CN110620297A - 多模式雷达天线 - Google Patents

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Abstract

提供了一种多模式雷达天线设备。所述设备包括：发射天线部分，所述发射天线部分包括被配置为发射可操纵模式信号的多个第一发射天线、被配置为发射成像模式信号的多个第二发射天线、以及被配置为发射成像模式信号和可操纵模式信号的多个第三发射天线；以及，接收天线部分，所述接收天线部分包括多个接收天线。

Description

多模式雷达天线
引言
符合示例性实施例的设备涉及雷达天线设计。更具体地，符合示例性实施例的设备涉及多模式雷达天线设计。
发明内容
一个或多个示例性实施例提供了一种多模式雷达天线。更具体地，一个或多个示例性实施例提供了一种能够在可操纵和成像模式下操作的多模式雷达天线。
根据示例性实施例的一个方面，提供了一种多模式雷达天线。该天线包括：发射天线部分，该发射天线部分包括被配置为发射可操纵模式信号的多个第一发射天线、被配置为发射成像模式信号的多个第二发射天线、以及被配置为发射成像模式信号和可操纵模式信号的多个第三发射天线；以及，接收天线部分，该接收天线部分包括多个接收天线。
多个第二发射天线可以设置在多个第一发射天线之间。
多个第二发射天线可以设置在多个第三发射天线之间。
多个第一发射天线可以是第一组可操纵模式信号发射天线和第二组可操纵模式信号发射天线，第一组可操纵模式信号发射天线中的天线之间的间距为1.5λ，第二组可操纵模式信号发射天线中的天线之间的间距为5λ，并且第一组和第二组可以沿着轴线水平设置，其中λ是由天线发射或接收的信号的波长。
多个第三发射天线包括天线组，该天线组被配置为发射成像模式信号和可操纵模式信号并且以1.5λ的间距沿着轴线水平地设置。
多个第二发射天线可以包括天线组，该天线组被配置为发射成像模式信号并且以0.5λ的间隔沿着轴线水平地设置。
第一组可操纵模式发射天线中的第一根天线与第二组可操纵模式发射天线中的最后一根天线之间沿水平轴线的距离为13.5λ。
接收天线部分的多个接收天线的距离可以沿着水平轴线彼此相隔.5λ的距离。
接收天线部分的多个接收天线可以包括第一行接收天线和设置在第一行接收天线下方的第二行接收天线。
第一行和第二行可以沿着垂直轴线相隔1λ的距离。
第二行的距离可以沿着垂直轴线相隔.5λ的距离。
第二行沿着水平轴线的宽度为2.5λ。
从第一行到第二行中的最后一行的垂直距离可以是沿着垂直轴线的1.5λ的距离。
该设备可以包括沿着垂直轴线设置的多个发射天线部分。
多个发射天线部分可以沿着垂直轴线间隔.5λ的距离。
接收天线部分的多个接收天线可以包括第一列接收天线和第二列接收天线，并且第二列接收天线的顶部可以沿着垂直轴线比第一列接收天线的顶部低.5λ。
第一列接收天线的顶部与第二列接收天线的底部之间沿着垂直轴线的距离可以是2λ。
第一列接收天线中的第一列与第二列接收天线中的最后一列之间沿着水平轴线的距离可以是3.5λ.
该设备还可以包括沿着垂直轴线设置的多个发射天线部分。
多个发射天线部分可以沿着垂直轴线间隔.5λ的距离。
通过以下对示例性实施例和附图的详细描述，示例性实施例的其它目的、优点和新颖特征将变得更加显而易见。
附图说明
图1示出根据一个示例性实施例的多模式雷达天线设备的示意图；
图2示出根据另一个示例性实施例的多模式雷达天线设备的示意图；以及
图3示出根据另一个示例性实施例的多模式雷达天线设备的示意图。
具体实施方式
现在将参照附图中的图1至图3详细地描述多模式雷达天线设备的若干示例性实施例，其中相同的附图标记始终表示相同的元件。
以下公开将使本领域技术人员能够实践本发明的概念。然而，本文公开的示例性实施例仅仅是示例性的，并且不将本发明概念限制于本文描述的示例性实施例。而且，每个示例性实施例的特征或方面的描述通常应被认为可用于其它示例性实施例的方面。
还应当理解的是，本文中陈述的第一元件“连接到”第二元件、“附接到”第二元件、“形成在”或“设置在”第二元件上的情况下，第一元件可以直接地连接到第二元件、直接地形成在或直接设置在第二元件上，或者在第一元件和第二元件之间可以存在介入元件，除非陈述第一元件“直接地”连接到第二元件、附接到第二元件、形成在或设置在第二元件上。此外，如果第一元件被配置为“发送”或“接收”来自第二元件的信息，则第一元件可以直接地发送信息到第二元件或接收来自第二元件的信息，通过总线发送或接收信息，通过网络发送或接收信息，或通过中间元件发送或接收信息，除非指示第一元件“直接地”向第二元件发送信息或从第二元件接收信息。
在整个公开中，公开的元件中的一个或多个可以组合成单个设备或组合成一个或多个设备。此外，可以在单独的设备上提供个别元件。
诸如客车、卡车、运动型多用途车(SUV)、娱乐车(RV)、船舶、飞行器等车辆配备有成像、雷达和/或视觉系统。例如，车辆可以具有面向车辆周围的一个或多个区域的相机、激光雷达、雷达或其它成像传感器，诸如面向前面的相机、面向后面的相机、面向侧面的相机。在一个示例中，雷达可以用于感知或捕获车辆周围环境的图像。雷达还可以用于确定物体和/或其它指示符或兴趣的存在。
