶车辆领域具有广阔的应用前景。天线罩作为毫米波雷达系统的重要组成部分,能有效防御恶劣环境对雷达系统工作性能的影响,但天线罩在保护雷达系统的同时会在雷达电磁波传播路径上引入介质,从而造成天线辐射性能的衰减。为了改善天线罩对雷达天线辐射性能的影响,本文提出了一种基于77 GHz毫米波角雷达天线罩的优化设计方法。该优化方法以遗传算法(GA)作为优化算法,运用MATLAB将GA与高频仿真软件HFSS结合,通过优化拱形天线罩横截面圆弧的圆心角和天线罩与天线的垂直间距,使雷达天线在其工作频段内具有高增益和低旁瓣的同时,增大天线3 dB方位面波束宽度,提高毫米波角雷达视场角的宽度。仿真结果表明,优化天线罩后阵列天线的3 dB方位面波束宽度增大了37°,工作带宽增大了1.04 GHz,俯仰面最大旁瓣降低了1.02 dB。分析结果表明,基于优化方法设计的天线罩能够有效增大毫米波角雷达阵列天线的视场角,拓宽该雷达天线阵列的工作频带,并降低其俯仰面最大旁瓣。77 GHz毫米波角雷达天线罩数值算例验证了该优化方法的有效性。

关键词：天线罩,毫米波角雷达天线,宽视场角,优化方法,

基金资助：国家自然科学基金(12172076);深圳市科技研究发展基金(JSGG20200102155001779)资助项目.