CN111480090A - 多极化雷达单元 - Google Patents

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Abstract

示例实施方式提出了能够以多种极化操作的雷达单元。示例雷达单元可以包括发送天线的集合和接收天线的集合。特别地，发送天线可以每个被配置为发送以四种可能的极化中的一种或更多种辐射的雷达信号。这四种极化可以对应于水平线性极化、垂直线性极化、以及与水平面成大约正四十五度和负四十五度的倾斜极化。这样，雷达单元的接收天线可以每个被配置为接收以这四种可能的极化之一辐射的反射雷达信号。雷达单元还可以包括放大器，该放大器被配置为使一个或多个发送天线在这四种极化通道中的两种或更多种之间选择性地进行发送。

Description

多极化雷达单元
技术领域
背景技术
通过发射无线电信号以及探测反射离开环境中的表面的返回的反射信号，无线电探测和测距(RADAR)系统可以主动估计到环境中的特征的距离。结果，可以根据发送与接收之间的时间延迟来确定到无线电反射特征的距离。雷达系统可以发射频率随时间变化的信号，诸如具有时变频率斜坡(ramp)的信号，然后将发射信号与反射信号之间的频率差异与范围估计相关联。
一些系统也可以基于接收到的反射信号中的多普勒频移来估计反射对象的相对移动。定向天线可以用于信号的发送和/或接收，以将每个范围估计与方位(bearing)相关联。更普遍地，定向天线也可以用于将辐射能量聚焦在感兴趣的给定场上。结合测量距离和方向信息允许识别周围的环境特征和/或对周围的环境特征绘制地图(map)。
一些示例汽车雷达系统可以被配置为以IEEE W频带(75-110吉赫兹(GHz))和/或NATO M频带(60-100GHz)中的频率操作。在一个示例中，本系统可以以77GHz的电磁波频率操作，该频率对应于毫米(mm)电磁波长(例如，对于77GHz为3.9mm)。这些雷达系统可以使用可将辐射能量聚焦成波束的天线，以便使雷达系统能够以高精确度测量环境，诸如自主车辆(autonomous vehicle)周围的环境。
发明内容
在一个方面，本申请描述了一种雷达单元。该雷达单元包括多个发送天线。特别地，所述多个发送天线包括配置为以四种极化之一进行发送的相应发送天线。该雷达单元还包括多个接收天线。所述多个接收天线包括配置为接收来自所述四种极化之一的雷达信号的相应接收天线。
在另一个方面，本申请描述了一种雷达系统。该雷达系统包括多个发送天线。所述多个发送天线包括：第一发送天线，配置为以水平线性极化进行发送；第二发送天线，配置为以垂直水平线性极化进行发送；以及第三发送天线，配置为在与水平面成大约正四十五度的第一倾斜极化和配置为与水平面成大约负四十五度辐射的第二倾斜极化之间选择性地进行发送。该雷达系统还包括多个接收天线。所述多个接收天线包括：第一接收天线，配置为接收以水平线性极化发送的雷达信号的反射；第二接收天线，配置为接收以垂直水平线性极化发送的雷达信号的反射；第三接收天线，配置为接收以第一倾斜逆时针极化发送的雷达信号的反射；以及第四接收天线，配置为接收以第二倾斜极化发送的雷达信号的反射。
在又一个方面，本申请描述了一种用雷达系统发信号的方法。该方法涉及使用多个发送天线发送雷达信号。特别地，所述多个发送天线包括配置为以四种极化之一进行发送的相应发送天线。该方法还涉及使用多个接收天线接收雷达信号。所述多个接收天线包括配置为接收来自这四种极化之一的雷达信号的相应接收天线。
在再一个方面，本申请描述了一种具有用于用雷达系统发信号的装置的系统。该系统可以包括用于使用多个发送天线发送雷达信号的装置。特别地，所述多个发送天线包括配置为以四种极化之一进行发送的相应发送天线。该系统还可以包括用于使用多个接收天线接收雷达信号的装置。所述多个接收天线包括配置为接收来自这四种极化之一的雷达信号的相应接收天线。
前述发明内容仅是说明性的，而不旨在以任何方式进行限制。除了上述说明性方面、实施方式和特征之外，另外的方面、实施方式和特征将通过参照附图和以下详细描述变得明显。
附图说明
图1A示出了根据示例实施方式的雷达单元的顶部的组装视图。
图1B示出了根据示例实施方式的雷达单元的底部的组装视图。
图2A示出了根据示例实施方式的雷达单元的示例第一层。
图2B示出了根据示例实施方式的雷达单元的示例第二层。
图2C示出了根据示例实施方式的波导的等距截面图。
图3A示出了根据示例实施方式的另一雷达单元的顶部的组装视图。
图3B示出了根据示例实施方式的另外的雷达单元的顶部的组装视图。
图3C示出了根据示例实施方式的又一雷达单元的顶部的组装视图。
图4A示出了根据示例实施方式的用于雷达单元的发送天线和接收天线的布局。
图4B示出了根据示例实施方式的用于雷达单元的发送天线和接收天线的另一布局。
图4C示出了根据示例实施方式的用于雷达单元的发送天线和接收天线的再一布局。
图4D示出了根据示例实施方式的用于雷达单元的发送天线和接收天线的又一布局。
图5示出了根据示例实施方式的形成在组装好的天线内部的概念性波导通道。
图6示出了根据示例实施方式的天线的波辐射部分。
图7是绘出使用多极化天线根据示例实施方式的用雷达系统发信号的方法的流程图。
具体实施方式
在以下详细描述中，参照了附图，附图形成以下详细描述的一部分。在附图中，除非上下文另有指示，否则类似的符号通常标识类似的部件。在详细描述、附图和权利要求中描述的说明性实施方式并不意味着是限制性的。在不脱离在此提出的主题的范围的情况下，可以利用其他实施方式，并且可以进行其他改变。将容易地理解，如在此一般性地描述且在附图中示出的本公开的方面可以以各种不同的配置来布置、替换、组合、分离和设计，所有这些在此明确地考虑。
雷达系统可以使用一个或多个发送天线在预定的方向上发射雷达信号，以测量环境的方面。当与环境中的表面接触时，雷达信号可以在多个方向上反射或散射，其中一些雷达信号在一定程度上穿透到表面中。然而，其他雷达信号反射回雷达系统，并被一个或多个接收天线捕获。可以处理接收到的反射信号，以确定表面相对于雷达系统的位置以及环境的其他方面(例如，对象在环境中的移动)。
由于测量到特征的距离以及环境内移动特征的移动的能力，雷达系统越来越多地用于辅助车辆导航和安全。特别地，车辆可以在自主或半自主操作期间利用雷达系统，以使车辆控制系统能够探测附近的车辆、道路边界、天气状况、交通标志和信号及行人、以及车辆周围的环境内的其他特征。例如，自主或半自主车辆控制系统可以使用雷达来躲避由传感器信息指示的障碍物。随着车辆雷达系统的数量持续增长，期望价格合理的雷达单元，其可以提供对车辆的环境的精确测量。
在此提出的示例实施方式包括低成本雷达单元，其可以安装在车辆上的各种位置和方向，以捕获对车辆的环境的精确测量。作为示例，雷达单元可以包括发送阵列和接收阵列，其中每个阵列由一个或多个天线构成，所述一个或多个天线被配置为发送或接收处于特定极化的雷达信号。极化代表应用于横波(例如电磁雷达信号)的规定振荡的几何取向的性质。线性极化是沿传播方向将电场矢量限制于给定平面。例如，如果雷达信号是垂直的(随着信号行进上下交替)，则辐射被称为垂直线性极化。
