CN117117473A - 辐射模式可再配置天线 - Google Patents

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Abstract

辐射模式可再配置天线包括输入端口、信号分频器、滤波器和第一和第二辐射体。信号分频器连接至输入端口并且被配置成用于将输入端口处的信号分为第一输出和第二输出。滤波器连接至第二输出，其中该滤波器被配置成用于滤除第一频带内的信号并且使第二频带内的信号通过。第一辐射体被配置成用于从信号分频器的第一输出接收信号，其中该第一辐射体接收第一频带和第二频带内的信号。第二辐射体连接至滤波器，以用于接收第二频带内提供的信号。

Description

辐射模式可再配置天线
本申请是申请日为2020-09-29，进入中国国家阶段的申请号为202011049154.1，题为“辐射模式可再配置天线”的发明专利申请的分案申请。
背景技术
本公开总体上涉及无线电检测和测距(雷达)感测，并且特别涉及雷达感测中利用的天线。
在多个应用中利用了雷达感测系统。具体而言，近来向着更为自主的车辆的推动已经使得越来越多的车辆上安装了雷达感测系统。取决于期望的视场，雷达感测系统可包括多个分开的天线，每一个天线提供不同的辐射模式并且因此提供不同的视场。纳入多个分开的天线代表着额外的成本。因此，提供能够提供各种视场同时最小化系统的成本的雷达感测系统将是有益的。
发明内容
根据一个方面，可再配置天线包括输入端口、信号分频器、滤波器和第一和第二辐射体。信号分频器连接至输入端口并且被配置成用于将输入端口处的信号分为第一输出和第二输出。滤波器连接至第二输出，其中该滤波器被配置成用于滤除第一频带内的信号并且使第二频带内的信号通过。第一辐射体被配置成用于从信号分频器的第一输出接收信号，其中该第一辐射体接收第一频带和第二频带内的信号。第二辐射体连接至滤波器，以用于接收第二频带内提供的信号。
根据一些方面，无线电检测和测距(雷达)传感器包括发射天线、接收器天线、雷达收发器和控制和信号处理电路。雷达收发器被配置成用于向发射天线提供RF信号以用于发射，并且用于接收来自接收天线的RF信号。控制和信号处理电路利用接收到的RF信号来检测对象并且/或者提供测距。发射天线和接收天线中的至少一个是可再配置天线，该可再配置天线提供第一频带内的第一辐射模式和第二频带内的第二辐射模式。可再配置天线包括RF输入/输出端口、RF分频器、RF滤波器和至少第一和第二RF辐射体。RF分频器连接至RF输入/输出端口，并且包括至少第一和第二RF输出。RF滤波器连接至第二输出，其中该RF滤波器被配置成用于滤除第一频带中的RF信号并且使第二频带中的RF信号通过。第一RF辐射体连接至RF信号分频器的第一RF输出，其中该第一辐射体接收/发射第一频带和第二频带两者中提供的RF信号。第二RF辐射体连接至RF滤波器，以用于接收/发射第二频带中提供的RF信号。
根据另一方面，一种使用具有单个输入端口的辐射模式可再配置天线生成不同的辐射模式的方法包括：将具有第一频率的信号应用至可再配置天线的输入端口以用于生成第一辐射模式；以及将具有第二频率的信号应用至可再配置天线的输入端口以用于生成第二辐射模式，其中第一辐射模式宽于第二辐射模式。
附图说明
图1是根据一些实施例的无线电检测和测距(雷达)感测系统的顶视图/框图。
图2a和图2b是根据一些实施例的分别以第一模式和第二模式操作的辐射模式可再配置双模式天线的框图。
图3是根据一些实施例的双模式辐射模型可再配置天线的顶视图。
图4a是示出了根据一些实施例的处于第一操作模式和第二操作模式两者中的图3中示出的辐射模式可再配置天线的方位角增益的天线增益图。
图4b是示出了根据一些实施例的图3中示出的辐射模式可再配置天线在各种频率下的峰增益的峰天线增益图。
图5是根据一些实施例的辐射模式可再配置天线的天线设计拓扑。
图6是根据一些实施例的辐射模式可再配置天线的天线设计拓扑。
图7是根据一些实施例的辐射模式可再配置天线的天线设计拓扑。
图8是示出了根据一些实施例的处于各种操作模式中的图5中示出的辐射模式可再配置天线的方位角增益的天线增益图。
图9是根据一些实施例的辐射模式可再配置天线的天线设计拓扑。
