用于馈给短壁开槽波导阵列的波束形成网络

摘要

一种用于馈给短壁开槽波导阵列的波束形成网络的示例性方法，该波束形成网络可包括六个波束形成网络输出，其中每个波束形成网络输出连接到一组波导输入中的一个。此外，波束形成网络可包括分配器的级联组，其设置为将来自波束形成网络输入的电磁能分到六个相位调整部分。该级联可包括：级联的第一级，配置为将来自波束形成网络输入的电磁能分到两个第一级波束形成波导中；第二级，配置为将来自两个第一级波束形成波导的每一个的电磁能分到两个相应的第二级波束形成波导中；以及级联的第三级，配置为将来自两个相应第二级波束形成波导之一的电磁能分到两个相应第三级波束形成波导中。

权利要求

1.一种雷达系统，包括：

六个辐射波导，所述辐射波导设置在波导层中，每一个辐射波导具有辐射波导输入，其中每个辐射波导具有彼此辐射波导相等的高度和宽度，其中该辐射波导排列在由该辐射波导的该宽度的中心和该辐射波导的长度限定的平面上，并且其中每个辐射波导连接到设置在辐射层中的至少一个辐射元件；以及波束形成网络，该波束形成网络设置在该波导层中，其中该波束形成网络包括：波束形成网络输入，

六个波束形成网络输出，其中每个波束形成网络输出连接到该辐射波导输入之一，六个相位调整部分，其中该相位调整部分的每一个连接到六个级联输出的相应一个，分配器的级联组，该分配器的级联组被配置为分开从该波束形成网络输入到该六个相位调整部分的电磁能，其中该级联包括：该级联的第一级，所述第一级配置为将来自该波束形成网络输入的该电磁能分到两个第一级波束形成波导中，该级联的第二级，所述第二级配置为将来自两个第一级波束形成波导的每一个的电磁能分到用于每个相应的第一级波束形成波导的两个相应的第二级波束形成波导中，其中用于每个相应的第一级波束形成波导的两个相应的第二级波束形成波导中的一个连接到该相位调整部分中的一个，以及该级联的第三级，所述第三级配置为将来自用于每个相应第一级波束形成波导的两个相应第二级波束形成波导中的一个的电磁能分到用于每个相应第二级波束形成波导的两个相应第三级波束形成波导中，其中该第三级波束形成波导的每一个连接到该相位调整部分的相应一个。

2.根据权利要求1所述的雷达系统，其中所述级联的第一级配置为在该两个第一级波束形成波导之间均匀地分开功率。

3.根据权利要求1所述的雷达系统，其中该六个波导的每个辐射波导具有预定的振幅锥度因数，并且其中该波束形成网络配置为将电磁信号提供到相应辐射波导的辐射波导输入，所述电磁信号的振幅与相应的辐射波导的相关振幅锥度因数成比例。

4.根据权利要求1所述的雷达系统，其中该分配器的级联组包括反应元件。

5.根据权利要求1所述的雷达系统，其中该分配器的级联组包括每一个具有匹配负荷的混合体。

6.根据权利要求1所述的雷达系统，其中该波束形成波导的每一个具有等于该辐射波导的宽度的宽度。

7.根据权利要求1所述的雷达系统，其中该六个波导的每个辐射波导具有由对应相位调整部分的长度限定的预定的相移。

8.根据权利要求1所述的雷达系统，其中每个辐射元件：

包括由相应的倾斜或弯曲路径限定的相应的槽，并且

具有大于波导的高度的有效长度，其中该有效长度沿着各槽的相应的倾斜或弯曲路径测量。

9.根据权利要求1所述的雷达系统，其中该辐射元件配置为在约77千兆赫(GHz)下运行，并且传播毫米(mm)电磁波。

10.一种辐射电磁能的方法，包括：

由波束形成网络输入接收电磁能；

用分配器的级联组分开所接收的电磁能以形成耦合到六个相位调整部分中的六个电磁能量流，其中所述分开包括：将来自该波束形成网络输入的该电磁能由该级联的第一级分到两个第一级波束形成波导中，将来自两个第一级波束形成波导的每一个的电磁能由该级联的第二级分到用于每个相应第一级波束形成波导的两个相应第二级波束形成波导中，其中用于每个相应第一级波束形成波导的两个相应第二级波束形成波导中的一个连接到该相位调整部分中的一个，以及将来自用于每个相应第一级波束形成波导的两个相应第二级波束形成波导之一的电磁能由该级联的第三级分到用于每个相应第二级波束形成波导的两个相应第三级波束形成波导中，其中该第三级波束形成波导的每一个连接到该相位调整部分的相应一个；

由该六个相位调整部分调整该六个电磁能量流的每一个的相位以形成六个相位调整的电磁能量流；

将该六个相位调整的电磁能量流的每一个耦合到位于波导层中的六个辐射波导的相应辐射波导中，其中每个辐射波导连接到位于辐射层中的至少一个辐射元件；以及对于每个辐射波导，由辐射元件辐射该相位调整的电磁能量流的至少一部分。

11.根据权利要求10所述的方法，还包括由该级联的第一级在该两个第一级波束形成波导之间均匀地分开功率。

12.根据权利要求10所述的方法，其中该六个波导的每个辐射波导具有预定的振幅锥度系数，并且还包括将电磁信号提供到相应的辐射波导的辐射波导输入，该电磁信号的振幅与相应的辐射波导的相关振幅锥度因数成比例。