举例来说，当前公开的极化可以使雷达单元能够发送(和接收)彼此正交的多个信号。如果每个信号能够独立于另一个信号被解析，则一信号与另一信号正交。例如，如果雷达单元发送垂直极化信号和水平极化信号两者，则这些信号可以彼此正交。实际上，发送的两个正交可以被环境中的对象反射。雷达单元可以接收这些信号反射。垂直极化反射信号可以由垂直极化天线接收。类似地，水平极化反射信号可以由水平极化天线接收。因为垂直极化信号与水平极化信号正交，所以垂直极化天线将接收不到任何水平极化信号(或接收到非常小的百分比的水平极化信号)，而水平极化天线可以接收不到任何垂直极化信号(或接收到非常小的百分比的垂直极化信号)。
一些示例实施方式描述了能够以诸如水平线性极化、垂直线性极化和倾斜线性极化(例如，与水平面成大约正四十五度和负四十五度)的多种极化辐射雷达信号的雷达单元。例如，示例雷达单元的发送阵列可以包括：第一发送天线，其被配置为发送以水平线性极化行进的雷达信号；以及第二发送天线，其被配置为发送以垂直线性极化行进的雷达信号。发送阵列还可以包括配置为以倾斜极化进行发送的发送天线。例如，阵列可以包括：配置为以第一倾斜极化发送雷达信号的天线，在第一倾斜极化中信号以与水平面成大约正四十五度辐射；以及配置为以第二倾斜极化发送雷达信号的天线，在第二倾斜极化中信号以与水平面成大约负四十五度辐射。结果，发送阵列可以以发送处于四种不同极化的雷达信号以测量环境。
发送天线以及下面的波导通道的配置、位置和取向可以影响天线发送雷达信号的极化、发送的宽度和距离、以及发送天线的操作方向。这样，在此提出了雷达单元的不同布局，其描绘了能够进行各种类型的操作的雷达单元，包括能够在相对于雷达单元的位置的不同范围内测量物体的雷达单元。例如，一些雷达单元可以作为近距离雷达单元操作，近距离雷达单元被配置为在(多个)雷达单元的近距离内测量环境的方面。类似地，其他雷达单元可以被配置为作为中距离雷达单元和/或远距离雷达单元操作。在另外的示例中，雷达单元可以被配置为取决于提供给雷达单元的功率以及其他可能的因素来测量不同的范围。
示例雷达单元还可以包括由一个或多个接收天线构成的接收阵列，所述一个或多个接收天线被配置为接收以特定的极化行进回到雷达单元的反射雷达信号。例如，接收阵列可以包括四个接收天线，每个接收天线被配置为接收以上述四种极化之一行进的反射雷达信号。接收天线的配置、位置和取向可以影响天线接收反射雷达信号的极化、接收宽度、接收距离以及天线的操作方向。
在其他实施方式中，示例雷达单元可以具有包括配置为以多种极化进行发送和接收的天线的其他配置。例如，雷达单元可以包括配置为在多种极化之间选择性地发射的一个或多个发送天线。作为示例，发送天线可以被配置为选择性地发送以垂直线性极化或水平线性极化行进的雷达信号。类似地，发送天线也可以被配置为在第一倾斜极化与第二倾斜极化之间选择性地进行发送，第一倾斜极化被配置为与水平面成大约四十五度辐射，第二倾斜极化被配置为与水平面成大约负四十五度辐射。
与以上讨论的发送天线一样，一些示例雷达单元可以包括配置为在多种极化之间接收反射雷达信号的接收天线。使用单个天线在多种极化之间选择性地进行发送或接收的这种能力使在此提出的一些示例雷达单元能够包括少于四个的发送天线或接收天线，同时仍然能够以四种不同的极化进行发送或接收。在一些情况下，雷达单元可以包括配置为以特定的极化发送和接收雷达信号的一个或更多个天线。
在另外的示例实施方式中，雷达单元可以被配置为以少于四种极化操作。例如，雷达单元可以被配置为以三种极化进行发送和/或接收，诸如水平线性极化、垂直线性极化、以及配置为与水平面成大约负四十五度辐射的倾斜极化。
能够以多种极化操作的雷达单元可以帮助减少当多个车辆或设备在同一区域中使用雷达时可能发生的干涉或干扰。干涉或干扰可以导致雷达单元接收到不能从雷达单元的角度准确地呈现环境的雷达信号。例如，定位在车辆上的雷达单元可能不想要地接收到由不同车辆的雷达系统在相同范围中且以相同的极化发送的雷达信号。此外，雷达信号的所有不同的发送和反射可以产生影响雷达单元性能的噪声。
可以以多于一种的极化进行发送和接收的示例雷达单元可以通过以与附近雷达系统所使用的极化不同的极化发送和接收雷达信号而潜在地避免干扰和干涉。在一些示例中，雷达系统可以响应于检测到来自另一雷达系统的潜在干涉而切换雷达信号的极化。例如，车辆雷达系统可以响应于检测到另一车辆和/或另一雷达系统而调节极化或以多种极化使用雷达。在其他示例中，雷达系统可以在检测潜在干涉之前以一种或多种极化使用雷达。
同样，雷达单元可以发送并尝试以多种极化(例如，全部四种)接收雷达信号。雷达系统可以使用来自多种极化的测量的累积来测量环境。雷达单元所使用的极化的组合可以变化(例如，同时使用所有四种极化、在两种极化之间切换等)。因此，雷达单元可以能够以一种或更多种极化对雷达单元的视场进行成像。
此外，以多种极化操作的雷达单元可以实现对环境的进一步分析。例如，雷达系统可以基于多种极化下的雷达测量来检测位于道路上或道路附近的水(例如，水坑和/或天气状况)。在一些示例中，经由雷达可检测到的天气状况的类型可以取决于所使用的雷达的极化而变化。同样，多种极化下的对雷达信号的测量可以帮助检测金属性交通标志，诸如停车标志和路标。例如，以多种极化反射离开金属性交通标志的边缘的雷达信号可以帮助雷达系统检测位置并估计标志的边界。在一些示例中，雷达系统可以取决于可指示雷达系统测量的环境的期望方面来调节一个或多个雷达单元所使用的极化。
以下详细描述可以与具有一个或多个天线阵列的装置一起使用，所述一个或多个天线阵列可以采取单输入单输出、单输入多输出(SIMO)、多输入单输出(MISO)、多输入多输出(MIMO)和/或合成孔径雷达(SAR)雷达天线架构的形式。
在一些实施方式中，雷达天线架构可以包括“双端开口波导”(DOEWG)天线。在一些示例中，术语“DOEWG”可以指的是水平波导通道的较短区域加上分成两个部分的垂直通道，其中垂直通道的两个部分中的每个包括输出端口，其被配置为辐射进入天线的电磁波的至少一部分。另外，多个DOEWG天线可以布置成天线阵列。在此描述的雷达单元架构可以包括多个天线阵列。
在一些实施方式中，雷达单元架构可以由多个层(例如铝板)构成，所述多个层可以用计算机数字控制(CNC)被加工、适当地对准、并接合在一起。例如，第一层可以包括输入波导通道的第一半，其中第一波导通道的第一半包括输入端口，其被配置为将电磁波(例如77GHz毫米波)接收到第一波导通道中。
第一层还可以包括多个分波通道(wave-dividing channel)的第一半。所述多个分波通道可以包括通道的网络，所述通道从输入波导通道分支出来并且可被配置为从输入波导通道接收电磁波、将电磁波分成电磁波的多个部分(即功率分配器)、以及将电磁波的相应部分传播到多个波辐射通道中的相应波辐射通道。可以将两个或更多个层组装在一起以形成分离块组件。这样的天线可以是紧凑的、有效率的(即，应几乎没有在天线中损失给热、或反射回到发送器电子部件中的77GHz能量)并且便宜且易于制造。