一种可用于汽车或其它车辆应用的雷达是多模式雷达。多模式雷达可以包括用于多输入多输出(MIMO)和相控阵雷达操作的天线元件。用于这种雷达的天线布局优选地在方位角和仰角上的宽视场中实现高角度分辨率。这将有助于实现在需要检测和定位快速移动目标的高速路交叉路口场景下运行。天线的增益最好应该较高，以便能够远距离检测小目标。此外，一种布局既支持可操纵波束模式又支持成像模式，以减少每个车辆平台的雷达数量并且实现雷达操作的灵活性。
在成像模式下，检测、定位地平面以上的物体，并且估计它们的形状。物体的示例包括车辆、行人、基础设施等。成像模式的示例性操作范围可以是大约90米，具有宽视场(FOV)(例如90度)，以用最少数量的雷达提供360度覆盖。成像模式的一个特征是在物体形状估计所需的宽FOV下的高角度分辨率。在可操纵波束模式下，例如，在交叉路口、互通式立交或期望更快交通的地方，提供更窄的FOV(约14度)和更大的范围(大于200m)。可操纵光束可以在整个90度FOV中引导或移动。
图1示出了根据一个示例性实施例的多模式雷达天线设备100的示意图。参照图1，多模式雷达天线设备100包括发射天线部分120和接收天线部分140。
发射天线部分120包括被配置为发射可操纵波束模式信号的多个第一发射天线101、被配置为发射成像波束模式信号的多个第二发射天线104、以及被配置为发射成像模式信号和可操纵波束模式信号的多个第三发射天线103。接收天线部分140可以包括多个接收天线102。
成像波束模式信号可以是用于对区域进行成像的射频(RF)波束。成像波束模式信号从目标透射并反射。所产生的反射被发出以创建区域的图像。
可操纵波束模式信号可以是由相控阵天线产生的电子可操纵RF波束。具体地，相控阵天线的各个天线的馈送电流通过移相器。移相器逐渐延迟无线电波，使得各个天线在不同时间发射它们的电波。从相控阵天线得到的波束可以与相控阵天线的轴线成一定角度。调整相移可以改变所产生的波束的方向。
多个第三发射天线103设置在多个第一发射天线之间。多个第二发射天线104设置在多个第三发射天线103之间。
多个第一发射天线101可以包括第一组可操纵模式信号发射天线121和第二组可操纵模式信号发射天线122，第一组可操纵模式信号发射天线121中的天线之间的间距为1.5λ(其中λ是信号的波长)，第二组可操纵模式信号发射天线122中的天线之间的间距为1.5λ。第一组天线121和第二组天线122沿着轴线水平设置。
多个第三发射天线103包括天线组，该天线组被配置为发射成像模式信号和可操纵模式信号并且以1.5λ的间隔沿着轴线水平地设置。多个第二发射天线104包括天线组，该天线组被配置为发射成像模式信号并且可以以0.5λ的间隔沿着轴线水平地设置。第一组可操纵模式信号发射天线121中的第一根天线与第二组可操纵模式信号发射天线122中的最后一根天线之间沿着水平轴线的距离可以是13.5λ。
接收天线部分140的多个接收天线102可以沿着水平轴线彼此相隔.5λ的距离。接收天线部分140的多个接收天线102可以包括第一行141接收天线102和设置在第一行接收天线141下方的第二行接收天线142。第一行141和第二行142可以沿着垂直轴线相隔1λ的距离。第二行142的距离可以是沿着垂直轴线相隔.5λ的距离。第二行142沿着水平轴线的宽度为2.5λ。从第一行141到第二行142中的最后一行的垂直距离可以是沿着垂直轴线的1.5λ的距离。
图2示出了根据另一个示例性实施例的多模式雷达天线设备200的示意图。参考图2，图2的接收天线部分240与图1的接收天线部分140相似，因此省略重复的描述。
在图2中，发射天线部分220与发射天线部分120相似，除了该发射天线部分包括多行发射天线部分120，类似于关于图1描述的发射天线部分。多个发射天线部分120沿着垂直轴线间隔.5λ的距离。
在图2中，改变天线布局以增加检测范围。具体地，多个发射天线部分120包括用穿过天线的列的垂直线表示的贴片(列)。发射天线部分120的每个贴片条包括六个(6个)贴片元件。元件增益增加了6倍。
图3示出了根据另一个示例性实施例的多模式雷达天线设备300的示意图。参考图3，图3的发射天线部分320与图2的发射天线部分220相似，因此省略重复的描述。
在图3中，接收天线部分340不同于接收天线部分140和240。具体地，接收天线部分340包括多个接收天线，该多个接收天线包括第一列接收天线341和第二列接收天线342。第一列接收天线341和第二列接收天线342是由4个贴片元件的垂直线表示的贴片条。当沿着垂直轴线测量时，第二列接收天线的顶部可以比第一列接收天线的顶部低.5λ。
在接收天线部分340中，第一列接收天线的顶部与第二列接收天线的底部之间沿垂直轴线的距离可以是2λ。此外，第一列接收天线中的第一列与第二列接收天线中的最后一列之间沿水平轴线的距离可以是3.5λ.
以上参考附图描述了一个或多个示例性实施例。上述示例性实施例应该仅被认为是描述性的意义，而不是为了限制的目的。而且，在不脱离由所附权利要求限定的本发明构思的精神和范围的情况下，可以修改示例性实施例。