13.根据权利要求10所述的方法，其中该分配器的级联组包括反应元件。

14.根据权利要求10所述的方法，其中该分配器的级联组包括每一个具有匹配负荷的混合体。

15.根据权利要求10所述的方法，其中该波束形成波导的每一个具有等于该辐射波导的宽度的宽度。

16.根据权利要求10所述的方法，其中该六个波导的每个辐射波导具有由对应相位调整部分的长度限定的预定的相移。

17.根据权利要求10所述的方法，其中每个辐射元件：

包括由相应倾斜或弯曲路径限定的相应的槽，并且

具有大于波导的高度的有效长度，其中该有效长度沿着各槽的相应倾斜或弯曲路径测量。

18.根据权利要求10所述的方法，其中该电磁能具有约77千兆赫(GHz)的频率。

19.一种设置在波导层中的波束形成网络，包括：

波束形成网络输入,

六个波束形成网络输出，其中每个波束形成网络输出连接到一组波导的相应波导输入，分配器的级联组，该分配器的级联组连接到六个相位调整部分，其中该级联配置为将来自该波束形成网络输入的电磁能根据预定的锥形轮廓分配到该六个相位调整部分，其中该级联包括：该级联的第一级，其配置为将来自该波束形成网络输入的电磁能大致均匀地分到两个第一级波束形成波导中，该级联的第二级，其配置为将来自两个第一级波束形成波导的每一个的电磁能分到用于每个相应第一级波束形成波导的两个相应第二级波束形成波导中，其中用于每个相应第一级波束形成波导的两个相应第二级波束形成波导中的一个连接到该相位调整部分在的一个，以及该级联的第三级，其配置为将来自用于每个相应第一级波束形成波导的两个相应第二级波束形成波导中的一个的电磁能分到用于每个相应第二级波束形成波导的两个相应第三级波束形成波导中，其中该第三级波束形成波导的每一个连接到该相位调整部分的相应一个；并且其中每个相位调整部分具有相应的长度，其提供用于每个波长的相应相位偏移。

20.根据权利要求19所述的波束形成网络，其中该波束形成网络配置为在约77千兆赫(GHz)下运行。

说明书

用于馈给短壁开槽波导阵列的波束形成网络

背景技术

[0001] 除非这里另有表示，这部分中描述的材料对本申请的权利要求而言不是现有技术，并且不因包括在这部分中而承认是现有技术。

[0002] 无线电定位(RADAR，雷达)系统可用于通过发射无线电信号且检测返回的反射信号而主动估算到环境特征的距离。到无线电反射特征的距离可根据发射和接收之间的时间延迟决定。雷达系统可发射频率随着时间变化的信号，例如具有随时间变化的频率斜坡的信号，并且然后关联发射信号和反射信号之间频率差与范围估计。某些系统也可根据接收的反射信号中的多普勒频移估算反射物体的相对运动。

[0003] 定向天线可用于信号的传输和/或接收以将每个范围估计与承载体关联。更普遍地，定向天线也可用于将辐射的能量聚焦在关注的给定视野上。结合测量的距离和定向信息允许绘制周围环境。例如，雷达传感器可因此由自主车辆控制系统使用以避开由传感器信息指示的障碍物。

[0004] 某些示例性汽车雷达系统可配置为在77千兆赫(GHz)的电磁波频率下运行，这对应于毫米(mm)波电磁波长(例如，3.9mm，77GHz)。这些雷达系统可使用天线，天线可将辐射能量聚焦成紧束，以便能使雷达系统以高精度测量环境，例如在自主车辆周围的环境。这样的天线可紧凑的(典型地具有矩形的形成因素)、高效的(即具有很小的77GHz能量损耗在天线中发热或返回到发射器电子装置中)以及低成本和容易制造(即具有这些天线的雷达系统可以大批量制造)。

发明内容

[0005] 在第一方面中，本申请公开了涉及雷达系统的实施例。雷达系统可包括设置在波导层中的六个辐射波导。每个辐射波导可具有辐射波导输入。另外，每个辐射波导可具有与其他辐射波导相等的高度和宽度。辐射波导可排列在由辐射波导的宽度中心和辐射波导的长度限定的平面上。此外，每个辐射波导连接到设置在辐射层中的至少一个辐射元件。雷达系统还可包括设置在波导层中的波束形成网络。波束形成网络可包括波束形成网络输入。另外，波束形成网络可包括六个波束形成网络输出，其中每个波束形成网络输出连接到辐射波导输入之一。此外，波束形成网络可包括六个相位调整部分。相位调整部分的每一个可连接六个级联输出的相应一个。再次，波束形成网络可包括分配器的级联组，其配置为将来自波束形成网络输入的电磁能分到六个相位调整部分。级联可包括级联的第一级，其配置为将来自波束形成网络输入的电磁能分到两个第一级波束形成波导中。级联还可包括级联的第二级，其配置为将来自两个第一级波束形成波导的每一个的电磁能分到用于每个相应的第一级波束形成波导的两个相应第二级波束形成波导中。用于每个相应的第一级波束形成波导的两个第二级波束形成波导之一可连接到相位调整部分之一。级联还可包括级联的第三级，其配置为将来自用于每个相应第一级波束形成波导的两个相应第二级波束形成波导中的一个的电磁能分到用于每个相应第二级波束形成波导的两个相应第三级波束形成波导中。第三级波束形成波导的每一个可连接到相位调整部分的相应一个。

