CN115378476B - 用于阵列天线进行信号收发的方法及阵列天线 - Google Patents

用于阵列天线进行信号收发的方法及阵列天线 Download PDF

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Abstract

本公开提供了用于阵列天线进行信号收发的方法及阵列天线。阵列天线包括的各个阵元按照行和列的顺序均匀分布成天线阵列，在该方法中，对工作频段进行均匀划分，以得到多个频率；将各个频率分配给所述各个阵元，以作为各个阵元的初始发射频率；针对各个阵元，按照各个频率的指定频率顺序，从初始发射频率开始依次发射各个频率对应的发射信号；以及针对各个阵元，接收该阵元以及该阵元对应的指定相邻阵元所发出的发射信号对应的回波信号，其中，指定相邻阵元是在所述天线阵列中与该阵元相邻、且位于该阵元的指定方位上的阵元。

Description

用于阵列天线进行信号收发的方法及阵列天线
技术领域
本公开涉及无线通信技术领域，具体地，涉及用于阵列天线进行信号收发的方法及阵列天线。
背景技术
成像检测技术被广泛运用于各种各样的应用场景，尤其是主动式毫米波人体安检装置。主动式毫米波人体安检装置通过利用主动毫米波成像技术，能够在不直接接触待测人员的人体的情况下，有效检测出在衣物覆盖下藏匿于人体各部位处的目标物品(包括金属材质的物品和非金属材质的物品)，并可以从基于检测而生成的图像上提取藏匿的目标物品的形状、大小和位置等信息。
主动式毫米波人体安检装置通常包括收发天线阵列，收发天线阵列进而包括发射天线阵列和接收天线阵列，其中，通过发射天线阵列能够将毫米波信号按特定的增益要求和波束宽度要求发射到自由空间(包括空气和真空)，而通过接收天线阵列能够从自由空间接收所发射的毫米波信号经目标物品反射后的回波信号。
发明内容
鉴于上述，本公开提供了用于阵列天线进行信号收发的方法及阵列天线。通过本公开提供的阵列天线中的各个阵元采用一发多收的方式进行信号收发，增加了等效相位中心，从而增加了采样点，从另一角度来说，在确保足够采样点的情况下减少了阵元的使用。此外，阵列天线在多发多收的收发机制下，每一时刻各个阵元同时发射的频率各不相同，能够缩短通过回波信号采集数据的采集时间。
根据本公开的一个方面，提供了一种用于阵列天线进行信号收发的方法，其中，所述阵列天线包括的各个阵元按照行和列的顺序均匀分布成天线阵列，所述方法包括：对工作频段进行均匀划分，以得到多个频率，其中，所述多个频率的数量不少于所述阵元的数量；将各个频率分配给所述各个阵元，以作为所述各个阵元的初始发射频率，其中，所述各个阵元的初始发射频率不同；针对各个阵元，按照所述各个频率的指定频率顺序，从所述初始发射频率开始依次发射所述各个频率对应的发射信号，其中，所述各个阵元在每一时刻所发出的发射信号的频率各不相同；以及针对各个阵元，接收该阵元以及该阵元对应的指定相邻阵元所发出的发射信号对应的回波信号，其中，所述指定相邻阵元是在所述天线阵列中与该阵元相邻、且位于该阵元的指定方位上的阵元。
根据本公开的另一方面，还提供一种阵列天线，其中，所述阵列天线包括的各个阵元按照行和列的顺序均匀分布成天线阵列，所述阵列天线被配置为：响应于触发电信号，确定所述各个阵元的初始发射频率，其中，工作频段被划分为多个频率，所述多个频率的数量不少于所述阵元的数量，各个频率分配给所述各个阵元以作为所述各个阵元的初始发射频率，所述各个阵元的初始发射频率不同；针对各个阵元，按照所述各个频率的指定频率顺序，从所述初始发射频率开始依次发射所述各个频率对应的发射信号，其中，所述各个阵元在每一时刻所发射的发射信号的频率各不相同；以及针对各个阵元，接收该阵元以及该阵元对应的指定相邻阵元所发出的发射信号对应的回波信号，其中，所述指定相邻阵元是在所述天线阵列中与该阵元相邻、且位于该阵元的指定方位上的阵元。
附图说明
通过参照下面的附图，可以实现对于本公开内容的本质和优点的进一步理解。在附图中，类似组件或特征可以具有相同的附图标记。
图1示出了根据本公开的阵列天线中的各个阵元均匀分布的一个示例的示意图。