图10是根据一些实施例的辐射模式可再配置天线的天线设计拓扑。
具体实施方式
根据一些方面，本公开涉及一种雷达感测系统，该雷达感测系统利用具有两个或更多个操作模式的雷达模式可再配置天线，该两个或更多个操作模式是基于输入处提供的信号的频率而选择。在一些实施例中，可再配置天线包括至少第一辐射体(radiator)和与该第一辐射体相邻的第二辐射体。响应于接收到的第一频率下的信号，仅向第一辐射体施加信号，并且响应于此生成第一辐射模式。响应于接收到的第二频率下的信号，该信号被施加至第一辐射体和第二辐射体两者，第一辐射体和第二辐射体响应于此生成不同于第一辐射模式的第二辐射模式。在一些实施例中，第一辐射模式比第二辐射模式宽。在一些实施例中，滤波器被利用以用于基于所接收到的信号的频率选择性地将信号施加至第二辐射体。
图1是根据一些实施例的无线电检测和测距(雷达)传感器10的顶视图/框图。雷达传感器10包括辐射模式可再配置发射(TX)天线12(下文称为“可再配置TX天线12”)、辐射模式可再配置接收(RX)天线14(下文称为“可再配置RX天线14”)、包括发射器18和接收器20的雷达收发器16以及控制和信号处理电路22。在一些实施例中，雷达传感器10在单片微波集成电路(MMIC)上实现，这使得由可再配置RX天线14接收到的信号能够在板上被处理。在其他实施例中，与雷达传感器10相关联的部件中的一个或多个可被实现为独立部件。
在操作期间，雷达收发器16生成发射信号(例如，射频(RF)信号)，该发射信号被通信至可再配置TX天线12，以用于在特定方向上发射无线电波(本文称其为RF信号)。如下文更加详细地讨论的，可再配置TX天线12的辐射模式是可以基于接收到的作为可再配置TX天线12的输入的RF信号的频率来再配置的。RF信号从一个或多个目标反射，并且反射的RF信号由可再配置RX天线14接收(同样可基于反射的RF信号的频率再配置)。雷达收发器将RF信号转换为电信号，该电信号随后由控制和信号处理电路22处理以用于执行诸如对象检测和测距的操作。在一些实施例中，雷达传感器10可包括多个发射信道，其中这些发射信道中的一个或多个连接至(多个)可再配置天线12以及多个接收信道，其中这些接收信道中的一个或多个连接至(多个)可再配置RX天线14。这种类型的系统被称为多输入多输出(MIMO)系统。
在一些实施例中，可再配置TX天线12提供根据RF输入信号的频率确定的两种操作模式。通过向可再配置TX天线12施加具有第一频率的RF输入提供第一操作模式。通过向可再配置TX天线12施加具有第二频率的RF输入提供第二操作模式。在第一模式中，可再配置TX天线12生成具有第一辐射模式的RF输出。在第二模式中，可再配置TX天线12生成具有第二辐射模式的RF输出。在一些实施例中，第一辐射模式比第二辐射模式宽。宽辐射模式为雷达传感器10提供更宽的视场，但是代价为天线峰增益降低。更窄的辐射模式为雷达感测系统10提供更窄的视场，但是与更宽的辐射模式相比较，更窄的辐射模式提供了升高的天线峰增益。一般而言，增加天线的峰增益即增加了对象的检测范围。可再配置TX天线12的益处在于能够通过修改输入RF信号的频率来修改辐射模式。在一些实施例中，RX天线14与辐射模式可再配置TX天线12具有相同的构造(即，响应于RF信号的频率是可再构造的)。在第一模式下，可再配置RX天线14以第一辐射模式(即，视场)接收RF信号(即，反射的RF信号)。在第二模式中，可再配置RX天线14以第二辐射模式接收RF信号，其中辐射模式是基于接收到的RF信号的频率选择的。在一些实施例中，第一辐射模式比第二辐射模式宽，并且为雷达传感器10提供更宽的视场。
在一些实施例专用，控制和信号处理电路22选择提供至可再配置TX天线12的RF输入的频率。在一些实施例中，控制和信号处理电路22在第一频率与第二频率之间选择性地切换或调制提供至可再配置TX天线12的RF输入的频率，以用于提供在宽视场和窄视场之间调制的辐射模式。