在一些示例中，天线架构的功率划分元件可以是波导的二维或三维划分网络。波导的划分网络可以使用波导几何形状来划分功率。例如，馈送波导可以具有预定的高度和宽度。预定的高度和宽度可以基于雷达单元的操作频率。划分网络可以包括高度和/或宽度与馈送波导的预定高度和宽度不同的波导，以便实现期望的锥形轮廓。
另外，雷达单元还可以包括馈送波导，馈送波导将信号提供给可在分离块组件的顶部和底部之间划分的辐射元件(即天线元件)。此外，馈送波导可以全部位于公共平面中，其中馈送波导的高度的中点对于所有馈送波导是公共的。
波导的划分网络可以部分地位于与馈送波导相同的平面中，并且部分地位于至少一个另外的平面中。例如，波导的划分网络的一部分的整个高度可以被机加工成分离块组件的第一部分或第二部分。当将两个块部件放在一起时，另一个块部分的表面可以形成波导的划分网络或该部分的边缘，该边缘的高度完全在两个块部分之一中。在一些示例中，这些波导腔的垂直部分和切口关于分离的块接缝是对称的。当操作波导系统时，各种信号可以传播通过波导系统。波导系统可以包括波导的网络，每个波导在天线块的顶表面上具有至少一个天线元件。每个天线元件可以辐射馈送给其的电磁能的一部分或全部。
波导是将电磁能从一个位置传导到另一位置的结构。在一些情况下，用波导传导电磁能具有损耗少于其他传导手段的优点。波导通常将具有少于其他传导手段的损耗，因为电磁能通过非常低损耗的介质传导。例如，波导的电磁能可以通过空气或低损耗电介质传导。
在一个实施方式中，诸如空气填充的波导，波导将具有金属性外部导体。然而，在其他实施方式中，波导可以仅由能量通过其传播的电介质形成。在任一实施方式中，波导的大小和形状限定电磁能的传播。例如，电磁能可以被包含在波导的金属性壁内。在其他实施方式中，电介质可以完全包含电磁能(诸如光纤传输)。
基于波导的形状和材料，电磁能的传播将会变化。波导的形状和材料限定电磁能的边界条件。边界条件是波导的边缘处的电磁能的已知条件。例如，在金属性波导中，假设波导壁近乎完美地传导，边界条件规定在任何壁侧没有切向电场。一旦知道边界条件，可以使用麦克斯韦方程来确定电磁能如何通过波导传播。
麦克斯韦方程可以为任何给定的波导限定若干操作模式。每种模式限定一种特定的方式，电磁能可以以该特定的方式通过波导传播。每种模式具有相关联的截止频率。如果电磁能具有低于截止频率的频率，则在波导中不支持模式。通过适当地选择(i)波导尺寸和(ii)操作频率两者，电磁能可以以特定的模式通过波导传播。通常，设计波导使得在设计频率下仅支持一种传播模式。
有四种主要类型的波导传播模式：横向电(TE)模式，横向磁(TM)模式，横向电磁(TEM)模式，以及混合模式。在TE模式中，电磁能在电磁能传播的方向上没有电场。在TM模式中，电磁能在电磁能传播的方向上没有磁场。在TEM模式中，电磁能在电磁能传播的方向上没有电场或磁场。在混合模式中，电磁能在电磁能传播的方向上具有电场和磁场两者中的一些。
TE、TM和TEM模式可以使用两个后缀数字进一步指定，这两个后缀数字对应于与传播方向正交的两个方向，诸如宽度方向和高度方向。非零后缀数字指示等于波导的宽度和高度的电磁能半波长的相应数量。然而，零的后缀数字指示相对于该方向没有场的变化。例如，TE10模式指示波导的宽度为半波长，并且在高度方向上没有场变化。通常，当后缀数字等于零时，波导在相应方向上的尺寸小于波长的一半。在另一示例中，TE21模式指示波导的宽度为一个波长(即两个半波长)，并且高度为一个半波长。
当以TE模式操作波导时，后缀数字还指示沿波导的相应方向的场最大值的数量。例如，TE10模式指示波导在宽度方向上具有一个电场最大值并且在高度方向上具有零个最大值。在另一示例中，TE21模式指示波导在宽度方向上具有两个电场最大值并且在高度方向上具有一个最大值。
现在将更详细地描述本公开范围内的示例系统。可与在此描述的雷达单元一起使用的示例系统可以在汽车、用于测试具有雷达的汽车的雷达能力的系统以及任何类型的波导系统中实现，或采取其形式。然而，示例系统也可以在其他运载工具中实现或采取其他运载工具的形式，诸如汽车、卡车、摩托车、公共汽车、船、飞机、直升机、割草机、推土机、船、雪地摩托、飞行器、休闲车、游乐园车辆、农场设备、施工设备、有轨电车、高尔夫球车、火车和手推车。使用波导的其他对象也可以使用在此提出的示例雷达单元。
在一些示例中，车辆雷达系统可以包括一个或多个可调雷达单元。例如，雷达单元可以连接到车辆的一部分、被移除、重新连接到车辆的另一部分。此外，在一些情况下，雷达单元可以是车辆部件的部分。例如，车辆保险杠、后视镜或车辆的其他部件可以包括内置在其中的雷达单元。
图1A示出了雷达单元100的顶部的组装视图。如图所示，雷达单元100包括配置有许多孔112(通孔和/或盲孔)的第一层110和第二层120，这些孔可以使得能够使用对准销、螺钉和其他类型的紧固件。在其他示例中，雷达单元100可以包括更多或更少的孔112。在另外的示例中，雷达单元100可以不包括孔。
如上所述，雷达单元100包括第一层110和第二层112。两个层可以以各种类型的材料存在，包括聚合物和金属性材料(例如，金属、合金、化合物)。第一层110可以包括与第二层120的孔112对准的孔(未示出)。第二层120也可以以各种类型的材料存在。这样，这两个层可以在公共的平面处接合(即，这两层可以在接缝处接合)。
如图1A所示，阵列106可以代表DOEWG辐射元件102和辐射槽104的阵列。阵列106可以代表发送天线、接收天线、或甚至是组合。元件102和辐射槽104的数量和配置可以变化。例如，所述数量可以取决于为雷达单元100配置的DOEWG和通道的数量。DOEWG阵列的辐射元件102可以是线性阵列(如图所示)、二维阵列、单个元件或辐射元件的其他配置。
辐射槽104代表可以机加工到雷达单元100的顶表面中的特征。这样，每个槽的深度可以变化。例如，一个或更多个辐射槽104可以具有比雷达单元100的顶层120的厚度小的深度。在其他实施方式中，取决于当辐射表面波时辐射槽10的期望性能，辐射槽104的长度、深度、位置、间隔和其他参数可以不同。
在一些示例中，元件102和辐射槽104通过对雷达单元100的表面进行计算机数字控制(CNC)加工来创建。特别地，辐射槽104可以部分地或完全地填充有电介质材料，并且还可以具有可调节的高度。例如，可以调节高度使得高度为零，从而有效地去除辐射槽104中的一个或更多个。也可以以其他方式创建辐射槽104。
雷达单元100包括发送阵列106和接收阵列108。发送阵列106包括配置为在雷达单元100的操作期间发送雷达信号的一个或更多个发送天线。类似地，接收阵列108包括配置为接收反射雷达信号的一个或更多个接收天线。通过将辐射槽104或其他部件放置在接收阵列108附近，也可以改善接收阵列108的接收特性。同样，在其他实施方式中，辐射槽104可以定位在发送阵列106附近，以增强发送天线的发送特性。
在一些实施方式中，第一层110和第二层120的接合可以导致这两层的配合表面之间的气隙或其他不连续性。在这样的实施方式中，这种间隙或不连续性可以接近(例如，尽可能靠近)天线装置的长度中心，并且可以具有例如约0.05mm或更小的大小。
