多入多出雷达天线

文档序号:588162 发布日期:2021-05-25 浏览:24次 >En<

阅读说明:本技术 多入多出雷达天线 (Multiple-input multiple-output radar antenna ) 是由 何月 王俊涛 郑荐方 李旭阳 于 2020-12-31 设计创作,主要内容包括:本发明提供一种多入多出雷达天线,所述多入多出雷达天线包括:PCB板,设置于所述PCB板上的发射天线组和接收天线组;其中,所述发射天线组与所述接收天线组平行,且所述接收天线组设置于所述发射天线组内。本发明所述多入多出雷达天线将接收天线采用插入发射天线的方式,达到不需要进行收发天线分别放置在一边,就可以减少天线系统于PCB板上所占用的面积,有利于得到更好的测角分辨率。(The invention provides a MIMO radar antenna, comprising: the PCB board is arranged on the transmitting antenna group and the receiving antenna group on the PCB board; wherein the transmitting antenna group is parallel to the receiving antenna group, and the receiving antenna group is arranged in the transmitting antenna group. According to the MIMO radar antenna, the receiving antenna is inserted into the transmitting antenna, so that the receiving and transmitting antennas are not required to be respectively placed at one side, the occupied area of an antenna system on a PCB can be reduced, and better angle measurement resolution is facilitated.)

多入多出雷达天线

技术领域

本发明属于天线技术领域,涉及一种天线,特别是涉及一种多入多出雷达天线。

背景技术

MIMO雷达天线系统布局是一种较为常见的提高雷达传感器性能的方式,目前使用在天下雷达传感器的天线系统布局多为未采用稀疏阵列的形式以及没能很好利用整个传感器的布局等。

现有雷达天线采用如图1A所示的设计方案,通过天线1、2、3、4、5、6、7的多入多出的系统形成的虚拟稀布式天线阵系统。通过天线1、3形成的发射组和天线4、5、6、7形成的接收组形成较高性能的探测方式。通过天线2发射和天线4、5、6、7接收组形成近距离模式探测目标,因为只有一个通道,相对探测性能参数一般。1中天线阵采用阵列方式,天线在水平方向和垂直的波束合成都采用泰勒或切比雪夫的方式形成较低的副瓣,此描述方式同样适合天线2、3、4、5、6、7。

虽然发射天线组1、2、3和接收天线组4、5、6、7它们相对位置较远,但是隔离度的增加会使得天线整体的PCB布局浪费相对严重,同时此布局不能有效提高天线系统收发之间的隔离度。再同时由于面积限制,不能通过合理的稀布的方式得到相对较高的角度分辨率天线系统。天线在垂直方向没有测角能力,造成垂直方向图的不模糊度范围较小。

因此,如何提供一种多入多出雷达天线,以解决现有技术天线布局不合理,造成角度分辨率不高等缺陷,实已成为本领域技术人员亟待解决的技术问题。

发明内容

鉴于以上所述现有技术的缺点,本发明的目的在于提供一种多入多出雷达天线,用于解决现有技术天线布局不合理,造成角度分辨率不高的问题。

为实现上述目的及其他相关目的,本发明提供一种多入多出雷达天线,包括:PCB板,设置于所述PCB板上的发射天线组和接收天线组;其中,所述发射天线组与所述接收天线组平行,且所述接收天线组设置于所述发射天线组内。

于本发明的一实施例中,所述发射天线组包括至少两个平行设置的发射天线;所述接收天线组包括至少两个平行设置的接收天线;所述发射天线平行于所述接收天线。

于本发明的一实施例中,所述接收天线组整体插入任意相邻的两个发射天线之间。

于本发明的一实施例中,分成若干小组的接收天线分别插入两两相邻的发射天线之间;其中,每一小组包括一个或多个接收天线。

于本发明的一实施例中,所述发射天线组和所述接收天线组于平行方向上错位设置。

于本发明的一实施例中,所述发射天线组内的发射天线之间于平行方向上错位设置。

于本发明的一实施例中,所述接收天线组内的接收天线之间于平行方向上错位设置。

于本发明的一实施例中,所述多入多出雷达天线还包括辅助天线组,其插入所述接收天线组内。

于本发明的一实施例中,所述辅助天线组包括至少一个辅助天线,所述辅助天线平行于所述接收天线;所述辅助天线组整体插入两个相邻的接收天线之间或所述辅助天线组分为若干小组分别插入任意两两相邻的接收天线之间。