在一些实施例中，雷达传感器10在车辆上实现，以用于提供附近对象的检测和测距。例如，在一些实施例中，安装向车辆前方观察的雷达传感器10，其中第二操作模式(提供相对窄的辐射模式的操作模式)被定向在车辆前方以用于检测车辆前方的对象。在第一操作模式期间，相对较宽的辐射模式不仅在车辆前方检测对象，也在侧边检测对象。通过调制提供至可再配置TX天线12的RF信号的频率，能够调制雷达传感器10的辐射模式以用于检测直接在车辆前方距离较远的对象，同时还检测至少部分地位于车辆侧边距离较近的对象。在其他实施例中，雷达传感器10可被安装在车辆的侧边和/或后部，其中选择性地修改辐射模式，以选择发射和/或接收天线的期望的天线增益和视场。
图2a和图2b是根据一些实施例的分别以第一模式和第二模式操作的辐射模式可再配置双模式天线的框图。图2a和图2b中示出的雷达模式可再配置双模式天线30包括RF输入端口31、第一和第二RF滤波器32a和32b、RF分频器34和多个RF辐射体36a、36b和36c。图2a示出了将第一频率应用至可再配置双模式天性30(第一模式)，并且图2b示出了将第二频率应用至可再配置双模式天线30(第二模式)。在图2a-图2b以及全文所讨论的实施例中，提供至相应天线的信号被描述为射频(RF)信号，但是在其他实施例中，可将相同的原理应用于其他频率下的信号。在该实施例中，可再配置双模式天线30被描述为发射器，但是在其他实施例中，可利用相同的部件配置以用于将可再配置天线作为接收器操作。如下文更为详细地描述的，当作为发射器操作时，RF分频器34将输入RF信号分为多个RF信号，该多个RF信号被选择性地提供至多个RF辐射体36a、36b和36c。相反地，当作为接收器操作时，RF分频器34替代地作为RF组合器操作，该RF组合器操作以用于组合由多个RF辐射体36a、36b、36c(操作为接收器)中的每一个辐射体提供的RF信号，并且将组合的RF输出提供至RF输入端口31(此处利用作为输出端口)。出于简单起见，可再配置天线被描述为作为发射器操作，但是应当理解的是，相对于下文描述的每一个实施例，可再配置天线可操作作为接收器。
在输入端口31接收到的RF信号被提供至RF分频器34。在图2a和图2b中示出的实施例中，RF分频器34是1对3分频器，其中RF输入被分为三个RF输出。在该示例中，这些RF输出中的两个RF输出被分别提供至RF滤波器32a和32b，而第三RF输出未经滤波而被提供至RF辐射体36b。RF滤波器32a和32b的经滤波的RF输出被分别提供至RF滤波器36a和36c。RF滤波器32a和32b作用以用于滤除一个或多个第一频带内的RF信号，并且将一个或多个第二频带中的RF信号传递至RF辐射体36a和36c。RF滤波器32a和32b以类似开关的方式操作，基于RF信号的频率选择性地将RF信号施加至RF辐射体36a和36c。
图2a示出了响应于输入处提供的RF信号以第一模式进行操作，该RF信号在由RF滤波器32a和32b滤除的频带内，使得RF信号仅被施加至RF辐射体36b。以此方式，RF辐射体36b被描述为“打开”，而RF辐射体36a和36c为“关闭”。所得的由可再配置双模式天线30生成的辐射模式仅为提供至RF辐射体36b的RF信号的产物。
图2b示出了响应于输入处提供的RF信号以第二模式进行操作，该RF信号在由RF滤波器32a和32b通过的频带内，使得RF信号被施加至RF辐射体36a、36b和36c中的每一个(即，每一个RF辐射体36a、36b和36c为“打开”)。所得的由可再配置双模式天线30生成的辐射模式是由RF辐射体36a、36b和36c生成的RF信号的相互作用的产物。在一些实施例中，以第一模式操作期间生成的辐射模式宽于以第二模式操作期间生成的辐射模式。在一些实施例中，在方位角平面中测得辐射模式的宽度，但是在其他实施例中，可在垂直平面中测得。
参考图3，根据一些实施例提供了双模式辐射模型可再配置天线50的顶视图。如图3中所示，可再配置天线50包括基板集成波导(SIW)反馈网络52和多个RF辐射体54a、54b、54c和54d。SIW反馈网络52由SIW传输线输入56馈送。SIW反馈网络52包括一对三功率分配器58、第一和第二RF滤波器60a、60b、第一和第二SIW延迟线62a、62b和中间SIW延迟线64。在一些实施例中，RF辐射体54a、54b、54c和54d是微带贴片天线棒状件。在其他实施例中，可以使用其他类型的天线(诸如，SIW槽天线)实现RF辐射体54a、54b、54c和/或54d。在一些实施例中，RF辐射体54a、54b、54c和/或54d可以是单个RF辐射体元件、线性天线阵列和/或平面天线阵列。