图1B示出了雷达单元100的底部的组装视图。如图所示，第一层110可以包括配置为容纳对准销、螺钉等的孔124(通孔和/或盲孔)。例如，一个或多个孔124可以与第二层120中的对应孔对准。雷达单元100的底部可以联接到其他部件，诸如车辆或设备的一部分、或处理系统等。
如图1B所示，雷达单元100还包括端口126、128，端口126、128可以使雷达单元100能够接收位于雷达单元100内的一个或更多个波导通道中的电磁波。端口126、128还可以为后续处理引导电磁波。这样，端口126、128可以允许将信号传入和传出雷达单元100的双向操作。
图2A示出了天线(例如雷达单元100)的第一层200。波导的虚线(被自始至终使用)指示馈送波导的波束成形(beamforming)部件。图2A和图2B的示例天线示出了波束成形网络的可能的配置。这样，第一层200包括包含多个细长区段204的一个或更多个波导通道202。在每个细长区段204的第一端206处，定位若干共线的波引导构件208。构件208的大小和配置可以不同。例如，在一些示例中，构件208可以具有统一的配置。在其他示例中，一些构件208与其他构件208相比可以在大小和配置方面不同。
在通道202的与第一端206相反定位的第二端210处，一个或多个细长区段204可以包括通孔212(即输入端口)。可以使用给定量的功率来将对应量的电磁波(即能量)馈送到装置中，并且通孔212可以是这些波被馈送到设备中的位置。
当进入装置时，电磁波一般可以在如图所示的+x方向上朝向功率分配器的阵列214(即“波束成形网络”)行进。阵列214可以起到将电磁波分开并将波的相应部分传播到每个细长区段204的相应第一端206的作用。更具体地，在朝向波引导构件208离开阵列214之后，波可以继续在+x方向上传播。根据以上描述，波导通道的阵列214部分可以在此被称为分波通道。
随着电磁波的部分到达波导通道202的每个细长区段204的第一端206处的波引导构件208，波引导构件208可以使电磁能的相应子部分传播通过到达波导通道的第二半(即，在如图所示的+z方向上)。例如，电磁能可以首先到达凹入的或被进一步机加工到第一层200中(即，凹穴)的波引导构件。该凹入的构件可以被配置为比第一端206进一步往后的后续构件中的每个传播更小份额的电磁能，所述后续构件可以是突出的构件而不是凹入的构件。
此外，每个后续构件可以被配置为比在其之前的构件传播更大份额的电磁波，该电磁波沿特定的细长区段204传播到第一端206处。这样，在第一端206的远端处的构件可以被配置为传播最高份额的电磁波。每个波引导构件208可以采取具有各种尺寸的各种形状。在其他示例中，可以使多于一个的构件(或者没有任何构件)凹入。另外的示例也是可能的。此外，变化数量的细长区段是可能的。
第二金属层可以包含一个或更多个波导通道的第二半，其中所述一个或更多个波导通道的第二半的各个部分包括基本上与所述一个或更多个波导通道的第一半的细长区段对准的细长区段，并且在细长区段的一端包括至少一对通孔，所述至少一对通孔与至少一个波引导构件部分地对准并被配置为将从所述至少一个波引导构件传播的电磁波辐射出第二金属层。
在示例中，当第一半的细长区段和第二半的细长区段在阈值距离之内时或当所述区段的中心在阈值距离之内时，可以认为第二半的细长区段与第一半的细长区段基本上对准。例如，如果这两个区段的中心彼此在约±0.051mm之内，则可以认为所述区段基本上对准。
在另一示例中，当所述两半结合时(即，当两个金属层接合在一起时)，如果第一半区段的边缘和第二半区段的对应边缘彼此在约±0.051mm之内，则可以认为所述区段的边缘基本上对准。
在另外的示例中，当接合两个金属层时，一个层可以相对于另一层成角度，使得他们的侧面不彼此齐平。在这样的其他示例中，当该角度偏移小于约0.5度时，可以认为两个金属层以及因此两个所述半区段基本上对准。
在一些实施方式中，至少一对通孔可以垂直于一个或更多个波导通道的第二半的细长区段。此外，所述至少一对通孔中的各个对可以包括第一部分和第二部分。这样，给定的一对通孔可以在第一部分处相遇以形成单个通道。该单个通道可以被配置为至少接收电磁波的由对应波引导构件传播的部分，并将电磁波的至少一部分传播到第二部分。此外，第二部分可以包括配置成偶极子(doublet)的两个输出端口，并且可以被配置为从一对通孔的第一部分至少接收电磁波的所述部分，并至少将电磁波的该部分传播出两个输出端口。
图2B示出了雷达单元100的第二层220。第二层220可以包括图2A所示的第一层200的波导通道202一部分(例如，输入波导通道的第二半、分波通道和波辐射通道)。如图所示，波导通道202可以采取通道的第一半的一般形式，从而促进通道的两半的适当对准。第二半222的细长区段可以包括功率分配器的阵列224的第二半。
如上所述，电磁波可以行进通过电磁波在此被分成多个部分的阵列224，然后所述部分行进(即，在如图所示的+x方向上)到细长区段222的第二半的相应端部226。此外，给定的细长区段的端部226可以包括多对通孔228，所述多对通孔228可以至少部分地与第一金属层200的波引导构件208对准。更具体地，每对通孔可以至少部分地与对应的波引导构件(也称为反射元件)对准，使得当电磁波的给定子部分如上所述从第一层200传播到第二层220时，这些子部分继而在如图所示的–z方向上辐射出该对通孔(即一对输出端口)。再次，如上所述，给定的波引导构件和对应的一对输出端口的组合可以形成DOEWG。
此外，所有DOEWG的组合可以在此被称为DOEWG阵列。在天线理论中，当天线具有较大的辐射孔径(即，天线的多少表面积进行辐射，其中该表面积包括DOEWG阵列)时，天线可以具有较高的增益(dB)和较窄的波束宽度。这样，在一些实施方式中，较高增益的天线可以包括更多的通道(即细长区段)，其中每个通道有更多的DOEWG。虽然图2A和图2B所示的示例天线可以适合于自主车辆目的(例如，六个细长区段，其中每个区段有五个DOEWG)，但是其他实施方式也可以是可能的，并且这样的其他实施方式可以被设计/机加工用于各种应用，包括但不限于汽车雷达。
例如，在这样的其他实施方式中，天线可以包括最少的单个DOEWG。通过这种布置，输出端口可以在所有方向上辐射能量(即，低增益、宽波束宽度)。一般，区段/DOEWG的上限可以由用于第一金属层和第二金属层的金属的类型确定。例如，随着电磁波沿波导通道行进，具有高电阻的金属可以使该电磁波衰减。这样，当设计更大的高阻天线(例如，更多的通道、更多的区段、更多的DOEWG等)时，经由输入端口注入到天线中的能量可以衰减到没有太多能量辐射出天线的程度。因此，为了设计更大的天线，更小电阻(并且更加导电)的金属可以用于第一金属层和第二金属层。例如，在这里描述的实施方式中，第一金属层和第二金属层中的至少一个可以是铝。
此外，在其他实施方式中，第一金属层和第二金属层中的至少一个可以是铜、银或另一种导电材料。此外，铝金属层可以镀有铜、银或其他低电阻/高电导率的材料以提高天线性能。其他示例也是可能的。