Claims (10)

1.一种多模式雷达天线设备，包括：
发射天线部分，所述发射天线部分包括被配置为发射可操纵模式信号的多个第一发射天线、被配置为发射成像模式信号的多个第二发射天线、以及被配置为发射成像模式信号和可操纵模式信号的多个第三发射天线；以及
接收天线部分，所述接收天线部分包括多个接收天线。
2.如权利要求1所述的设备，其中所述多个第二发射天线设置在所述多个第一发射天线之间。
3.如权利要求2所述的设备，其中所述多个第二发射天线设置在所述多个第三发射天线之间。
4.如权利要求3所述的设备，其中所述多个第一发射天线包括第一组可操纵模式信号发射天线和第二组可操纵模式信号传输天线，所述第一组可操纵模式信号传输天线的天线之间的间隔为1.5λ，所述第二组可操纵模式信号传输天线的天线之间的间隔为1.5λ，
其中所述第一组和所述第二组沿着轴线水平地设置，以及
其中λ是由天线发送或接收的信号的波长。
5.如权利要求4所述的设备，其中所述多个第三发射天线包括天线组，所述天线组被配置为发射所述成像模式信号和所述可操纵模式信号并且以1.5λ的间隔沿着所述轴线水平地设置。
6.如权利要求5所述的设备，其中所述多个第二发射天线包括天线组，所述天线组被配置为发射所述成像模式信号并且以0.5λ的间隔沿着所述轴线水平地设置。
7.如权利要求6所述的设备，其中所述第一组可操纵模式发射天线中的第一根天线与所述第二组可操纵模式发射天线中的最后一根天线之间沿着所述水平轴线的距离是13.5λ。
8.如权利要求7所述的设备，其中所述接收天线部分的所述多个接收天线沿着水平轴线彼此相隔.5λ的距离。
9.如权利要求8所述的设备，其中所述接收天线部分的所述多个接收天线包括第一行接收天线和设置在所述第一行接收天线下方的第二行接收天线。
10.如权利要求8所述的设备，其中所述接收天线部分的所述多个接收天线包括第一列接收天线和第二列接收天线，
其中所述第二列接收天线的顶部沿着垂直轴线比所述第一列接收天线的顶部低.5λ。
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