图2示出了根据本公开的包括有子阵的阵列天线的一个示例的示意图。
图3示出了根据本公开的用于阵列天线进行信号收发的方法的一个示例的流程图。
图4示出了根据本公开的阵列天线的等效相位中心的一个示例的示意图。
具体实施方式
以下将参考示例实施方式讨论本文描述的主题。应该理解，讨论这些实施方式只是为了使得本领域技术人员能够更好地理解从而实现本文描述的主题，并非是对权利要求书中所阐述的保护范围、适用性或者示例的限制。可以在不脱离本公开内容的保护范围的情况下，对所讨论的元素的功能和排列进行改变。各个示例可以根据需要，省略、替代或者添加各种过程或组件。另外，相对一些示例所描述的特征在其它例子中也可以进行组合。
如本文中使用的，术语“包括”及其变型表示开放的术语，含义是“包括但不限于”。术语“基于”表示“至少部分地基于”。术语“一个实施例”和“一实施例”表示“至少一个实施例”。术语“另一个实施例”表示“至少一个其他实施例”。术语“第一”、“第二”等可以指代不同的或相同的对象。下面可以包括其他的定义，无论是明确的还是隐含的。除非上下文中明确地指明，否则一个术语的定义在整个说明书中是一致的。
成像检测技术被广泛运用于各种各样的应用场景，尤其是主动式毫米波人体安检装置。主动式毫米波人体安检装置通过利用主动毫米波成像技术，能够在不直接接触待测人员的人体的情况下，有效检测出在衣物覆盖下藏匿于人体各部位处的目标物品(包括金属材质的物品和非金属材质的物品)，并可以从基于检测而生成的图像上提取藏匿的目标物品的形状、大小和位置等信息。
主动式毫米波人体安检装置通常包括收发天线阵列，收发天线阵列进而包括发射天线阵列和接收天线阵列，其中，通过发射天线阵列能够将毫米波信号按特定的增益要求和波束宽度要求发射到自由空间(包括空气和真空)，而通过接收天线阵列能够从自由空间接收所发射的毫米波信号经目标物品反射后的回波信号。
然而，一般来说，目前的阵列天线采用一发一收的收发机制，阵列天线中的每个阵元发出发射信号后，由该阵元接收该发射信号对应的回波信号。在这种收发机制下，为了采集尽可能全面的信息，需要布置更密集的阵元，增加阵元的数量，从而增加阵列天线的生产成本。
鉴于上述，本公开提供了用于阵列天线进行信号收发的方法及阵列天线。阵列天线包括的各个阵元按照行和列的顺序均匀分布成天线阵列，在该方法中，对工作频段进行均匀划分，以得到多个频率，其中，所述多个频率的数量不少于所述阵元的数量；将各个频率分配给各个阵元，以作为各个阵元的初始发射频率，其中，各个阵元的初始发射频率不同；针对各个阵元，按照各个频率的指定频率顺序，从初始发射频率开始依次发射各个频率对应的发射信号，其中，各个阵元在每一时刻所发射的发射信号的频率各不相同；以及针对各个阵元，接收该阵元以及该阵元对应的指定相邻阵元所发出的发射信号对应的回波信号，其中，指定相邻阵元是在天线阵列中与该阵元相邻、且位于该阵元的指定方位上的阵元。通过本公开提供的阵列天线中的各个阵元采用一发多收的方式进行信号收发，增加了等效相位中心，在确保所接收的回波信号的数量不变甚至提升的情况下减少了阵元的使用。此外，阵列天线在多发多收的收发机制下，每一时刻各个阵元所发射的频率各不相同，能够缩短通过回波信号采集数据的采集时间。
下面结合附图对本公开提供的用于阵列天线进行信号收发的方法及阵列天线进行详细说明。
在本公开中，阵列天线包括若干阵元，每个阵元可以发出发射信号，还可以接收发射信号对应的回波信号。在一个示例中，本公开中的阵列天线可以被排布成线阵列或者平面阵列，在线阵列或者平面阵列中的各个阵元位于同一平面中。下面以平面阵列为例进行说明。
在本公开中，阵列天线包括的各个阵元可以按照行和列的顺序均匀分布成天线阵列，天线阵列可以呈矩形或者正方形。在天线阵列中，在行的方向上相邻的各个阵元之间的间隔距离相等，在列的方向上相邻的各个阵元之间的间隔距离相等。在一个示例中，在行和列的方向上相邻的各个阵元之间的间隔距离相等。在另一个示例中，在行的方向上相邻的各个阵元之间的间隔距离与在列的方向上相邻的各个阵元之间的间隔距离可以不相同。