天线可以包括至少一个紧固件，所述至少一个紧固件被配置为将第一金属层接合到第二金属层，从而将一个或更多个波导通道的第一半与所述一个或更多个波导通道的第二半对准以形成所述一个或更多个波导通道(即，将多个分波通道的第一半与所述多个分波通道的第二半对准，并且将多个波辐射通道的第一半与所述多个波辐射通道的第二半对准)。为了在一些实施方式中促进这一点，第一金属层、第一多个通孔(图2A中未示出)可以被配置为容纳所述至少一个紧固件。另外，在第二金属层中，第二多个通孔(图2B中未示出)可以与第一多个通孔基本上对准，并被配置为容纳用于将第二金属层接合到第一金属层的所述至少一个紧固件。在这样的实施方式中，所述至少一个紧固件可以被提供到对准的第一多个通孔和第二多个通孔中，并被固定使得两个金属层接合在一起。
在一些示例中，所述至少一个紧固件可以是多个紧固件。诸如螺钉和对准销的机械紧固件(和用于促进紧固的技术)可以用于将两个金属层接合(例如，螺钉固定)在一起。此外，在一些示例中，两个金属层可以彼此直接接合而其间没有粘合层。此外，可以使用不同于粘附的方法将两个金属层接合在一起，诸如扩散接合、软钎焊(soldering)、铜焊(brazing)等。然而，有可能的是，在其他示例中，除了已知或尚未知的用于接合金属层的任何方法之外或作为其备选，可以使用这样的方法。
在一些实施方式中，除了第一金属层和/或第二金属层的多个通孔之外或作为其备选，一个或更多个盲孔可以被形成到第一金属层中和/或形成到第二金属层中。在这样的实施方式中，所述一个或更多个盲孔可以用于紧固(例如，容纳螺钉或对准销)或可以用于其他目的。
图2C示出了波导240的等距截面图。波导240形成有在接缝246处联接的顶部242和底部244。波导还包括：腔体248，电磁能在波导240的操作期间在腔体248中传播；以及馈送部249，配置为将电磁能提供给腔体248，或允许电磁能离开波导240。尽管接缝246被示出为位于腔体248的高度的中点处，但是顶部242和底部244可以在沿着波导240的给定轴线的其他位置处联接在一起。
图3A示出了雷达单元300的顶部的组装视图。雷达单元300包括联接在一起的第一层302和第二层304。第二层304包括发送阵列306和接收阵列308，每个阵列具有组成发送天线或接收天线的辐射元件。
第一层302和第二层304可以由各种材料产生，诸如铝、钛、塑料和合金以及其他可能性。这样，第一层302和第二层304可以容纳雷达单元300的部件，包括使发送阵列306和接收阵列308中的辐射元件能够工作的波导。例如，波导可以位于第一层302与第二层304之间。
发送阵列306包括组成发送天线310、312、314和316的辐射元件。每个发送天线可以发送处于特定极化的雷达信号。例如，发送天线310可以被配置为发送以第一极化(例如，与水平面成正45度)行进的雷达信号，而其他发送天线312-316可以被配置为以相同极化或其他极化(例如，与水平面成负45度、水平线性和垂直线性)操作。在其他示例中，一些辐射元件可以对应于相同的发送天线。例如，用于发送天线310和发送天线312的辐射元件可以组合以形成单个发送天线。
接收阵列308包括组成接收天线318、320、322和324的辐射元件。每个接收天线可以接收以特定的极化行进的反射雷达信号。作为示例，接收天线318-324可以每个接收来自上述四种极化之一的反射雷达信号。
发送天线310-316和接收天线318-324都可以利用位于第一层302和第二层304内的波导。特别地，电磁波可以沿着波导通道行进，并作为定向雷达信号经由发送天线310-316传出。同样，接收到的雷达信号中的电磁波可以从接收天线318-324行进通过波导通道，以进行后续处理。
此外，发送天线310-316和接收天线318-324可以由雷达单元300的单个雷达芯片操作。实际上，雷达芯片可以配置有多个独立的发送通道和接收通道。每个通道对应于雷达单元可以能够发送和接收的一个信号。
一个示例雷达芯片可以具有四个接收通道和三个发送通道。因此，示例芯片可以能够同时发送三个信号并接收四个信号。因此，该示例雷达芯片可以能够同时接收来自雷达单元的所有四种极化的信号。另外，该示例雷达芯片可以能够同时发送三个雷达信号。因此，为了使雷达单元一次以四种不同的极化进行发送，雷达单元可以配置有(i)多于一个的雷达芯片或(ii)将雷达芯片输出之一分成两个发送信号的方式。
在一些实施方式中，在此描述的雷达单元300或其他雷达单元可以进一步包括放大器或另一部件，该另一部件被配置为使一个或多个发送天线在两个或更多个极化通道之间选择性地进行发送。在一个示例中，放大器可以具有单个输入(诸如来自雷达芯片)和两个输出。可以选择性地启用或禁用雷达芯片的每个输出。因此，具有拥有三个输出的雷达芯片的雷达单元可以使用放大器将三个输出信号中的一个分成两个信号。因此，具有三个输出的信号雷达芯片和放大器可以用于创建四个雷达信号以供雷达单元发送。
另外，雷达单元300可以包括其他部件，诸如配置为在各种可用的极化之间选择性地更改雷达信号的发送的控制单元。例如，控制单元可以能够在极化中的一种和所有四种之间选择性地进行启用以供发送。在一些示例中，控制单元可以被配置为迭代地改变发送的极化。雷达单元300还可以包括处理器，该处理器被配置为基于入射的雷达测量来确定关于环境的信息。处理器可以位于雷达单元300上或经由有线或无线连接耦合。在一些示例中，一个或多个处理器可以使用来自雷达单元300以及其他雷达单元的测量来确定周围环境的天气状况。例如，处理器或多个处理器可以使用对以多种极化(例如两种或更多种极化)辐射的雷达信号的测量来检测天气状况以及环境中的其他特征。在另一些示例中，处理器可以使用接收到的雷达信息(或接收到的雷达信息的缺少)来确定启用或禁用哪些极化。在另外的示例中，雷达单元300可以包括作为单个雷达芯片并置在雷达单元300上的四个接收天线和三个发送天线。
图3B示出了雷达单元330的顶部的组装视图。类似于雷达单元300，雷达单元330包括第一层332和第二层334。第二层334包括发送阵列336和接收阵列338，每个阵列具有组成发送天线或接收天线的部分的辐射元件。
发送阵列336包括组成发送天线340、342、344的辐射元件。每个发送天线可以以特定的极化发送雷达信号。作为示例，发送天线340和342可以分别以与水平面成正四十五度和负四十五度的倾斜极化发送雷达信号。此外，发送天线344可以以诸如水平线性极化或垂直线性极化的特定极化进行发送。在一些实施方式中，下面的波导通道可以使发送天线344(或另一发送天线)能够在多种极化之间选择性地进行发送。例如，发送天线344可以在以水平线性极化或垂直线性极化辐射的发送雷达信号之间选择性地切换。
接收阵列338包括组成接收天线346、348、350、352的辐射元件。每个接收天线可以接收以特定的极化行进的反射雷达信号。作为示例，接收天线346-352可以每个接收来自上述四种极化之一的反射雷达信号。例如，接收天线346可以接收以倾斜极化辐射的反射信号。下面的波导通道以及其他可能的部件可以使每个接收天线接收以特定极化辐射的雷达信号。此外，波导通道的配置(例如，长度、宽度)可以影响接收宽度和接收天线在其之内接收雷达信号的距离。