[0006] 在另一个方面中，本申请描述了辐射电磁能的方法。该方法包括由波束形成网络输入接收电磁能。该方法还包括用分配器的级联组分开接收的电磁能以形成耦合到六个相位调整部分中的六个分开的电磁能量流。分开包括将来自波束形成网络输入的电磁能由级联的第一级分到在两个第一级波束形成波导中。分开还包括将来自两个第一级波束形成波导的每一个的电磁能由级联的第二级分到用于每个相应第一级波束形成波导的两个相应第二级波束形成波导中，其中用于每个相应第一级波束形成波导的两个相应第二级波束形成波导之一连接到相位调整部分之一。分开还包括将来自用于每个相应第一级波束形成波导的两个相应第二级波束形成波导之一的电磁能由级联的第三级分到用于每个相应第二级波束形成波导的两个相应第三级波束形成波导中，其中第三级波束形成波导的每一个连接到相位调整部分的相应一个。该方法还包括由六个相位调整部分调整六个电磁能量流的每一个的相位以形成六个相位调整的电磁能量流。该方法另外包括连接六个相位调整的电磁能量流的每一个在位于波导层中的六个辐射波导的各辐射波导中，其中每个辐射波导连接到位于辐射层中的至少一个辐射元件。该方法还包括对于每个辐射波导，由辐射元件辐射相位调整的电磁能量流的至少一部分。

[0007] 在又一个方面中，本申请描述了位于波导层中的波束形成网络。波束形成网络包括波束形成网络输入。另外，波束形成网络包括六个波束形成网络输出，其中每个波束形成网络输出连接到一组波导的相应波导输入。波束形成网络还包括连接到六个相位调整部分的分配器级联组，其中每个级联组为根据预定的锥度轮廓将来自波束形成网络输入的电磁能分配到六个相位调整部分。级联可包括级联的第一级，配置为将来自波束形成网络输入的电磁能大致均匀地分在两个第一级波束形成波导中。级联还可包括级联的第二级，配置为将来自两个第一级波束形成波导的每一个的电磁能分到用于每个相应第一级波束形成波导的两个相应第二级波束形成波导中，其中用于每个相应第一级波束形成波导的两个相应第二级波束形成波导之一连接到相位调整部分之一。而且，级联还可包括级联的第三级，配置为将来自用于每个相应第一级波束形成波导的两个相应第二级波束形成波导之一的电磁能分在用于每个相应第二级波束形成波导的两个相应第三级波束形成波导中，其中第三级波束形成波导的每一个连接到相位调整部分的相应一个。另外，每个相位调整部分具有对每个波导提供相应相差的相应长度。

[0008] 在另一方面中，本申请描述了辐射电磁能的设备。该设备包括接收电磁能的手段。该设备还包括将接收的电磁能分开的手段以形成六个分开的电磁能量流。分开的手段包括将来自接收手段的电磁能分到两个第一级波束形成波导中。分开的手段还包括将来自两个第一级波束形成波导的每一个的电磁能分到用于每个相应第一级波束形成波导的两个相应第二级波束形成波导中，其中用于每个相应第一级波束形成波导的两个相应第二级波束形成波导之一连接到用于相位调整的手段中的一个。用于分开的手段还包括将来自用于每个相应第一级波束形成波导的两个相应第二级波束形成波导之一的电磁能分到用于每个相应第二级波束形成波导的两个相应第三级波束形成波导中，其中第三级波束形成波导的每一个连接到用于相位调整的手段中的一个。该方法还包括用于六个辐射电磁能量流的每一个的相位调整手段以形成六个相位调整的电磁能量流。该方法另外包括将六个相位调整的电磁能量流的每一个耦合到位于波导层的六个辐射波导的各辐射波导中的手段，其中每个辐射波导连接到位于辐射层中的用于辐射的至少一个手段。该方法还包括对于每个辐射波导，用于辐射相位调整的电磁能量流的至少一部分的手段。

[0009] 前面的发明内容仅为说明性的，而不意味着以任何方式的限制。除了上面描述的说明性方面、实施例和特征，进一步的方面、实施例和特征参考附图和下面的详细描述将变得明显易懂。

附图说明

[0010] 图1示出了波导上的辐射槽的示例。

[0011] 图2示出了具有十个辐射Z状槽的示例性波导。

[0012] 图3示出了具有六个辐射波导的示例性雷达系统。

[0013] 图4示出了具有六个辐射波导和波导馈给系统的示例性雷达系统。

[0014] 图5示出了根据示例性实施例的示例性系统的波分通道的网络。

[0015] 图6示出了根据示例性实施例的图5的波分通道网络的选择性示意图。

[0016] 图7是具有示例性波导天线的辐射电池能量的示例性方法。

[0017] 图8示出了示例性波导设备的一部分的分解图。

具体实施方式

[0018] 在下面的详细描述中，介绍形成其一部分的附图。在附图中，类似的附图标记典型地表示类似的部件，除非上下文另有表示。详细描述、附图和权利要求中描述的示例性实施例不意味着限制。其它的实施例也可采用，并且其它的变化也可进行，而不脱离这里给出的主题事项的范围。容易理解，本公开的各方面，如这里通常描述的，并且示出在附图中，可以以广泛种类的不同配置中设置、替代、结合、分开和设计，所有这些都明确地在此予以预期。