在针对阵列天线的一种划分方式中，在用于布置阵列天线的区域中，确定该区域的高度H和宽度L，根据待布置的阵元的数量确定高度和宽度的均匀划分方式。在一个示例中，可以将阵列天线的分布方式确定为：每列(在高度H方向上)布置M个阵元，每行(在宽度L方向上)布置N个阵元，且，所布置的阵元的总数量M×N是待布置的阵元的数量，其中，M和N是正整数。每个阵元对应的阵元方格的高度h是H/M，每个阵元对应的阵元方格的宽度l是L/N。每个阵元方格用于布置一个阵元，每个阵元可以布置在对应的阵元方格的中心位置处。以图1为例，图1示出了根据本公开的阵列天线中的各个阵元均匀分布的一个示例的示意图。
在一个示例中，可以将相邻的两个阵元之间的间隔距离等效为阵元方格的高度h和宽度l，从而可以设定高度h小于或等于2h0，宽度l小于或等于2l0。h0和l0分别表示在高度上和宽度上的采样间隔，例如，h0可以是5mm，l0也可以是5mm。在高度h小于或等于2h0以及宽度l小于或等于2l0的情况下，可以确保采样频率大于信号中最高频率的2倍，从而确保采样信息的完整性。
在阵列天线的一种布置方式中，阵列天线可以被布置成包括多个子阵，各个子阵按照行和列的顺序均匀分布，每个子阵可以包括多个阵元，每个子阵中的所有阵元可以按照行和列的顺序均匀分布。
图2示出了根据本公开的包括有子阵的阵列天线200的一个示例的示意图。如图2所示，阵列天线200被划分为均匀排布的多个子阵，每个黑框标示为一个子阵，各个子阵中的阵元数量以及阵元的排布方式均相同。
在该布置方式中，可以先在用于布置阵列天线的区域中均匀划分子阵。在一个示例中，可以确定子阵的数量为MA×NA，其中，MA表示在每列(在高度H方向)上所布置的子阵的数量，NA表示每行(在宽度L方向)上所布置的子阵的数量，则每个子阵的高度H′为H/MA，每个子阵的宽度L′为L/NA。
进一步地，针对每个子阵，均匀划分阵元方格，以用于布置阵元。在一个示例中，每个子阵中布置的阵元数量为MS×NS，其中，MS表示在每列(在高度H方向)上所布置的阵元的数量，NS表示每行(在宽度L方向)上所布置的阵元的数量。则在各个子阵中，每个阵元对应的阵元方格的高度h为H′/MS，每个阵元对应的阵元方格的宽度l为L′/NS。这样，所布置的阵元的总数量为：MA×NA×MS×NS。
基于按照以上方式布置的阵列天线，图3示出了根据本公开的用于阵列天线进行信号收发的方法的一个示例300的流程图。
本公开的阵列天线可以应用于全息成像系统，全息成像系统可以利用电磁波对目标进行检测。在一个示例中，全息成像系统可以包括全息成像安检系统，可以应用于安检设备。
如图3所示，在310，可以对工作频段进行均匀划分，以得到多个频率。
在本公开中，在阵列天线应用时，阵列天线的布置方式确定，且阵列天线中的阵元数量确定。工作频段是阵列天线所应用的全息成像系统的工作频率范围，全息成像系统的工作频段可以设置，不同系统的工作频段可以不同，工作频段是连续的频率段。
在本公开中，可以对工作频段进行均匀划分，以使得在所得到的各个频率中相邻频率之间的频率差Δf相同，所得到的各个频率在工作频段上均匀分布。
在一种划分方式中，可以根据工作频率段的最大频率和最小频率以及待划分的频率的数量来对工作频段进行均匀划分。在该划分方式中，可以根据公式计算出相邻频率之间的频率差Δf，其中，fmax表示工作频率段中的最大频率，fmin表示工作频率段中的最小频率，Numf表示待划分的频率的数量。然后，可以得到各个频率为：fi＝fmin+iΔf，其中，i为大于0且小于等于Numf的整数。在所得到的各个频率中，按照从小到大的顺序，第一个频率是最小频率fmin，第二个频率是fmin+Δf，以此类推，直至最大频率fmax。
在本公开中，所得到的多个频率的数量不少于阵元的数量，这样可以确保为每个阵元分配一个不同的初始发射频率。并且，各个阵元在每一时刻所发出的发射信号的频率也可以各不相同。在一个示例中，所得到的多个频率的数量与阵元的数量相同，则在该示例中，可以根据阵元的数量对工作频段进行均匀划分，以得到该数量的频率。
在320，可以将各个频率分配给各个阵元，以作为各个阵元的初始发射频率。