图3C示出了雷达单元360的顶部的组装视图。如图所示，雷达单元360由第一层362和第二层364组成，并且还包括发送阵列366和接收阵列368。发送阵列366由发送天线370组成，接收阵列368由接收天线372组成。这些天线每个包括单个辐射元件，该单个辐射元件可以使天线在环境的较宽范围内进行发送或接收。
雷达单元300、330和360代表能够以多种极化操作的雷达单元的示例配置。这样，其他实施方式可以涉及具有不同配置的雷达单元。这些配置可以使给定的雷达单元在给定的时间以多于或少于四种极化操作。这些雷达单元以及其他雷达单元可以是配置为辅助车辆或其他设备测量环境的雷达系统的部分。这样，示例雷达单元可以包括配置为辅助对象检测和识别的处理器或多个处理器(例如计算系统)。例如，处理器可以基于从具有第一极化的雷达发送信号接收到的一个或多个雷达反射发送来确定初步的对象识别，并且还可以引起具有不同于第一极化的第二极化的第二雷达信号的发送。这样，处理器可以基于从第二雷达信号的发送接收到的第二接收雷达反射发送来进行对象识别。
示例雷达单元还可以包括可对应于处理器或其他部件的控制单元。给定的控制单元可以被配置为使发送天线以混合发送模式操作。混合发送模式可以在同时以诸如水平线性极化、垂直线性极化和倾斜极化的两种或更多种极化选择性地发送雷达信号时涉及一个或更多个发送天线。
在另外的示例实施方式中，雷达系统可以包括由以下构成的发送天线：第一发送天线，配置为以水平线性极化进行发送；第二发送天线，配置为以垂直水平线性极化进行发送；以及第三发送天线，配置为在与水平面成大约正四十五度的第一倾斜极化和配置为与水平面成大约负四十五度辐射的第二倾斜极化之间选择性地进行发送。该雷达系统还包括由以下构成的接收天线：第一接收天线，配置为接收以水平线性极化发送的雷达信号的反射；第二接收天线，配置为接收以垂直水平线性极化发送的雷达信号的反射；第三接收天线，配置为接收以第一倾斜极化发送的雷达信号的反射；以及第四接收天线，配置为接收以第二倾斜极化发送的雷达信号的反射。
图4A示出了用于雷达单元的发送天线和接收天线的布局400。如图所示，布局400包括接收阵列402和发送阵列404。接收阵列402包括接收天线406、408、410和412。每个接收天线被配置为接收来自特定极化的反射雷达信号。例如，接收天线406可以被配置为接收处于倾斜极化(诸如与水平面成大约负四十五度的倾斜极化)的反射雷达信号。接收天线408可以被配置为接收处于水平线性极化的反射雷达信号，接收天线410可以被配置为接收处于垂直线性极化或另一极化的反射雷达信号。接收天线412可以被配置为接收处于倾斜极化(诸如与水平面成大约正四十五度的倾斜极化)的反射雷达信号。
下面的波导的长度或配置可以影响每个接收天线的性能。如图所示，接收天线406-412具有与在此描述的其他天线的波导相比长度较短的波导。这些波导的长度可以影响给定接收天线可被设计为进行接收的接收程度。特别地，用于每个接收天线的波导的短的长度可以标志着接收天线被配置为接受来自宽的关注区域的反射信号。
如图4所示，发送阵列404包括发送天线414、416、418和420。每个发送天线被配置为以特定极化发送雷达信号。例如，发送天线416可以被配置为以水平线性极化接收反射雷达信号，发送天线414可以被配置为以垂直线性极化接收反射雷达信号。此外，发送天线420可以被配置为以倾斜极化(诸如与水平面成大约负四十五度的倾斜极化)接收反射雷达信号。类似地，发送天线418可以被配置为以倾斜极化(诸如与水平面成大约正四十五度的倾斜极化)接收反射雷达信号。
与接收天线的波导类似，下面的波导的长度或配置可以影响发送天线的性能。如图所示，发送天线414、416、418和420具有与在此描述的其他天线的波导相比长度较短的波导。这些波导的长度可以影响雷达单元的给定发送天线阵列可发送的发送波束宽度。特别地，阵列的短的长度可以使发送天线在宽的区域(即，宽的波束宽度)上向外发送信号。相反，长的阵列可以具有更窄的波束宽度。
图4B示出了用于雷达单元的发送天线和接收天线的另一布局。类似于布局400，布局430包括接收阵列432和发送阵列434。在其他实施方式中，接收阵列432和发送阵列434可以交换天线的配置和位置。
接收阵列432包括接收天线434、436、438和440。在一些实施方式中，接收天线434和接收天线440可以都被配置为分别捕获处于特定倾斜极化的反射雷达信号。例如，接收天线434可以接收处于倾斜极化(诸如与水平面成大约正四十五度的倾斜极化)的反射雷达信号。在该示例中，接收天线440可以被配置为接收处于与水平面成大约负四十五度的倾斜极化的雷达信号。
接收天线436可以被配置为接收以垂直线性极化行进的雷达信号，接收天线438可以被配置为接收以水平线性极化行进的雷达信号。在其他实施方式中，接收天线436可以被配置为接收反射的水平线性极化信号，接收天线438可以被配置为接收反射的垂直线性极化信号。
如上所述，下面的波导的长度或配置可以影响接收天线的性能。如图所示，接收天线434-440均具有与在此描述的其他天线的波导(例如，发送阵列434的发送天线的波导)相比长度较长的波导。这些波导的长度或配置可以影响给定接收天线可被设计为进行接收的接收波束宽度。特别地，用于每个接收天线的波导的长的长度可以标志着接收天线被配置为接受来自更窄的接收波束宽度的反射信号。这种更窄的波束宽度可以集中用于在窄的区域上朝向接收天线行进的反射雷达信号。
布局430中的发送阵列434包括发送天线442、444、446、448的组合，其类似于图4A中绘出的发送阵列404的配置。类似于发送阵列404，发送阵列434中的发送天线442-448可以被配置为发送处于特定极化的雷达信号的宽的波束。
图4C示出了用于雷达单元的发送天线和接收天线的再一布局450。布局450包括类似于图4B中绘出的接收阵列432的接收阵列452。
布局450还包括包含发送天线464、466、468和470的发送阵列454。如图所示，发送天线464-470利用长波导，该长波导可以使每个发送天线发送在集中的方向上为窄波束的雷达信号。例如，发送天线464可以被配置为以取向在与水平面成大约负四十五度的倾斜极化的窄波束发射雷达信号。在其他实施方式中，发送天线464可以发送以另一极化(例如水平线性极化)行进的雷达信号。
在一些实施方式中，发送天线466和发送天线468可以被配置为朝向环境的较窄关注范围发送雷达信号。这些发送的雷达信号可以分别以诸如水平线性极化和垂直线性极化的特定极化行进。此外，发送天线470可以被配置为以取向在与水平面成大约极化四十五度的倾斜极化的窄波束发射雷达信号。
图4D示出了用于雷达单元的发送天线和接收天线的又一布局472。布局472包括接收阵列474和发送阵列476。如图4D所示，接收阵列474包括接收天线478、480、482和484，每个接收天线可以被配置为接收以特定极化朝向雷达单元行进的反射雷达信号。类似地，发送阵列476包括经由波导通道链接的发送天线488、490、492和494。这些发送天线中的每个可以被配置为由于天线阵列的长度而发送以窄波束以特定极化行进的雷达信号。此外，发送阵列476还包括减少能量损失并可改善发送天线488-494的操作的寄生元件486。在其他实施方式中，以上讨论的接收阵列474或其他发送/接收阵列可以包括一个或多个寄生元件，以增强雷达单元的接收特性或发送特性。