在图3中示出的实施例中，一对三功率分配器58接收特定频率下的RF信号。一对三功率分配器58接收RF信号并且将该RF信号提供至第一和第二RF滤波器60a、60b以及中间SIW延迟线64。在一些实施例中，RF滤波器60a、60b具有相同的属性(即，滤除相同的(多个)频带，使相同的(多个)频带通过)。在一些实施例中，RF滤波器60a、60b是带通滤波器，但是在其他实施例中，可利用其他类型的滤波器(例如，低通滤波器、高通滤波器等)。在一些实施例中，RF滤波器60a、60b是SIW腔型RF滤波器。RF滤波器60a、60b经由第一和第二SIW延迟线62a、62b连接至RF辐射体54a和54d。当RF输入的频率在由RF滤波器60a、60b滤除的频带内时，可再配置天线50以第一模式操作，由此使得RF信号仅被提供至RF辐射体54b和54c(仅RF辐射体54b和54c是打开的)。当RF输入的频率在由RF滤波器60a、60b通过的频带内时，可再配置天线50以第二模式操作，由此使得RF信号被提供至RF辐射体54a、54b、54c和54d(由此使得每一个RF辐射体54a-54d是打开的)。如上文描述的，RF滤波器60a、60b的目的在于用作开关，以使得在一个频率下能够将RF信号提供至RF辐射体54a和54d，并且在另一频率下防止RF信号被提供至RF辐射体54a和54d。
在一些实施例中，选择第一和第二延迟SIW线62a、62b以及中间SIW延迟线64以用于补偿由第一和第二RF滤波器60a、60b引入的相差，以确保RF辐射体54a、54b、54c和54d彼此同相地激励(至少在第二操作模式内)。通过彼此同时或同相地激励每一个RF辐射体54a-54d，辐射模式朝着视轴(boresight)(在图4a中表示为0°)聚焦。在一些实施例中，第一和第二延迟SIW线62a、62b和/或中间SIW延迟线64的长度被修改，以便于控制RF辐射体54a、54b、54c与54d之间的RF信号的相。以此方式，在一些实施例中，可利用第二操作模式在辐射模式中生成其他形状(在方位角平面或仰角平面内)。
图4a是示出了根据一些实施例的处于第一操作模式(线70)和第二操作模式(线72)两者中的图3中示出的辐射模式可再配置天线的方位角增益的天线增益图。在第一模式中，仅向RF辐射体54b和54c提供RF信号(具有第一频率)。所得的辐射模式由线70示出，并且与线72相比较，由相对宽的辐射模式表征。在第二模式中，RF信号(具有不同于第一频率的第二频率)被提供至RF辐射体54a、54b、54c和54d。所得的辐射模式由线72示出，并且与线70相比较，由相对窄的辐射模式表征。
图4b是示出了根据一些实施例的图3中示出的辐射模式可再配置天线在各种频率下的峰增益的峰天线增益图。第一模式下的操作由78GHz与81GHz内的频带(标为74)中的RF信号表征。第二模式下的操作由75GHz与77GHz内的频带(标为76)中的RF信号表征。如图4b中所示，天线峰增益在较低频率下更高，而在较高频率下更低。
现在参考图5-图7，其中示出了可再配置天线的拓扑。在示出的拓扑中的每一个中，可使用基板集成波导(SIW)馈送网络(如相对于图3描述的)实现所示的可再配置天线。在其他实施例中，可使用微带馈送网络、共面波导馈送网络、充气SIW(空气波导)等中的一个或多个实现可再配置天线。同样地，可使用微带贴片天线、SIW槽天线实现每一个实施例中的天线，并且可使用单个天线、线性天线阵列、和/或平面天线阵列进一步实现。