在本公开中，分配给各个阵元的频率各不相同，从而各个阵元的初始发射频率不同。在一种频率分配方式中，当所得到的频率的数量多于阵元的数量时，可以将所得到的频率中的部分频率分配给各个阵元，部分频率的数量与阵元的数量相同。部分频率可以按照频率的指定顺序选取，该指定顺序包括频率从小到大的顺序、从大到小的顺序以及其他顺序等。在另一种频率分配方式中，当所得到的频率的数量等于阵元的数量时，可以将全部频率分配给各个阵元。
在本公开中，各个阵元按照行和列的顺序均匀分布，从而可以按照指定排序来确定各个阵元的顺序。例如，指定排序包括从左到右、从上到下的顺序。可以将所得到的各个频率按照指定顺序依次分配给按照指定排序排列的各个阵元。例如，频率的数量等于阵元的数量，频率的指定顺序是从小到大，阵元的指定排序是从左到右、从上到下的顺序，则可以将最小频率分配给第一行第一列的阵元，将指定顺序中的第二个频率分配给第一行第二列的阵元，依次类推，直至将最大频率分配给最后一行的最后一列的阵元。
在一个示例中，当阵列天线被布置成包括多个子阵时，则每个阵元可以表示为表示第iA行第jA列的子阵中的第i行第j列的阵元。则针对阵元/>的初始发射频率/>可以表示为：f1+[(i-1)MS+(j-1)NS]Δf+(iA-1)jAMSNSΔf。其中，MS表示在每个子阵中的每列(在高度H方向)上所布置的阵元的数量，NS表示在每个子阵中的每行(在宽度L方向)上所布置的阵元的数量。
在一个示例中，当阵列天线不包括子阵时，每个阵元可以表示为Aij，表示第i行第j列的阵元。针对阵元Aij的初始发射频率fij可以表示为：f1+[(i-1)j+(j-1)]Δf。
在330，针对各个阵元，可以按照各个频率的指定频率顺序，从初始发射频率开始依次发射各个频率对应的发射信号。
在本公开中，各个阵元在同一时间被触发发出初始发射频率的发射信号，且各个阵元发出发射信号的间隔时间相同，从而每个阵元发出各个发射信号时与其他阵元同步。在各个时刻，各个阵元可以同时发出发射信号，各个阵元在每一时刻所发射的发射信号的频率各不相同。
在本公开中，各个频率的指定频率顺序可以自定义设定。通过指定频率顺序，所有阵元均按照该指定频率顺序来发射信号，各个阵元的初始发射信号的频率不同，从而可以确保各个阵元在每一时刻所发射的发射信号的频率各不相同。
在一个示例中，指定频率顺序包括频率依次增加的顺序或者频率依次减小的顺序。各个阵元的初始发射频率不同，则各个阵元的初始发射频率对应在指定频率顺序中的起始位置不同。在一个示例中，指定频率顺序包括呈闭环的频率依次增加的顺序或者频率依次减小的顺序。在闭环的指定频率顺序中，终点位置的下一个顺序是起始位置，基于此来构成一个闭环的顺序。例如，当指定频率顺序是呈闭环的频率依次增加的顺序时，最大频率的下一个顺序是最小频率。需要说明的是，指定频率顺序除了可以是频率依次增加的顺序或者频率依次减小的顺序以外，还可以是其他频率顺序。
在一个示例中，针对各个阵元，按照各个频率的指定频率顺序，从初始发射频率开始依次发射各个频率对应的发射信号，直至所有频率对应的发射信号均发射一次。
例如，各个频率的指定频率顺序是呈闭环的从最小频率fmin到最大频率fmax依次增加的顺序，一个阵元的初始发射频率是fd，则该阵元发出fd的发射信号后，再发出fd+1的发射信号，以次类推，当阵元发出fmax的发射信号后，然后会继续发出fmin的发射信号，直至发出fd-1的发射信号后，该阵元结束发射。其中，fd-1、fd以及fd+1均大于最小频率且小于最大频率。
在另一个示例中，每个阵元所发出的发射信号对应的频率可以仅包括所得到的多个频率中的部分频率。在另一个示例中，将所得到的所有频率对应的发射信号均发射一次作为一轮信号发射，则每个阵元可以执行一轮或多轮信号发射。
在本公开中，每个发射信号可以表示为：其中，fa表示该发射信号对应的频率，t表示信号的传播时间，信号的传播时间包括信号由阵元发射出去至被阵元接收所需的时间，k表示脉冲调频斜率，k根据公式/>得到，其中，B表示工作频带的带宽，T表示信号发射周期。
在本公开中，每个阵元发出的发射信号在达到目标区域点后经过反射形成回波信号，回波信号经过传播达到阵列天线中的接收阵元，接收阵元可以是发出发射信号的阵元，还可以是其他阵元。目标区域点可以是位于目标区域中的被检测目标上的任一点，例如，在安检设备的按键区域中，被检测目标是人，则用于反射发射信号的目标区域点可以是人身上的任一点。