[0019] 下面的详细描述涉及用于馈给短壁开槽波导阵列的波束形成网络的设备和方法，例如，用于发毫米电磁波信号的汽车的、高频(例如，77GHz)雷达天线。实际上，波导和波导天线可以以各种方式制造。例如，对于印刷波导传输线(PWTL)天线，导电粘合剂薄膜可用于将各层PWTL天线粘合在一起。然而，这样天线的性能可能不是最佳的，因为天线的辐射效率和增益很大程度上取决于导电粘合剂层的导电性及其对准和层叠次数。另外，这样的波导的性能可能低于最佳的，因为PWTL结构可能将传输损耗引入波导中。

[0020] 为此，焊接(或者金属对金属的熔接)可提供金属层之间更好的粘合，例如铝片金属层(用铜镀)粘合到铜箔/片。在其它示例中，金属片可粘合到其他金属片而不是箔。另外，在某些示例中，在粘合金属层前，各种结构可产生在各金属层中。在粘合后，各种结构可形成波导单元，例如用于自主车辆的波导单元。

[0021] 在一个示例中，底层可具有端口特征。端口特征可使电磁能(例如电磁波)进入波导单元。端口特征可允许电磁能从信号产生单元耦合到波导单元中，用于传输在波导单元周围的环境中(或者在连接波导单元的车辆周围)。另外，端口可使波导单元内的电磁能耦合到波导单元之外。例如，当波导单元接收电磁能时，它可将电磁能耦合到端口之外到达处理的电子装置。因此，端口可用作波导单元和操作波导单元的信号产生和/或处理电子装置之间的网关。

[0022] 中间层可连接到底层和顶层二者。中间层可称为波导层。中间层可在其中具有至少一个波导。波导的宽度可相对于中间层的厚度测量(例如，中间层中波导的最大宽度可等于中间层的厚度)。此外，波导的高度可在平行于其中各层彼此粘合的平面的方向上测量。另外，在某些示例中，波导的宽度大于波导的高度。波导层中的波导可实现几个功能，例如电磁能的导引、接合和分离。

[0023] 在一个示例中，中间层可从底层中的端口接收电磁能。中间层中的波导可将电磁能分开，并且将电磁能导引到位于顶层中的至少一个辐射结构。在另一个示例中，中间层可从顶层中的至少一个辐射结构接收电磁能。中间层中的波导可接合电磁能且将电磁能导引到底层中定位的端口。

[0024] 顶层可包括至少一个辐射结构。辐射结构可蚀刻、切割或另外设置在粘合到中间层的金属片上。辐射结构可配置为实现两个功能的至少一个。第一，辐射结构可配置为将在波导内传播的电磁能辐射到自由空间(即辐射结构将波导中引导的能量转换为在自由空间中传播的辐射的能量)。第二，辐射结构可配置为接收在自由空间中传播的电磁能，并且将接收的能量导引到波导中(即辐射结构将来自自由空间的能量转换成在波导中传播的引导能量)。

[0025] 在某些实施例中，辐射结构可采取辐射槽的形式。辐射槽可具有长度尺寸。长度尺寸可对应于槽运行的共振频率。槽的共振频率可等于或基本上接近于波导中电磁能的频率。例如，槽的长度可在波导中电磁能的大致一半波长上共振。在某些示例中，槽的共振长度可大于波导的高度。如果槽比波导长，则能量可能不正确地耦合到槽，因为槽的有效长度是波导内的能量可耦合的槽长度(即槽对波导打开的部分)。因此，电磁能可不从槽辐射。然而，在某些示例中，槽可以以槽的总长度等于共振长度的方式成型，但是槽仍配合在波导的高度内。这些形状可为Z、S、7或类似的形状(例如，形状的总长度是总的槽有效长度，形状的弯曲允许在更小的空间中更长的槽)。因此，槽可功能类似于比波导的高度长的槽，而仍在所希望的辐射频率上共振。

[0026] 在波导单元制造的一个示例中，设置在每个层上的结构可在各层粘合在一起前放置、切割、蚀刻或铣削。因此，在每一个进行机械加工时，元件的位置可非常精确地设置在每个层上。当底层粘合到中间层时，端口可直接设置在波导部分之下。因此，整个端口可对中间层中的波导打开。另外，顶层的辐射元件可以以整个辐射元件可直接位于波导部分之上的方式定位。因此，整个辐射元件可对中间层中的波导打开。

[0027] 图1-4示出了其中可实施用于短壁波导辐射的折叠辐射槽的示例性设备的示例性波导和雷达系统。

[0028] 现在参见图，图1示出了波导单元100中波导102上辐射槽(104、106a、106b)的示例。应理解，波导单元100给出波导102上辐射槽(104、106a、106b)的一个可能的配置。

