CN105356069A - 一种提高车载雷达测量角度无模糊范围的方法和天线结构 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种提高车载雷达测量角度无模糊范围的方法和天线结构。在车载雷达领域，为提高雷达测量的准确性，希望波束角尽可能的窄，以集中能量探测更远的距离和减少杂波干扰。本发明提出了一种利用天线阵元复用的方法和结构，其将天线阵元功率分配成两份或多份，而后将每个阵元的一部分功率按一定规律加权形成一副天线，将每个阵元的另一部分功率按相似的规律加权形成另外一副天线，最后利用所形成的两副天线测向。本发明一方面增加了天线的有效孔径，减小了波瓣角，另一方面将天线等效相位中心的间距降到最小，增大了水平方位角的无模糊检测范围。

Description

一种提高车载雷达测量角度无模糊范围的方法和天线结构

技术领域

本发明涉及一种车载雷达接收天线，具体涉及的是一种提高车载雷达测量角度无模糊范围的方法和天线结构。

背景技术

目前采用最多的车载雷达接收天线如图1所示。在其技术中，假设有2N(N≥1)个天线阵元，一列天线为一个阵元，阵元分别为R11、R12……R1N、R21、R22……R2N，阵元之间间距为d，其中阵元R11、R12……R1N按某种规律加权形成一副A1接收天线，阵元R21、R22……R2N按相同规律加权形成一副A2接收天线，则天线A1、A2的方位波束宽度为：

$\mathrm{\Δ}\mathrm{\θ}={60}^0\frac{\mathrm{\λ}}{Nd}$

其中，λ为波长，N为阵元个数，d为阵元之间的间距，接收天线A1、A2等效相位中心为Nd。

由于雷达天线的波束角与雷达的孔径相关，有效尺寸越大，则孔径越大，波束角越窄。而对于车载雷达，要求波束角尽可能的窄，以集中能量探测更远的距离，减少杂波干扰。同时，为测量目标方位，需要两副或多副天线，而天线等效相位中心的间距决定了天线方位角的无模糊范围。等效相位中心的间距越大，无模糊范围越小。

因此，现有的车载雷达接收天线，其波束宽度和接收天线之间等效相位中心间距是矛盾体，即波束宽度越小，阵元数就越多，阵元数一多则接收天线之间的等效相位中心间距就变大，水平方位角的无模糊范围变小。由此可见，现有的车载雷达接收天线由于不能同时确保较小的天线波束角和较大的方位角无模糊范围，因而并不能很好地满足车载雷达的测量要求。

发明内容

针对上述现有技术的技术不足，本发明提供了一种提高车载雷达测量角度无模糊范围的方法，可以满足车载雷达的测量要求。

为实现上述目的，本发明解决问题的技术方案如下：

一种提高车载雷达测量角度无模糊范围的方法，包括以下步骤：

(1)将天线阵列中的全部N个或部分阵元的功率至少分配成两份，N大于1；

(2)将N个天线阵元的全部或部分阵元的其中一部分功率进行加权，形成一副天线；同时，将N个天线阵元的全部或部分阵元的另一部分功率进行加权，形成另一幅天线；两副天线同时用于测向。

基于上述方法，本发明还提供了实现该种方法的天线结构，包括由N个天线阵元排列组成的天线阵列，与天线阵元数量相同、并且一一对应的用于分配天线阵元功率的功分器，以及用于将N个天线阵元的全部或部分阵元的其中一部分功率进行加权、形成一副接收天线的加权网络；所述加权网络为M个，并且N和M均大于1。

作为优选，所述功分器为Wilkinson功分器、直接耦合式定向耦合器、分支线耦合器、Lange耦合器和混合环耦合器中的任意一种或几种。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

本发明设计合理、结构巧妙，其通过将天线阵元功分后按照一定规律进行加权复用的方式，获得了M个新的接收天线，然后用于测向。通过这种复用了阵元的方式，一方面，本发明可以增加接收天线的有效孔径，减小了波瓣角；另一方面，其还可以将各个接收天线等效相位中心的间距降到最小，从而使方位角无模糊范围尽可能的大，增大了水平方位角的无模糊检测范围，解决了天线波束角和无模糊范围的矛盾。因此，本发明在有效确保了天线波束宽度较小的同时，还具有较大的方位角无模糊范围，很好地满足了车载雷达的测量要求。并且本发明的结构设计还减少了系统杂波的干扰，提升了系统的信杂比。