在340，针对各个阵元，可以接收该阵元以及该阵元对应的指定相邻阵元所发出的发射信号对应的回波信号。
本公开中的阵列天线包括的各个阵元采用一发多收的收发机制，每个阵元发出的每个发射信号对应的回波信号可以由多个阵元接收。相应地，各个阵元除了接收自身发出的发射信号对应的回波信号以外，还可以接收其他阵元发出的发射信号对应的回波信号。
在本公开中，指定相邻阵元可以是在天线阵列中与该阵元相邻、且位于该阵元的指定方位上的阵元。该指定方位是以天线阵列为基准，以图2为例，在图2所示的天线阵列中，第一行第二列的阵元位于第二行第二列的阵元上方，第二行第一列的阵元位于第二行第二列的阵元左方，第一行第一列的阵元位于第二行第二列的阵元左上方。
在本公开中，发出发射信号的阵元与接收对应回波信号的阵元之间可以构成收发通道，每个收发通道可以视为一个等效相位中心。当发出发射信号的阵元与接收对应回波信号的阵元是同一阵元时，该阵元也可以视为一个等效相位中心。此外，发出发射信号的阵元与该阵元对应的各个指定相邻阵元也可以构成等效相位中心，所构成的等效相位中心位于各个阵元所在位置之外的其他位置上，比如，两个阵元之间的位置上，相当于在原有阵元分布的基础上新增了等效相位中心。基于每个等效相位中心可以认为相当于一个采样点，这些新增的等效相位中心可以认为是新增的采样点。
图4示出了根据本公开的阵列天线的等效相位中心的一个示例的示意图。如图4所示，阵列天线中的各个阵元按照行和列的顺序均匀分布，每个阵元可以视为一个等效相位中心。此外，相邻的两个阵元之间所构成的收发通道可以等效为一个等效相位中心。比如，第一行第一列的阵元与第一行第二列的阵元之间可以构成一个收发通道，则该收发通道可以等效为一个等效相位中心，该等效相位中心即为位于该两个阵元之间的黑点所表示的等效相位中心。
通过将各个阵元与指定相邻阵元构成的收发通道视为等效相位中心，在原有阵元分布的基础上相当于新增了采样点。通过这种等效相位的方式，可以在原有阵元分布的基础上增加等效相位中心，相当于增加采样点。从另一个角度来说，利用两个阵元构成的收发通道所等效的等效相位中心来替代阵元，能够减少阵元的使用数量。
在一个示例中，当阵列天线不包括子阵时，位于天线阵列边缘的各个阵元可以对应有指定相邻阵元，指定相邻阵元的数量可以不同。以图1为例，指定相邻阵元是在天线阵列中与该阵元相邻、且位于该阵元的上方、右侧以及右上方上的阵元，则位于天线阵列边缘的第一行第一列的阵元对应的指定相邻阵元有1个，第五行第一列的阵元对应的指定相邻阵元有3个。在另一个示例中，位于天线阵列边缘的阵元可以没有对应的指定相邻阵元。以图1为例，指定相邻阵元是在天线阵列中与该阵元相邻、且位于该阵元的上方、右侧以及右上方上的阵元，位于第一行第五列的阵元对应的指定相邻阵元有0个。
在一个示例中，当阵列天线被布置成包括多个子阵时，在进行信号收发时各个子阵之间相互独立，收发通道仅由同一个子阵中的阵元形成，不同子阵的两个阵元之间不会形成收发通道。
在该示例中，各个阵元的指定相邻阵元是在该阵元所属的子阵中与该阵元相邻、且位于该阵元的指定方位上的阵元。以图2为例，第一个子阵包括第一行第一列、第一行第二列、第二行第一列以及第二行第二列的阵元，针对该子阵，只有该四个阵元自身以及相互之间才能形成收发通道，而该四个阵元不会与其他子阵中的阵元形成收发通道。
针对每个子阵，位于该子阵边缘的各个阵元可以对应有指定相邻阵元，指定相邻阵元的数量可以不同。以图2为例，各个阵元的指定相邻阵元是在该阵元所属的子阵中与该阵元相邻、且位于该阵元的上方、右侧以及右上方上的阵元，则位于第一个子阵边缘的第一行第一列的阵元对应的指定相邻阵元有1个，第二行第一列的阵元对应的指定相邻阵元有3个。此外，位于子阵边缘的阵元可以没有对应的指定相邻阵元。以图2为例，各个阵元的指定相邻阵元是在该阵元所属的子阵中与该阵元相邻、且位于该阵元的上方、右侧以及右上方上的阵元，位于第一行第二列的阵元对应的指定相邻阵元有0个。