[0029] 还应理解，这样天线的给定应用可决定辐射槽(104、106a、106b)和波导102二者的尺寸和大小。例如，如上所述，某些示例性雷达系统可配置为在77GHz的电磁波频率下操作，其对应于3.9毫米的电磁波长。在该频率下，通过方法100制造的设备的信道、端口等可为适合于77GHz频率的给定尺寸。其它的示例性天线和天线应用也是可能的。

[0030] 波导单元100的波导102具有高度H和宽度W。如图1所示，波导的高度在Y方向上延伸，并且宽度在Z方向上延伸。波导的高度和宽度二者可根据用于波导102操作的频率选择。例如，当以77GHz操作波导102时，波导102可构造为具有高度H和宽度W以允许77GHz波的传播。电磁波可在X方向上传播通过波导。在某些示例中，波导可具有标准大小，例如WR-12或WR-10。WR-12波导可支持60GHz(5mm波长)和90GHz(3.33mm波长)之间的电磁波传播。另外，WR-12波导可具有约3.1mm乘1.55mm的内部尺寸。WR-10波导可支持75GHz(4mm波长)和
110GHz(2.727mm波长)之间的电磁波的传播。另外，WR-12波导可具有约2.54mm乘1.27mm的内部尺寸。WR-12和WR-10波导的尺寸仅给出示例。其它的尺寸也是可能的。

[0031] 波导102可进一步配置为辐射传播通过波导的电磁能。辐射槽(104、106a、106b)，如图1所示，可设置在波导102的表面上。另外，如图1所示，辐射槽(104、106a、106b)可主要设置在具有高度H尺寸的波导102的侧面上。此外，辐射槽(104、106a、106b)可配置为在Z方向上辐射电磁能。

[0032] 线性槽104可为传统的波导辐射槽。线性槽104可在与槽的长度方向相同的方向上具有偏振。线性槽104在Y方向上测量的长度尺寸可大致为传播通过波导的电磁能波长的一半。在77Ghz，线性槽104的长度尺寸可大致为1.95mm以使线性槽共振。如图1所示，线性槽104的长度尺寸可大于波导102的高度H。因此，线性槽104可能太长而不恰好配合在波导具有高度H尺寸的侧面上。线性槽104可在波导102的顶部和底部上连续。另外，线性槽104的旋转可相对于波导的方位调整。通过旋转线性槽104，线性槽104的阻抗以及辐射的偏振和强度可调整。

[0033] 另外，线性槽104的宽度尺寸可在X方向上测量。通常，波导的宽度可变化为调整线性槽104的带宽。在很多实施例中，线性槽104的宽度可为传播通过波导的电磁能波长的大约10％。在77Ghz，线性槽104的宽度可为约0.39mm。然而，线性槽104的宽度在各种实施例中可制作为更宽或更窄。

[0034] 然而，在某些情况下，波导102在波导具有高度H尺寸的侧面之外的任何一侧上具有槽可能是不实际或不可能的。例如，某些制造工艺可在各层中产生波导结构。各层仅引起波导的一侧暴露到自由空间。在产生各层时，各波导的顶部和底部可不暴露到自由空间。因此，延伸到波导的顶部和底部的辐射槽可不完全暴露到自由空间，并且因此可能在某些波导配置中没有正确工作。因此，在某些实施例中，折叠槽106a和106b可用于从波导内部辐射电磁能。

[0035] 波导可包括各种尺寸的槽，例如折叠槽106a和106b，以便辐射电磁能。例如，折叠槽106a和106b可在半波长大小的槽不能配合在波导侧面的情形中用在波导上。折叠槽106a和106b的每一个可具有相关的长度和尺寸。折叠槽106a和106b通过折叠槽中的曲线或弯曲测量的总长度可大致等于波中电磁能波长的一半。因此，在相同的操作频率上，折叠槽106a和106b与线性槽104可具有大致相同的总长度。如图1所示，折叠槽106a和106b为Z状槽，因为每一个成型为类似于字母Z。在各种实施例中，其它的形状也可使用。例如，S状槽和7状槽二者也可使用(其中槽成型为类似于后面命名的字母或数字)。

[0036] 折叠槽106a和106b的每一个也可具有旋转。类似于如上所述，折叠槽106a和106b的旋转可相对于波导的方位调整。通过旋转折叠槽106a和106b，折叠槽106a和106b的阻抗以及辐射的偏振可得到调整。辐射强度也可由这样的旋转变化，这可用于振幅锥度排列为降低旁瓣电平(SLL)。SLL将相对于阵列结构进一步讨论。

[0037] 图2示出了波导单元200中具有10个辐射Z状槽(204a-204j)的示例性波导202。由于电磁能从波导202向下传播，电磁能的一部分可耦合进波导202上辐射Z状槽(204a-204j)的一个或多个中。因此，波导202上辐射Z状槽(204a-204j)的每一个可配置为辐射电磁信号(在Z方向上)。在某些情况下，辐射Z状槽(204a-204j)的每一个可具有相关的阻抗。各辐射Z状槽(204a-204j)的每一个的阻抗可为各槽的尺寸和各槽的旋转二者的函数。各槽的每一个的阻抗可决定各辐射Z状槽的每一个的耦合系数。耦合系数决定了由各Z状槽辐射的电磁能从波导202向下传播的百分比。