于本发明的一实施例中,所述发射天线组中的每一发射天线通过基片集成波导结构集成于PCB板的芯片上;所述接收天线组中的每一接收天线通过基片集成波导结构集成于PCB板的芯片上。

如上所述,本发明的多入多出雷达天线,具有以下有益效果:

第一,本发明通过将接收天线采用插入发射天线的方式,达到不需要进行收发天线分别放置在一边,就可以减少天线系统于PCB板上所占用的面积,并且增大了天线的孔径,有利于得到更好的测角分辨率;

第二,本发明通过发射天线组和接收天线组及发射天线组的组内、接收天线组的组内于平行方向上错位设置使得天线系统在收发垂直方向具有相位差,可以实现垂直方向的测角,通过调整错位距离得到较宽的不模糊度范围;

第三,本发明通过收发组在平行方向有位置上的错位设计可以较大程度提高接收和发射系统的隔离度;

第四,本发明通过在接收天线之间水平方向增加辅助天线(平衡天线或者假天线)的方式,可以使得天线系统在水平的测角范围增加。

附图说明

图1A显示为现有技术的雷达天线示意图。

图1B显示为本发明的多入多出雷达天线于一实施例中的结构示意图。

图2A显示为本发明的发射天线组和接收天线组于PCB板上的一种设置方式的实施示意图。

图2B显示为本发明的发射天线组和接收天线组于PCB板上的另一种设置方式的实施示意图。

图3A显示为本发明的发射天线组和接收天线组于平行方向上一种错位设置示例图。

图3B显示为本发明的发射天线组和接收天线组于平行方向上另一种错位设置示例图。

图4A显示为本发明的发射天线之间于平行方向上一种错位设置示例图。

图4B显示为本发明的接收天线之间于平行方向上一种错位设置示例图。

图5显示为本发明的多入多出雷达天线于另一实施例中的结构示意图。

元件标号说明

1,2,3 发射天线

4,5,6,7 接收天线

1’ 多入多出雷达天线

10 PCB板

11 发射天线组

12 接收天线组

111, 发射天线

111A,

111B,111C

121, 接收天线

121A,

121B ,

121C,121D

13 辅助天线组

131 辅助天线

14 基片集成波导结构

具体实施方式

以下由特定的具体实施例说明本发明的实施方式,熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点及功效。

须知,本说明书所附图式所绘示的结构、比例、大小等,均仅用以配合说明书所揭示的内容,以供熟悉此技术的人士了解与阅读,并非用以限定本发明可实施的限定条件,故不具技术上的实质意义,任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整,在不影响本发明所能产生的功效及所能达成的目的下,均应仍落在本发明所揭示的技术内容得能涵盖的范围内。同时,本说明书中所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”、“中间”及“一”等的用语,亦仅为便于叙述的明了,而非用以限定本发明可实施的范围,其相对关系的改变或调整,在无实质变更技术内容下,当亦视为本发明可实施的范畴。

本实施例提供一种多入多出雷达天线,包括:

PCB板,设置于所述PCB板上的发射天线组和接收天线组;

其中,所述发射天线组与所述接收天线组平行,且所述接收天线组设置于所述发射天线组内。

所述发射天线组包括至少两个平行设置的发射天线;

所述接收天线组包括至少两个平行设置的接收天线;

所述发射天线平行于所述接收天线。

以下将结合图示对本实施例所提供的多入多出雷达天线进行详细描述。请参阅图1B,显示为多入多出雷达天线于一实施例中的结构示意图。如图1B所示,所述多入多出雷达天线1包括PCB板10、发射天线组11及接收天线组12。其中,所述发射天线组11与所述接收天线组12平行地设置于所述PCB板10上,所述接收天线组12设置于所述发射天线组11内。

如图1B所示,所述发射天线组11包括至少两个平行设置的发射天线111。所述发射天线组11包括发射天线111A,111B及111C。所述接收天线组12包括至少两个平行设置的接收天线121。所述接收天线组12包括接收天线121A,121B,121C及121D。所述发射天线组11中的每一发射天线111通过基片集成波导结构14集成于PCB板的芯片上,所述接收天线组12中的每一接收天线121通过基片集成波导结构14集成于PCB板的芯片上。