图5示出了形成在组装好的示例天线内部的概念性波导通道500。更具体地，波导通道500代表图2A和图2B的波导通道202的配置。例如，波导通道500包括输入端口562至输入波导通道564。波导通道500还包括分波通道566和多个辐射偶极子568(即，DOEWG阵列)。
如上所述，当电磁波在输入端口562处进入波导通道500时，电磁波可以在+x方向上行进通过输入波导通道564，然后被分波通道566(例如被功率分配器)分成多个部分。然后，例如，电磁波的那些部分可以在+x方向上行进到相应的辐射偶极子568，在辐射偶极子568处那些部分的子部分通过成对的输出端口(诸如辐射对570)辐射出每个DOEWG。
如上所述，在特定的波辐射通道中，电磁波的一部分可以首先传播通过具有凹入的波引导构件572(即，倒置的台阶或“阱”)的第一DOEWG。该凹入的波引导构件572可以被配置为辐射特定波辐射通道的DOEWG的所有构件的能量的最小份额。在一些示例中，可以形成后续波引导构件574(例如，突出的而非凹入的)，使得每个后续DOEWG可以比其之前的DOEWG辐射剩余能量的更高份额。换言之，每个波引导构件572、574一般可以作为“台阶切割部”形成到水平(+x方向)通道(即，波辐射通道，或如上所述的“细长区段”的“第一端”)中，并被天线用来调整(tune)所辐射的能量的量与进一步经天线发送的能量的量。
在一些实施方式中，给定的DOEWG可以无法辐射大于阈值水平的能量，并且可以无法辐射小于阈值水平的能量。这些阈值可以基于DOEWG部件(例如，波引导构件、水平通道、垂直通道、两个输出端口之间的桥等)的尺寸而变化，或者可以基于与天线相关联的其他因素而变化。在一些实施方式中，例如，可以对第一金属层和第二金属层进行机加工，使得波导通道500的各个侧面具有圆化的边缘，诸如边缘576、578和580。
图6示出了示例天线的波辐射部分600。图6的波辐射部分600示出了示例天线的示例波辐射偶极子。更具体地，图6示出了示例DOEWG 600的截面。如上所述，DOEWG 600可以包括水平馈送部(即，通道)、垂直馈送部(即，偶极子颈)和波引导构件604。垂直馈送部可以被配置为将来自水平馈送部的能量耦合到两个输出端口602，每个输出端口被配置为将电磁波的至少一部分辐射出DOEWG 600。在一些实施方式中，距输入端口最远的DOEWG可以包括在位置606处的止回器(backstop)。止回器可以是相应波导的端部或末端。在最后一个DOEWG之前的DOEWG可以仅在位置606处开口，并且电磁波可以通过该位置606传播到后续DOEWG。例如，多个DOEWG可以串联连接，其中水平馈送部在所述多个DOEWG上是公共的。图6示出了可被调节以调整(tune)耦合到辐射元件中的电磁信号的幅度和/或相位的各种参数。
为了调整诸如DOEWG 600的DOEWG，可以调整垂直馈送部宽度vfeed_a和台阶604的各种尺寸(例如，dw、dx和dz1)，以实现从DOEWG 600出来的辐射能量的不同份额。台阶604也可以被称为反射部件，因为它反射沿水平馈送部传播到垂直馈送部中的一部分电磁波。此外，在一些示例中，反射部件的高度dz1可以是负的，即，可以在水平馈送部的底部之下延伸。类似的调整机制也可以用于调整寄生部件。例如，寄生部件可以包括垂直宽度以及高度的各种尺寸(例如，dw、dx和dz1)中的任何一个。
在一些示例中，DOEWG 600的每个输出端口602可以具有相关联的相位和幅度。为了实现每个输出端口602的所期望的相位和幅度，可以调节各种几何部件。如前所述，台阶(反射部件)604可以引导一部分电磁波通过垂直馈送部。为了调节与相应DOEWG 600的每个输出端口602相关联的幅度，可以调节与每个输出端口602相关联的高度。此外，与每个输出端口602相关联的高度可以是输出端口602的该馈送区域的高度或深度，并且不仅可以是高度或深度调节，而且它可以是这些变化或台阶的多重形式，或者总体上使高度或深度递增或递减。
如图6所示，可以调节高度dz2和高度dz3以控制相对于两个输出端口602的幅度。对高度dz2和高度dz3的调节可以更改偶极子颈(例如，图6的垂直馈送部)的物理尺寸。偶极子颈可以具有基于高度dz2和高度dz3的尺寸。因此，随着针对各种偶极子更改高度dz2和高度dz3，偶极子颈的尺寸(即，偶极子颈的至少一侧的高度)可以改变。在一个示例中，因为高度dz2大于高度dz3，所以与高度dz2相关联(即，与高度dz2相邻定位)的输出端口602可以以比由与高度dz3相关联的输出端口602辐射的信号的幅度大的幅度辐射。
图7是描绘用雷达系统发信号的方法700的流程图。可以使用上述任何示例雷达单元或系统来执行方法700。此外，在一些实施方式中，可以伪逆地(pseudo-inversely)执行方法700以接收电磁波(对照于辐射)。例如，可以执行方法700以使用安装在自主车辆上的雷达系统来辅助自主车辆的导航。如上所述，雷达单元可以安装在车辆的各个部分上，包括在不同的取向上。例如，雷达单元可以取决于雷达单元的期望性能以竖直取向、水平取向、垂直取向或其他不同的取向联接到车辆。将雷达单元联接到车辆可以涉及使用各种部件。在其他情况下，雷达单元可以内置在车辆部件的部分中。备选地，可以执行方法700以使用无线电通信技术进行通信。
在块702处，方法700涉及使用多个发送天线发送雷达信号。例如，所述多个发送天线可以包括配置为以四种极化之一进行发送的发送天线。
作为示例，发送天线可以包括三个发送天线的集合。第一发送天线可以发送以水平线性极化行进的雷达信号，第二发送天线可以发送以垂直线性极化行进的雷达信号。该集合还可以包括第三发送天线，该第三发送天线被配置为在诸如与水平面成大约正四十五度的第一倾斜极化和与水平面成大约负四十五度的第二倾斜极化的两种极化之间选择性地发送雷达信号。
在块704处，方法700包括使用多个接收天线接收雷达。所述多个接收天线可以包括发送天线，该发送天线被配置为接收以四种极化之一行进的雷达信号。
在一些实施方式中，方法700可以进一步涉及接收在至少两种极化之间选择性地发送的一个或多个雷达信号。接收到的雷达信号可以用于确定雷达系统的环境中的天气状况。例如，车辆可以基于使用雷达系统检测到的天气状况来执行导航操作。这样，当天气状况不太适合安全导航时，车辆控制系统可以调节控制策略。在一些情况下，车辆控制系统可以利用雷达系统来检测雨、雪、道路中水坑的存在或其他可能影响导航的天气状况。
在另外的实施方式中，方法700可以进一步涉及基于从具有第一极化的第一雷达发送接收到的第一雷达反射发送来确定初步的物体识别。实施方式可以进一步涉及引起具有不同于第一极化的第二极化的第二雷达信号的发送、以及基于从第二雷达信号的发送接收到的第二接收雷达反射发送来进行对象识别。