[0038] 在某些实施例中，辐射Z状槽(204a-204j)可根据锥形轮廓配置有旋转。锥形轮廓可规定每个辐射Z状槽(204a-204j)的给定的耦合系数。另外，锥形轮廓可选择为辐射具有所希望束宽度的波束。例如，在图2所示的一个实施例中，为了获得锥形轮廓，辐射Z状槽(204a-204j)的每一个可具有相关的旋转。每个辐射Z状槽(204a-204j)的旋转可引起每个槽的阻抗不同，并且因此引起每个辐射Z状槽(204a-204j)的耦合系数对应于锥形轮廓。波导202的辐射Z状槽204a-204j的锥形轮廓以及其它波导的其它辐射Z状槽的锥形轮廓可控制包括这样波导组的天线阵列的波束宽度。锥形轮廓还可用于控制辐射的SLL。当阵列辐射电磁能时，能量通常辐射在主波束和旁瓣中。典型地，旁瓣是来自阵列的不希望的副作用。因此，锥形轮廓可选择为从阵列最小化或减小SLL(即在旁瓣中辐射的能量)。

[0039] 图3示出了具有六个辐射波导304a-304f的示例性雷达系统300。六个辐射波导304a-304f的每一个可具有辐射Z状槽306a-306f。六个辐射波导304a-304f的每一个可类似于有关图2描述的波导202。在某些实施例中，每一个含有辐射槽的波导组可看作天线阵列。
天线阵列的六个辐射波导304a-304f的配置可基于所希望的辐射图案和雷达系统300的制造工艺二者。雷达系统300的辐射图案的两个分量包括波束宽度以及波束角度。例如，与图2讨论的类似，辐射波导304a-304f的每一个的辐射Z状槽306a-306f的锥形轮廓可控制天线阵列的波束宽度。雷达系统300的波束宽度可对应于天线平面(例如，X-Y平面)的角度，雷达系统的辐射能量的主要部分定向在天线平面之上。

[0040] 图4示出了具有六个辐射波导404a-404f和波导馈给系统402的示例性雷达系统400。六个辐射波导404a-404f可类似于图3的六个辐射波导304a-304f。在某些实施例中，波导馈给系统402可配置为在输入端口410接收电磁信号，并且在六个辐射波导404a-404f之间分开电磁信号。因此，辐射波导404a-404f的每一个的每个辐射Z状槽406a-406f辐射的信号可在X方向上传播通过波导馈给系统。在各种实施例中，波导馈给系统402可具有与图4所示不同的形状或配置。根据波导馈给系统402的形状和配置，可调整辐射信号的各种参数。
例如，辐射波束的方向和波束宽度二者可根据波导馈给系统402的形状和配置调整。

[0041] 如图4所示，波导系统400可将进入波导输入410的功率分成六个辐射波导404a-404f。为了将来自一个输入的功率分成6个输出，波导系统可采用三级级联系统。级联的第一级(在平面408a和408b之间)可配置为将来自波导输入410的电磁能分到两个第一级波束形成波导412a和412b中。波导系统400可具有级联的第二级(在平面408b和408c之间)，可配置为将来自两个第一级波束形成波导412a和412b的每一个的电磁能分到用于每个相应第一级波束形成波导的两个相应第二级波束形成波导414a-414d中，其中用于每个相应第一级波束形成波导的两个相应第二级波束形成波导414b和414c之一连接到相位调整部分之一(如图6所示)。波导系统400也可具有级联的第三级(在平面408c和408d之间)，配置为将来自用于每个相应第一级波束形成波导的两个相应第二级波束形成波导414a和414d之一的电磁能分到用于每个相应第二级波束形成波导的两个相应第三级波束形成波导416a-
416d中，其中第三级波束形成波导的每一个连接到相位调整部分之一(如图6所示)。在某些实施例中，如图6所示的相位调整部分可设置在平面408d。

[0042] 图5示出了根据示例性实施例的示例性波导的波分通道500的网络，并且图6示出了根据示例性实施例的波分通道600的网络的替代图。

[0043] 在某些实施例中，波分通道500的网络(例如，如上所述的波束形成网络)可采取如图5所示的功率分配器的树的形式。图5的顶半部分的每个功率分配器(PD1-PD5)可以以与图5的底半部分中所示的示例PD1类似的方式构成。能量可通过输入波导通道进入天线，并且在每个功率分配器分成(分离)较小的能量部分，功率分配器例如为功率分配器502，并且可通过后续的功率分配器多次分开，从而将相应量的能量馈给在波辐射通道的每一个中(如图所示的能量A-F)。在给定的功率分配器分开的能量的量可由功率分配比控制(即在分流后多少能量进入一个通道504中相对多少能量进入另一个通道506中)。给定的功率分配比可根据对应的功率分配器的尺寸调整。通过改变功率分配器的几何形状，可控制功率分配比。例如，功率分配器(如图所示的PD1)的长度、宽度、分开距离和其它参数可调整为实现所希望的功率分配比。