电磁波信号从所述发射天线111A,111B及111C分时发射到自由空间,通过物体反射出电磁波的幅度和相位。通过所述接收天线121A,121B,121C及121D的接收天线阵列得到反射电磁波的幅度和相位信息。

在本实施例中,通过将所述接收天线组12设置于所述发射天线组11内来增加虚拟天线的孔径。随着孔径的增加,即可实现整个雷达天线的水平、垂直角分辨率的提高。同时,通过将所述接收天线组12设置于所述发射天线组11内的设计方案,即可以减少天线占用的PCB板面积。

所述接收天线组12整体插入任意相邻的两个发射天线111之间。请参阅图2A,显示为发射天线组和接收天线组于PCB板上的一种设置方式的实施示意图。如图2A所示,所述接收天线组12中接收天线121A,121B,121C及121D整体插入相邻的两个发射天线111B和111C之间。

分成若干小组的接收天线分别插入两两相邻的发射天线之间;其中,每一小组包括一个或多个接收天线。请参阅图2B,显示为发射天线组和接收天线组于PCB板上的另一种设置方式的实施示意图。如图2B所示,接收天线121A,121B,121C及121D分为两组,即接收天线121A为一组,接收天线121B、121C和121D为一组,接收天线121A插入相邻的两个发射天线111A和111B之间,接收天线121B、121C和121D插入相邻的两个发射天线111B和111C之间。

在本实施例中,为了提高天线收发组之间的隔离度,且降低天线耦合角度,所述发射天线组11和所述接收天线组12于平行方向上错位设置。具体地,所述发射天线组11和所述接收天线组12于平行方向上全部错位设置或部分错位设置。

例如,如图3A所示,所述发射天线组11中发射天线111的顶部低于所述接收天线组12中接收天线121的顶部;或者如图3B所示,所述发射天线组11中发射天线111的顶部高于所述接收天线组12中接收天线121的顶部。所述发射天线121的顶部与所述接收天线121的顶部之间的距离根据实际需求设置。

进一步地,为了提升垂直/俯仰方向上的测角能力,所述发射天线组11内的发射天线111A,111B及111C之间于平行方向上错位设置,例如,如图4A所示,所述发射天线组11中发射天线111A的顶部低于所述发射天线111B和111C的顶部。错位设置的发射天线顶部之间的距离根据实际需求设置。

所述接收天线组12内的接收天线121A,121B、121C及121D之间于平行方向上错位设置,例如,如图4B所示,所述接收天线121A,121B,121C的顶部低于所述接收天线121D的顶部。错位设置的接收天线顶部之间的距离根据实际需求设置。

为了增加接收天线组12的相位线性区和幅度的平坦度,同时增加水平测角范围,所述多入多出雷达天线还包括如图5所示辅助天线组13。所述辅助天线组13插入在所述接收天线组12内。

在本实施例中,所述辅助天线组13包括至少一个辅助天线131,所述辅助天线131平行于所述接收天线121。所述辅助天线组整体插入两个相邻的接收天线之间或所述辅助天线组分为若干小组分别插入任意两两相邻的接收天线之间。

本实施例中增加多个辅助天线131可变相增加天线合成单元数量,变相形成多天线的合成,合成后可达到天线波束展宽,同时增加测角范围。

综上所述,本发明所述多入多出雷达天线具有以下有益效果:

第一,本发明通过将接收天线采用插入发射天线的方式,达到不需要进行收发天线分别放置在一边,就可以减少天线系统于PCB板上所占用的面积,并且增大了天线的孔径,有利于得到更好的测角分辨率;

第二,本发明通过发射天线组和接收天线组及发射天线组的组内、接收天线组的组内于平行方向上错位设置,使得天线系统在收发垂直方向具有相位差,可以实现垂直方向的测角,通过调整错位距离可以得到较宽的不模糊度范围;

第三,本发明通过收发组在平行方向有位置上的错位设计可以较大程度提高接收天线组和发射天线组的隔离度;

第四,本发明通过在接收天线之间水平方向增加辅助天线(平衡天线或者假天线)的方式,可以使得天线系统在水平的测角范围增加。因此,本发明有效克服了现有技术中的种种缺点而具高度产业利用价值。

上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效,而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下,对上述实施例进行修饰或改变。因此,举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变,仍应由本发明的权利要求所涵盖。

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