在一个示例中，指定方位可以包括上方、右侧以及右上方，则各个阵元的指定相邻阵元是与该阵元相邻且位于该阵元的上方、右侧以及右上方的阵元，从而各个阵元的指定相邻阵元的数量最多有3个。当阵元发出一个发射信号后，该发射信号对应的回波信号除了可以被该阵元自身接收以外，还可以被位于该阵元的上方、右侧以及右上方的指定相邻阵元接收。当仅存在少于3个的部分指定相邻阵元时，则被该部分指定相邻阵元所接收。
以图4为例，第二行第一列的阵元对应的指定相邻阵元包括该阵元上方的第一行第一列阵元、右侧的第二行第二列阵元以及右上方的第一行第二列阵元，则该阵元的发出的发射信号对应的回波信号可以被该阵元自身、第一行第一列阵元、右侧的第二行第二列阵元以及右上方的第一行第二列阵元所接收。
以图4为例，图4所示的阵列可以是一个子阵，还可以是完整的天线阵列。如图4所示，该阵列包括有5×5的阵元，不同阵元之间所形成的等效相位中心分布在各个相邻的两个阵元之间，并在所有相邻两个阵元之间的位置上分布有等效相位中心。
在该示例中，当天线阵列包括子阵时，针对每个子阵，可以将该子阵左下角的位置作为原点，横向作为x轴，纵向作为y轴，如图4所示。每个发射信号对应的收发通道可以表示为以下形式：
其中，箭头→表示信号的传播方向，箭头→的左边表示发出发射信号的阵元，右边表示接收对应回波信号的阵元。在上述表达式中，发出发射信号的阵元是接收对应回波信号的阵元是/>
由于位于子阵边缘的阵元对应的指定相邻阵元存在少于3个的情况，在上式的基础上增加通断函数以限定各个收发通道的通断状态，从而每个发射信号对应的收发通道可以表示为以下形式：
其中，(.*)表示左右两个矩阵对应位置元素相乘，即点乘。Tag12、Tag21和Tag22表示对应收发通道的通断状态，其值可以为0或1，0表示收发通道断开，即没有该收发通道，1表示收发通道连通。
其中，以及其中，i和j分别表示发出发射信号的阵元在子阵中的位置，Ms表示该子阵中的总行数，Ns表示该子阵中的总列数。
在另一个示例中，指定方位可以包括上方、左侧以及左上方，则各个阵元的指定相邻阵元是与该阵元相邻且位于该阵元的上方、左侧以及左上方的阵元，从而各个阵元的指定相邻阵元的数量最多有3个。当阵元发出一个发射信号后，该发射信号对应的回波信号除了可以被该阵元自身接收以外，还可以被位于该阵元的上方、左侧以及左上方的指定相邻阵元接收。当仅存在少于3个的部分指定相邻阵元时，则被该部分指定相邻阵元所接收。
以图4为例，当第二行第二列的阵元的指定相邻阵元包括第一行第一列的阵元、第一行第二列的阵元以及第二行第一列的阵元。从而，当该阵元发出发射信号时，第一行第一列的阵元、第一行第二列的阵元以及第二行第一列的阵元都能收到该发射信号对应的回波信号。
在另一个示例中，指定方位可以包括下方、左侧以及左下方，则各个阵元的指定相邻阵元是与该阵元相邻且位于该阵元的下方、左侧以及左下方的阵元，从而各个阵元的指定相邻阵元的数量最多有3个。当阵元发出一个发射信号后，该发射信号对应的回波信号除了可以被该阵元自身接收以外，还可以被位于该阵元的下方、左侧以及左下方的指定相邻阵元接收。当仅存在少于3个的部分指定相邻阵元时，则被该部分指定相邻阵元所接收。
以图4为例，当第一行第二列的阵元的指定相邻阵元包括第一行第一列的阵元、第二行第一列的阵元以及第二行第二列的阵元。从而，当该阵元发出发射信号时，第一行第一列的阵元、第二行第一列的阵元以及第二行第二列的阵元都能收到该发射信号对应的回波信号。
在另一个示例中，指定方位可以包括下方、右侧以及右下方，则各个阵元的指定相邻阵元是与该阵元相邻且位于该阵元的下方、右侧以及右下方的阵元，从而各个阵元的指定相邻阵元的数量最多有3个。当阵元发出一个发射信号后，该发射信号对应的回波信号除了可以被该阵元自身接收以外，还可以被位于该阵元的下方、右侧以及右下方的指定相邻阵元接收。当仅存在少于3个的部分指定相邻阵元时，则被该部分指定相邻阵元所接收。
以图4为例，当第一行第一列的阵元的指定相邻阵元包括第一行第二列的阵元、第二行第一列的阵元以及第二行第二列的阵元。从而，当该阵元发出发射信号时，第一行第二列的阵元、第二行第一列的阵元以及第二行第二列的阵元都能收到该发射信号对应的回波信号。