[0044] 此外，每个功率分配器和相关的功率分配比可设计/计算，以便在波辐射通道实现所希望的功率锥度。在此情况下，天线可设计有泰勒窗口(例如，辐射波纹在边缘下降(radiation ripples drop off at edges))或其它窗口，以使天线的远场辐射图案的旁瓣可很低。作为示例，功率分配器的功率分配比可设置为使能量部分A、B、C、D、E和F分别为能量的约3.2％、15.1％、31.7％、31.7％、15.1％、3.2％。其它的示例性功率分流也是可能的。

[0045] 在示例内，在两个通道504、506之间分开能量的技术可为使用通道结构(即“四个端口的分线耦合器”)，例如如图5的底部所示。在一个示例中，这样的技术和结构设计可包括在通道端部的终结器508，如图5所示(也如图6中的608所示)，其中射频吸收材料的小楔子可定位成吸收通过通道向后返回到终结器508的能量。在另一个示例中，波导结构的特征可为具有匹配负荷的混合耦合器。匹配负荷可在波导中吸收某些电磁能。

[0046] 在进一步示例中，波导结构可特征为功率分割段，其包括不吸收电磁能的反应元件。相反，波导可包括能使电磁能以微小功率损耗分开的反应元件。例如，与图4所示类似的波导可用反应元件构成。通过反应部件的不同变化，可分开功率而不必具有大量的电磁能吸收。因此，因为反应部件可用在某些示例中而不是能量吸收元件，所以波导结构可更加节能。

[0047] 图6示出了根据示例性实施例的图5的波分通道网络的替代图。图6的波导600示出了有关图5描述的各种元件的示例性代表。例如，波导600配置为接收信号输入，并且根据功率分配器的功率分配比输出六个相位调整的电磁能量流。六个相位调整的电磁能量流可为图6的A、B、C、D、E和F。另外，图6示出了六个不同的功率分配器，其一个标示为602。图6的功率分配器以与图5的PD1-PD5类似的方式设置。此外，图6的特征为终结器608在通道的端部。图6的终结器608可类似于图5的终结器508。另外，与终结器608类似的终结器可设置在六个波导通道的每一个的一端。在某些进一步的示例中，与终结器608类似的终结器也可具有其它的位置。终结器(或负荷)可设置在连接到各波导的端口之外。在其它示例中，端口可进一步向下设置，电磁能量流可为A、B、C、D、E和F。与终结器608类似的终结器(或负荷)的其它可能的位置也可与本波导一起使用。

[0048] 如前面所讨论，辐射波束的方向和波束宽度二者可根据波导馈给系统的形状和配置调整。如有关5所讨论，功率锥度可决定由连接到波导系统的辐射元件辐射的波束参数。波束的传输角度可通过在图6的六个相位调整的电磁能量流A、B、C、D、E和F之间改变相位而控制。图6的特征还在于由平面604和平面606限定的相位调整部分。如图6所示，平面604和
606为了讨论的便利而示出为示例。

[0049] 在一个示例中，对于六个各自的波导的每一个，平面606和606之间的距离决定了各波导的相位偏移(phase offset)。在一个示例中，平面604可对应于图4的平面408d。因此，如果平面604和606平行，则每个波导可具有相同的相位偏移。在某些示例中，当每个波导具有相同的相位偏移时，连接到波导系统的辐射元件可在宽边方向上传输辐射波束。在其它示例中，平面604和606可不平行。因此，通过变化平面604和606之间的角度，可调整辐射元件的波束传输角。

[0050] 此外，相位调整也可用集总(lumped)或准集总、倒相部分实现。集总或准集总、倒相部分可通过采用测量的波导长度给出180度的倒相。集总或准集总、倒相部分还可以以连贯方式进行相位调整以允许波导装置的更简单的制造，并且还能使波导用具体的形状因数设计。

[0051] 图7是用于馈给短壁开槽波导阵列的波束形成网络的示例性方法。尽管以前后顺序示出了方块700-708，但是这些方块也可平行执行，和/或以与这里描述的不同的顺序执行。在这，各种方块可结合成更少的方块，分成另外的方块，和/或根据所希望的实施方案去除。

[0052] 在某些实施例中，波导天线的某些形状和尺寸可更好地方便制造，尽管有关已知或未知的其他的形状、尺寸和方法可以等同甚至更加便利地实施。制造波导天线的各部分的各种形状和尺寸，如，形成在天线中的波导通道的部分，包括与这里描述的那些不同的形状和尺寸，也是可能的。

[0053] 而且，图7的方法的各方面可参考图1-4和图8进行描述，其中图8示出了示例性波导设备800的一部分的分解图。

[0054] 在方块700，方法包括通过波导层中的波导传播电磁能。另外，方块700还可包括由波束形成网络输入接收电磁能。在一个示例中，由波束形成网络输入接收电磁能可通过底层中的端口实现，并且将电磁能从端口耦合到波导中。

[0055] 图8中示出了示例性波导层802，其与形成在波导层中的波导804的一部分一起示出。图8以截面图的方式示出了示例性波导设备800(即图8的示意图是似乎与示例性波导设备800被迎面看)。在示例内，形成在波导层中的一个或多个波导通道可以是导引波导通道，其配置为在波进入波导天线后将电磁波(即，毫米电磁波)导引到各辐射槽，各辐射槽例如为上面描述的Z状槽。形成在波导层中的这些和/或其它波导通道可具有各种形状和尺寸，例如有关图1的波导102描述的尺寸。作为示例，根据上面描述的内部尺寸，波导通道的一个或多个部分可为约2.54mm乘约1.27mm，其中波导层602的厚度为约2.54mm。