附图说明

图1为现有车载雷达接收天线的示意图。

图2为本发明所述的车载雷达接收天线的示意图。

图3为本发明所述的一种车载雷达接收天线的实施示意图。

具体实施方式

下面结合附图说明和实施例对本发明作进一步说明，本发明的方式包括但不仅限于以下实施例。

如图2所示，本发明提供了一种新型的车载雷达接收天线，其包括天线阵列、功分器和加权网络，其中：

所述的天线阵列由N个天线阵元排列组成，N大于1，并且相邻的天线阵元之间的间距为d；

所述的功分器与天线阵元数量相同，并且一一对应，其用于将天线阵元的功率至少分配成两份；本实施例中，功分器为Wilkinson功分器、直接耦合式定向耦合器、分支线耦合器、Lange耦合器或混合环耦合器；

所述的加权网络为M个，其用于将N个天线阵元的全部或部分阵元的其中一份功率按照一定规律进行加权形成一副接收天线，M也大于1。

下面以一个实例对本发明的结构设计及实现方式进行说明。

如图3所示，以6阵元天线为例说明，一列天线为一个阵元，阵元间距为半波长，最终合成2个新的接收天线，然后同时用于测向。每一列阵元由功分器将天线阵元接收到的信号分成两份，分别为R11、R12、R21、R22、R31、R32、R41、R42、R51、R52、R61、R62。

而后，利用加权网络，将R11、R21、R31、R41、R51、R61按比例加权移相，形成接收天线A1。同时，将R12、R22、R32、R42、R52、R62按相似的规律加权，形成接收天线A2。这样就构成了两副新的接收天线A1和A2，其中，接收天线A1由R1～R5列天线阵元组成(阵元R6的权重为零)，接收天线A2由第R2～R6列天线阵元组成(阵元R1的权重为零)。每个接收天线孔径为2.5个波长，因此天线波束宽度大约24°。接收天线A1与A2的等效相位中心间距约二分之一波长，经试验表明，其在180度范围内不存在任何的角度模糊。当然，亦可调整两副天线加权系数，使得接收天线A1与A2的等效相位中心变得更大或更小。

本发明在天线设计方面，虽然结构简单，且实现方式也不复杂，但是并不容易想到，其细节上的考虑和设计，紧密性非常强，而由细节构成的整体也大幅优化了车载雷达接收天线的性能，为满足车载雷达的测量要求和精度提供了良好的铺垫。因此，本发明与现有技术相比，技术进步明显，具有突出的实质性特点和显著的进步。

上述实施例仅为本发明的优选实施方式之一，不应当用于限制本发明的保护范围，但凡在本发明的主体设计思想和精神上作出的毫无实质意义的改动或润色，其所解决的技术问题仍然与本发明一致的，均应当包含在本发明的保护范围之内。

Claims (3)

1.一种提高车载雷达测量角度无模糊范围的方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)将天线阵列中的全部N个或部分阵元的功率至少分配成两份，N大于1；

(2)将N个天线阵元的全部或部分阵元的其中一部分功率进行加权，形成一副天线；同时，将N个天线阵元的全部或部分阵元的另一部分功率进行加权，形成另一幅天线；两副天线同时用于测向。

2.一种实现权利要求1所述的方法的天线结构，其特征在于，包括由N个天线阵元排列组成的天线阵列，与天线阵元数量相同、并且一一对应的用于分配天线阵元功率的功分器，以及用于将N个天线阵元的全部或部分阵元的其中一部分功率进行加权、形成一副接收天线的加权网络；所述加权网络为M个，并且N和M均大于1。

3.根据权利要求2所述的天线结构，其特征在于，所述功分器为Wilkinson功分器、直接耦合式定向耦合器、分支线耦合器、Lange耦合器和混合环耦合器中的任意一种或几种。