在上述四个示例中，通过针对指定方位的上述四种设置方式，可以将不同的两个阵元之间所形成的收发通道视为等效相位中心，该等效相位中心位于该两个阵元之间的位置处，因此，在天线阵列中，所有相邻阵元之间都会增加有等效相位中心，每个等效相位中心相当于一个采样点，从而增加了采样点的数量。此外，这种指定方位的设置方式，所形成的等效相位中心不会重叠，避免了重叠的等效相位中心重复采集信息，从而提高了阵列天线采集信息的效率。
在本公开中，每个回波信号的接收阵元确定，发出回波信号对应的发射信号的发射阵元也确定，从而根据构成收发通道的接收阵元和发射阵元的空间位置以及反射信号的目标位置可以计算出信号的传播时间τb，则每个回波信号可以表示为：其中，fb表示该回波信号的频率，k表示脉冲调频斜率，δ(x,y,z)表示目标位置的电磁散射强度，不同物体的电磁散射强度不同。
针对每个阵元，经过一次信号发射后，可以接收到一个或多个回波信号，比如，可以接收四个回波信号。则每个阵元所接收的回波信号可以表示为即表示第iA行第jA列的子阵中的第i行第j列的阵元所接收的回波信号。相应地，每个子阵所接收的回波信号/>
进一步地，天线阵列所接收到的回波信号R可以表示为：
其中，表示第iA行第jA列的子阵所接收到的回波信号。
本公开还提供一种阵列天线，该阵列天线包括的各个阵元按照行和列的顺序均匀分布成天线阵列。阵列天线可以被配置为：响应于触发电信号，确定各个阵元的初始发射频率，其中，触发电信号可以是阵列天线所应用的系统发送的，用于触发阵列天线发射信号。工作频段被划分为多个频率，多个频率的数量不少于所述阵元的数量，各个频率分配给各个阵元以作为各个阵元的初始发射频率，各个阵元的初始发射频率不同；针对各个阵元，按照各个频率的指定频率顺序，从初始发射频率开始依次发射各个频率对应的发射信号，其中，各个阵元在每一时刻所发射的发射信号的频率各不相同；以及针对各个阵元，接收该阵元以及该阵元对应的指定相邻阵元所发出的发射信号对应的回波信号，其中，指定相邻阵元是在天线阵列中与该阵元相邻、且位于该阵元的指定方位上的阵元。
在一个示例中，阵列天线被布置成包括多个子阵，各个子阵按照行和列的顺序均匀分布，每个子阵包括多个阵元，每个子阵中的所有阵元按照行和列的顺序均匀分布，
各个阵元的指定相邻阵元是在该阵元所属的子阵中与该阵元相邻、且位于该阵元的指定方位上的阵元。
在一个示例中，指定方位包括：上方、右侧以及右上方；上方、左侧以及左上方；下方、左侧以及左下方；或者下方、右侧以及右下方。
在一个示例中，指定频率顺序包括呈闭环的频率依次增加的顺序或者频率依次减小的顺序。
在一个示例中，阵列天线还可以被配置为：针对各个阵元，按照各个频率的指定频率顺序，从初始发射频率开始依次发射各个频率对应的发射信号，直至所有频率对应的发射信号均发射一次。
上述对本公开特定实施例进行了描述。其它实施例在所附权利要求书的范围内。在一些情况下，在权利要求书中记载的动作或步骤可以按照不同于实施例中的顺序来执行并且仍然可以实现期望的结果。另外，在附图中描绘的过程不一定要求示出的特定顺序或者连续顺序才能实现期望的结果。在某些实施方式中，多任务处理和并行处理也是可以的或者可能是有利的。
上述各流程和各系统结构图中不是所有的步骤和单元都是必须的，可以根据实际的需要忽略某些步骤或单元。各步骤的执行顺序不是固定的，可以根据需要进行确定。上述各实施例中描述的装置结构可以是物理结构，也可以是逻辑结构，即，有些单元可能由同一物理实体实现，或者，有些单元可能分由多个物理实体实现，或者，可以由多个独立设备中的某些部件共同实现。
在整个本公开中使用的术语“示例性”意味着“用作示例、实例或例示”，并不意味着比其它实施例“优选”或“具有优势”。出于提供对所描述技术的理解的目的，具体实施方式包括具体细节。然而，可以在没有这些具体细节的情况下实施这些技术。在一些实例中，为了避免对所描述的实施例的概念造成难以理解，公知的结构和装置以框图形式示出。
以上结合附图详细描述了本公开的实施例的可选实施方式，但是，本公开的实施例并不限于上述实施方式中的具体细节，在本公开的实施例的技术构思范围内，可以对本公开的实施例的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本公开的实施例的保护范围。