[0056] 此外，底层814可包括输入端口822，配置为接收进入波导设备800的电磁波，其然后可通过一个或多个波导通道804传播且辐射到辐射元件820之外。尽管输入端口822示出为在辐射元件820正下方，但是应理解，在某些实施例中，输入端口822还可设置为相对于辐射元件820设置在底层814中其他位置，而不设置为在辐射元件正下方。另外，在某些实施例中，输入端口822可实际用作输出端口以允许电磁能离开波导804。

[0057] 反过来参见图7，在方块702，方法包括将接收的电磁能用分配器的级联组分开以形成六个电磁能量流。分开可用级联分配器的三级组实现。第一级可配置为将来自波束形成网络输入的电磁能分到两个第一级波束形成波导(例如图4的第一级波导412a和412b)中。级联的第二级可配置为将来自两个第一级波束形成波导的每一个的电磁能分到用于每个相应第一级波束形成波导的两个相应第二级波束形成波导(图4的波导414a-414d)中，其中用于每个相应第一级波束形成波导的两个相应第二级波束形成波导(图4的波导414b和414c)之一连接到相位调整部分之一。级联的第三级配置为将来自用于每个相应第一级波束形成波导的两个相应第二级波束形成波导(图4的波导414a和414d)之一的电磁能分到用于每个相应第二级波束形成波导的两个相应第三级波束形成波导(图4的416a-416d)中，其中第三级波束形成波导的每一个连接到相位调整部分的相应一个。

[0058] 在方块704，方法包括由六个相位调整部分调整六个电磁能量流的每一个的相位以形成六个相位调整的电磁能量流。如图6所示，每个电池能量流的相位可根据相应波导的相位调整部分的长度调整。通过加长波导，电磁波将进一步传播在波导中，提供相位偏移。相反，通过缩短波导，电磁波在波导中传播更短的距离，提供相位偏移。因此，每个波导可具有在相位调整部分中的相关加长或缩短，以便提供相位偏移。在波导组之间的相位偏移可调整由与波导相关的天线传输的波束的传输角。

[0059] 在方块706，方法包括将六个相位调整的电磁能量流的每一个耦合到设置在波导层中的六个辐射波导的各辐射波导中，其中每个辐射波导连接到设置在辐射层中的至少一个辐射元件。如图4所示，辐射波导404a-404f的每一个可包括至少一个辐射元件406a-406f。来自波导(A-F of图6)的相位调整部分的输出可连接在辐射波导404a-404f中。因此，每个辐射波导可接收电磁能，该电磁能已经(i)对相位调整和(ii)具有施加的功率锥度因数。

[0060] 在方块708，方法包括对于每个辐射波导，由辐射元件辐射相位调整的电磁能量流的至少一部分。作为示例，如图8所示，顶层812可包括至少一个辐射结构820。辐射结构820可蚀刻、切割或以其他方式设置在粘合到中间层802的金属片上。辐射结构820可配置为将从波导804内侧耦合的电磁能辐射到自由空间中(即辐射结构将波导804中引导的能量转换成自由空间中非引导的能量传播)。

[0061] 在某些实施例中，一个或多个波导通道的至少一部分可形成在辐射层和底部金属层的至少一个中。例如，一个或多个波导通道的第一部分可形成在辐射金属层中，而一个或多个波导通道的第二部分和第三部分可分别形成在波导层和底部金属层中，其中第二和第三部分可相同或可不相同。在这样的实施例中，在辐射时，波导层和底层连接在一起，各层可连接在一起以使第二和/或第三层的一个或多个波导通道的部分基本上与第一金属层的一个或多个波导的第一部分对齐，因此在可配置为传播电磁波(例如，毫米电磁波)的波导式天线中形成一个或多个波导通道。在该示例中，波导的宽度可大于波导层的宽度，因为波导的一部分也可设置在辐射层和/或底层中。

[0062] 在其它实施例中，一个或多个波导通道可直接形成在波导金属层中。在这样的其它实施例中，辐射层和底部金属层可包括其它元件，其它元件可配置为便利电磁波的辐射。例如，如图6所示，辐射金属层可包括辐射元件820，例如包括槽的辐射元件，槽配置为将诸如毫米电磁波的电磁波辐射到波导设备800之外。槽可具有相对于一个或多个波导通道的尺寸的旋转方向。例如，槽可为Z状槽或其它类型的槽。

[0063] 应理解，各种工艺，包括但不限于上面描述的那些，可能涉及辐射、波导、底部和/或另外的层。还应理解，这里描述的设置方案仅为示例的目的。这样，本领域的技术人员应认识到其它的设置方案和其它的元件(例如，机器、设备、接口、操作、顺序和分组操作等)可替代使用，并且某些元件可根据所希望的结果而全部省略。此外，所描述的很多元件为功能实体，可实施为离散的或分布的部件或与其它部件结合、以任何适当的组合和定位。

[0064] 尽管这已经公开的各方面和实施例，但是其它的方面和实施例对本领域的技术人员而言是显而易见的。这里公开的各方面和实施例是说明的目的，而不意味着限制，其范围由所附的权利要求表明。