在一些实施方式中，雷达系统的发送天线可以在多种极化之间选择性地发送雷达信号。例如，发送天线可以在水平线性极化与垂直线性极化之间选择性地进行发送。在其他情况下，发送天线可以在与水平面成大约正四十五度的第一倾斜极化与配置为与水平面成大约负四十五度辐射的第二倾斜极化之间选择性地发送雷达信号。
在另外的示例中，与雷达系统相关联的处理器可以使用雷达信号来确定天气状况。特别地，处理器可以基于处于多种极化(例如，至少两种极化)的雷达来确定天气状况。
应理解，波导通道、波导通道的部分、波导通道的侧面、波引导构件等的其他形状和尺寸也是可能的。在一些实施方式中，波导通道的矩形形状或圆角矩形形状可以非常便于制造，尽管可以实施已知或尚未知道的其他方法来以等同或甚至更大的便利性制造波导通道。
此外，应理解，图中示出的各种元件的其他布局、布置、数量或大小也是可能的。例如，应理解，天线或天线系统的给定应用可以确定用于图中示出的极化旋转覆盖单位单元的各种机加工部分的适当尺寸和大小(例如，沟道大小、金属层厚度等)，和/或用于在此描述的(多个)天线和(多个)天线系统的其他机加工(或非机加工)部分/部件的适当尺寸和大小。例如，如上所述，一些示例雷达系统可以被配置为以与毫米电磁波长度对应的77GHz的电磁波频率操作。在此频率下，装置的通道、端口等可以具有适合于77GHz频率的给定尺寸。其他示例天线和天线应用也是可能的。
此外，词语“天线”不应限于涉及单单在电磁谱的无线电频率内的电磁波的应用。术语“天线”在此广泛用于描述能够发送和/或接收任何电磁波的设备。例如，在此描述的任何天线或天线部件可以能够发送和/或接收可见光。此外，在此描述的任何天线或天线部件可以能够由光源(例如光纤或激光器)馈送。例如，这样的示例天线可以用作计算设备内的光学互连。此外，这样的天线内的部件的对应形状和尺寸可以取决于波长而变化(例如，对照于无线电实施方式中的毫米特征大小，光学实施方式中使用的部件可以具有数百纳米量级的特征大小)。
应理解，在此描述的布置仅出于示例的目的。这样，本领域技术人员将认识到可替代地使用其他布置和其他元件(例如，机器、装置、接口、功能、顺序和功能分组等)，并且可以根据期望的结果完全省略一些元件。此外，在任何合适的组合和位置中，所描述的许多元件是可实现为离散或分布式部件或者与其他部件结合的功能实体。
虽然已经在此公开了各种方面和实施方式，但是其他方面和实施方式对本领域技术人员将是明显的。在此公开的各种方面和实施方式是出于说明的目的而不旨在进行限制，其中范围由所附权利要求指示。

Claims (20)

1.一种雷达单元，包括：
多个发送天线，其中所述多个发送天线包括配置为以四种极化之一进行发送的相应发送天线；以及
多个接收天线，其中所述多个接收天线包括配置为接收来自所述四种极化之一的雷达信号的相应接收天线。
2.根据权利要求1所述的雷达单元，其中所述四种极化包括水平线性极化和垂直线性极化。
3.根据权利要求1所述的雷达单元，其中所述四种极化包括配置为与水平面成大约正四十五度辐射的第一倾斜极化、以及配置为与水平面成大约负四十五度辐射的第二倾斜极化。
4.根据权利要求1所述的雷达单元，还包括：
放大器，其中所述放大器被配置为使所述多个发送天线中的发送天线在所述四种极化通道中的两种或更多种之间选择性地进行发送。
5.根据权利要求4所述的雷达单元，其中所述多个发送天线包括三个发送天线。
6.根据权利要求5所述的雷达单元，其中所述多个接收天线包括四个接收天线。
7.根据权利要求6所述的雷达单元，其中所述四个接收天线和所述三个发送天线并置在单个雷达芯片上。
8.根据权利要求1所述的雷达单元，还包括：
可配置用于将所述雷达单元联接到车辆的一个或更多个部件。
9.根据权利要求1所述的雷达单元，还包括：
控制单元，配置为选择性地使所述多个发送天线以四种极化中的至少一种进行发送。
10.根据权利要求9所述的雷达单元，其中所述控制单元被配置为在所述四种极化中的至少两种极化之间选择性地更改所述雷达信号的发送。
11.根据权利要求10所述的雷达单元，还包括处理器，所述处理器被配置为基于从所述雷达信号在所述四种极化中的至少两种极化之间的发送接收到的雷达信号来确定天气状况。
12.根据权利要求10所述的雷达单元，还包括：
处理器，其中所述处理器被配置为：
基于从具有第一极化的第一雷达发送信号接收到的第一雷达反射发送，确定初步的对象识别；
引起具有不同于所述第一极化的第二极化的第二雷达信号的发送；以及
基于从所述第二雷达信号的发送接收到的第二接收雷达反射发送，进行对象识别。
13.根据权利要求1所述的雷达单元，还包括：
控制单元，可配置为使所述多个发送天线以混合发送模式操作，其中所述混合发送模式涉及以所述四种极化中的两种或更多种同时选择性地发送雷达信号。
14.一种用雷达系统发信号的方法，包括：
使用多个发送天线发送雷达信号，其中所述多个发送天线包括配置为以四种极化之一进行发送的相应发送天线；
使用多个接收天线接收所述雷达信号，其中所述多个接收天线包括配置为接收来自所述四种极化之一的雷达信号的相应接收天线。
15.根据权利要求14所述的方法，其中使用多个发送天线发送所述雷达信号包括：
在所述四种极化中的至少两种极化之间选择性地发送所述雷达信号。
16.根据权利要求15所述的方法，还包括：
使用所述多个接收天线来接收在所述四种极化中的所述至少两种极化之间选择性地发送的所述雷达信号；以及
基于接收到的雷达信号，确定所述雷达系统的环境的天气状况。
17.根据权利要求15所述的方法，还包括：
基于从具有第一极化的第一雷达发送信号接收到的第一雷达反射发送，确定初步的对象识别；
引起具有不同于所述第一极化的第二极化的第二雷达信号的发送；以及
基于从所述第二雷达信号的发送接收到的第二接收雷达反射发送，进行对象识别。
18.根据权利要求14所述的方法，其中使用所述多个发送天线发送所述雷达信号包括：
使用所述多个发送天线中的单个发送天线，在水平线性极化与垂直线性极化之间选择性地发送所述雷达信号。
19.根据权利要求14所述的方法，其中使用所述多个发送天线发送所述雷达信号包括：
使用所述多个发送天线中的单个发送天线，在与水平面成大约正四十五度的第一倾斜极化和配置为与水平面成大约负四十五度辐射的第二倾斜极化之间选择性地发送所述雷达信号。
20.一种雷达系统，包括：
多个发送天线，其中所述多个发送天线包括第一发送天线、第二发送天线和第三发送天线，所述第一发送天线被配置为以水平线性极化进行发送，所述第二发送天线被配置为以垂直水平线性极化进行发送，所述第三发送天线被配置为在与水平面成大约正四十五度的第一倾斜极化和配置为与水平面成大约负四十五度辐射的第二倾斜极化之间选择性地进行发送；以及
多个接收天线，其中所述多个接收天线包括第一接收天线、第二接收天线、第三接收天线和第四接收天线，所述第一接收天线被配置为接收以所述水平线性极化发送的雷达信号的反射，所述第二接收天线被配置为接收以所述垂直水平线性极化发送的雷达信号的反射，所述第三接收天线被配置为接收以所述第一倾斜极化发送的雷达信号的反射，所述第四接收天线被配置为接收以所述第二倾斜极化发送的雷达信号的反射。
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