本公开内容的上述描述被提供来使得本领域任何普通技术人员能够实现或者使用本公开内容。对于本领域普通技术人员来说，对本公开内容进行的各种修改是显而易见的，并且，也可以在不脱离本公开内容的保护范围的情况下，将本文所定义的一般性原理应用于其它变型。因此，本公开内容并不限于本文所描述的示例和设计，而是与符合本文公开的原理和新颖性特征的最广范围相一致。

Claims (10)

1.一种用于阵列天线进行信号收发的方法，其中，所述阵列天线包括的各个阵元按照行和列的顺序均匀分布成天线阵列，所述阵列天线被布置成包括多个子阵，各个子阵按照行和列的顺序均匀分布，每个子阵包括多个阵元，每个子阵中的所有阵元按照行和列的顺序均匀分布，
所述方法包括：
对工作频段进行均匀划分，以得到多个频率，其中，所述多个频率的数量不少于所述阵元的数量；
将各个频率分配给所述各个阵元，以作为所述各个阵元的初始发射频率，其中，所述各个阵元的初始发射频率不同；
针对各个阵元，按照所述各个频率的指定频率顺序，从所述初始发射频率开始依次发射所述各个频率对应的发射信号，其中，所述各个阵元在每一时刻所发出的发射信号的频率各不相同；以及
针对各个阵元，接收该阵元以及该阵元对应的指定相邻阵元所发出的发射信号对应的回波信号，其中，所述指定相邻阵元是在所述天线阵列中与该阵元相邻、且位于该阵元的指定方位上的阵元，所述指定方位包括：上方、右侧以及右上方；上方、左侧以及左上方；下方、左侧以及左下方；或者下方、右侧以及右下方。
2.如权利要求1所述的方法，其中，各个阵元的指定相邻阵元是在该阵元所属的子阵中与该阵元相邻、且位于该阵元的指定方位上的阵元。
3.如权利要求1所述的方法，其中，所述指定频率顺序包括呈闭环的频率依次增加的顺序或者频率依次减小的顺序。
4.如权利要求1所述的方法，其中，针对各个阵元，按照所述各个频率的指定频率顺序，从所述初始发射频率开始依次发射所述各个频率对应的发射信号包括：
针对各个阵元，按照所述各个频率的指定频率顺序，从所述初始发射频率开始依次发射所述各个频率对应的发射信号，直至所有频率对应的发射信号均发射一次。
5.如权利要求1所述的方法，其中，所述阵列天线被排布成线阵列或者平面阵列。
6.如权利要求1所述的方法，其中，所述阵列天线应用于全息成像安检系统。
7.一种阵列天线，其中，所述阵列天线包括的各个阵元按照行和列的顺序均匀分布成天线阵列，所述阵列天线被布置成包括多个子阵，各个子阵按照行和列的顺序均匀分布，每个子阵包括多个阵元，每个子阵中的所有阵元按照行和列的顺序均匀分布，
所述阵列天线被配置为：
响应于触发电信号，确定所述各个阵元的初始发射频率，其中，工作频段被划分为多个频率，所述多个频率的数量不少于所述阵元的数量，各个频率分配给所述各个阵元以作为所述各个阵元的初始发射频率，所述各个阵元的初始发射频率不同；
针对各个阵元，按照所述各个频率的指定频率顺序，从所述初始发射频率开始依次发射所述各个频率对应的发射信号，其中，所述各个阵元在每一时刻所发射的发射信号的频率各不相同；以及
针对各个阵元，接收该阵元以及该阵元对应的指定相邻阵元所发出的发射信号对应的回波信号，其中，所述指定相邻阵元是在所述天线阵列中与该阵元相邻、且位于该阵元的指定方位上的阵元，所述指定方位包括：上方、右侧以及右上方；上方、左侧以及左上方；下方、左侧以及左下方；或者下方、右侧以及右下方。
8.如权利要求7所述的阵列天线，其中，各个阵元的指定相邻阵元是在该阵元所属的子阵中与该阵元相邻、且位于该阵元的指定方位上的阵元。
9.如权利要求7所述的阵列天线，其中，所述指定频率顺序包括呈闭环的频率依次增加的顺序或者频率依次减小的顺序。
10.如权利要求9所述的阵列天线，还被配置为：
针对各个阵元，按照所述各个频率的指定频率顺序，从所述初始发射频率开始依次发射所述各个频率对应的发射信号，直至所有频率对应的发射信号均发射一次。
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