图5示出了可再配置天线80，包括RF输入端口82、一对四RF分频器84、第一和第二RF滤波器86a、86b、第一和第二延迟线88a、88b、第三和第四延迟线90a、90b以及多个RF辐射体92a、92b、92c和92d。在一些实施例中，可再配置天线80基于所提供的RF信号的频率以第一模式或第二模式操作。在该示例中，第一和第二RF滤波器86a、86b操作以用于滤除第一频带中的RF信号并且使第二频带中的RF信号通过。在其他实施例中，第一RF滤波器86a可选择第一频带中的频率，并且第二RF滤波器86b可选择第二频带中的频率。在该实施例中，可能存在三个操作模式：第一模式，其中RF辐射体92b和92c是打开的(即，RF滤波器86a、86b滤除RF信号，由此使得辐射体92a和92d不接收RF信号)；第二模式，其中RF辐射体92b和92c、以及辐射体92a和92d中的一个是打开的；以及第三模式，其中辐射体92a-92d中的每一个是打开的。基于选择辐射体92a-92d中的哪些是打开的，可选择各种辐射模式。在一些实施例中，第一模式(其中仅RF天线92b和92c是打开的)比其他模式(其中打开了其他辐射体)提供更宽的辐射模式。
在一些实施例中，多个RF辐射体92a-92d中的每一个之间的距离是相等的。在其他实施例中，多个RF辐射体92a-92d中的每一个之间的距离可被选择以用于操纵或控制辐射模式的几何形状。此外，在一些实施例中，被配置成用于始终接收RF信号的RF辐射体定位在多个辐射体的中心。然而，在其他实施例中，接收RF信号的RF辐射体的位置可在多个可能的位置之间变化。
此外，在一些实施例中，第一和第二延迟线88a、88b和第三和第四延迟线90a、90b被选择，以使得被施加至多个RF辐射体92a-92d的RF信号彼此同相。然而，在其他实施例中，第一和第二延迟线88a、88b和/或第三和第四延迟线90a、90b的长度可被修改，以便于控制多个RF辐射体92a-92d之间的RF信号的相。以此方式，在一些实施例中，第二(和/或第三)操作模式可被利用以用于操纵辐射模式。
图6示出了可再配置天线100，包括RF输入端口102、一对二RF分频器104、RF滤波器106、第一延迟线108、第二延迟线110以及第一和第二RF辐射体112a、112b。在一些实施例中，可再配置天线100基于所提供的RF信号的频率以第一模式或第二模式操作。在第一模式中，RF滤波器106滤除RF信号，由此使得仅RF辐射体112a是打开的。在第二模式中，RF滤波器106使RF信号通过，由此使得RF辐射体112a和112b两者是打开的。第一模式(其中仅RF辐射体112a是打开的)提供比第二模式(其中RF辐射体112a和112b两者是打开的)更宽的辐射模式。再一次，第一延迟线108和/或第二延迟线110可被选择以用于控制施加至相应天线的RF信号的相。在一些实施例中，可期望的是，确保RF信号彼此同相地施加至RF辐射体112a、112b。在其他实施例中，可通过修改施加至第一和第二RF辐射体112a、112b的RF信号之间的相关系来操纵辐射模式。
图7是根据一些实施例的辐射模式可再配置天线120的天线设计拓扑。在一些实施例中，可再配置天线120包括RF输入端口122、一对三RF分频器124、第一和第二RF滤波器126a和126b、第一和第二延迟线128a和128b、中间延迟线130、第一和第二RF辐射体132a、132b以及中间RF辐射体134。在图7中示出的实施例中，一对三RF分频器124接收特定频率下的RF信号。一对三RF分频器124接收RF信号并且将该RF信号经由中间延迟线130提供至第一和第二RF滤波器126a、126b和中间RF辐射体134。当RF输入的频率在由RF滤波器126a、126b滤除的频带内时，可再配置天线120以第一模式操作，由此使得仅向中间RF辐射体134提供RF信号。当RF输入的频率在由RF滤波器126a、126b通过的频带内时，可再配置天线120以第二模式操作，由此使得向第一和第二RF辐射体132a、132b和中间RF辐射体134提供RF信号。如上文描述的，RF滤波器126a、126b的目的在于用作开关，以使得在一个频率下能够将RF信号提供至外部RF辐射体132a和132b，并且在另一频率下防止RF信号被提供至这些RF辐射体。在一些实施例中，被选择性地打开和关闭的第一和第二RF辐射体132a、132b定位在中间RF辐射体134的相对侧上。然而，在其他实施例中，可修改多个RF辐射体132a、132b和134的位置(例如，RF辐射体134可被定位在外侧位置中)。在一些实施例中，中间RF辐射体134与第一和第二RF辐射体132a、132b之间的距离相同。在一些实施例中，中间RF辐射体134与第一RF天线132a之间的距离大于或小于中间RF天线134与第二RF天线132b之间的距离。
此外，选择第一和第二延迟线128a和128b和中间延迟线130，由此使得施加至多个RF辐射体132a、132b和134的RF信号彼此同相。然而，在其他实施例中，第一和第二延迟线128a、128b和/或中间延迟线130的长度可被修改，以便于控制多个RF辐射体132a、132b和中间RF辐射体134之间的RF信号的相。选择性地控制或修改延迟线允许在第二操作模式内操纵辐射模式。这在图8中提供的天线增益图中示出。
图8是示出了根据一些实施例的处于各种操作模式中的图5中示出的辐射模式可再配置天线的方位角增益的天线增益图。在第一模式中，仅向中间RF辐射体134施加RF信号，并且辐射模式(由线140示出)非常宽，从-90°延伸至90°。在第二模式中，RF信号被施加至中间RF辐射体134和第一和第二RF辐射体132a、132b两者。如图8中所示，在第二模式中生成的辐射模式(其中RF信号彼此同相)提供了比第一模式中的辐射模式更窄的辐射模式(由线142所示)。此外，通过修改第一和第二延迟线128a、128b的长度和/或中间延迟线130的长度，可如线144和146所示操纵辐射模式。具体而言，线144示出了辐射模式，该辐射模式是响应于提供至第一和第二RF辐射体132a、132b的与施加至RF辐射体134的RF信号不同相的RF信号而生成的，以用于形成以大约30°角聚焦辐射能量的束。线146示出了辐射模式，该辐射模式是响应于提供至第一和第二RF辐射体132a、132b的与施加至RF辐射体134的RF信号不同相的RF信号而生成的，以用于形成以大约60°角聚焦辐射能量的束。在其他实施例中，第一和第二延迟线128a、128b具有不同的长度，导致应用至第一和第二天线132a和132b的RF信号彼此不同相，并且与应用至中间RF辐射体134的RF信号不同相。
图9是根据一些实施例的辐射模式可再配置天线150的天线设计拓扑。在一些实施例中，可再配置天线150包括RF输入端口152、一对五RF分频器154、第一和第二RF滤波器156a和156b、多个延迟线158a-158e和多个RF辐射体160a、160e。在图9中示出的实施例中，一对五RF分频器154接收特定频率下的RF信号。一对五RF分频器154接收RF信号并且将该RF信号经由延迟线中的一个(例如，RF延迟线158c)提供至第一和第二RF滤波器156a、156b、以及RF天线中的至少一个(例如，RF天线160c)。当RF输入的频率在由RF滤波器156a、156b滤除的频带内时，可再配置天线150以第一模式操作，由此使得仅向至少一个RF辐射体(例如，RF辐射体160c)提供RF信号。当RF输入的频率在由RF滤波器156a、156b通过的频带内时，可再配置天线150以第二模式操作，由此使得向多个RF辐射体160a-160e中的每一个提供RF信号。如上文描述的，RF滤波器156a、156b的目的在于用作开关，以允许将一个频率下的RF信号提供至额外RF辐射体(例如，RF辐射体160a、160b、160d和160e)，并且防止另一频率下的RF信号被提供至这些天线。在一些实施例中，被选择性地打开和关闭的多个RF辐射体160a、160b、160d和160e对称地定位在RF辐射体(例如，RF辐射体160c)的始终接收RF信号的任一侧上。在一些实施例中，多个RF辐射体160a-160e中的每一个之间的距离是相等的。在其他实施例中，RF辐射体160a-160e中的一个或多个之间的距离可能不相等，以便于如期望地改变辐射模式。
图10是根据一些实施例的辐射模式可再配置天线170的天线设计拓扑。在一些实施例中，可再配置天线170包括RF输入端口172、一对三RF分频器174、第一RF滤波器176和第二RF滤波器178、多个延迟线180、182、和184和多个RF辐射体186a、186b和186c。在图9中示出的实施例中，一对三RF分频器174接收特定频率下的RF信号。一对三RF分频器174接收RF信号，并且将该RF信号提供至第一和第二RF滤波器176和178。在图10中示出的实施例中，由第一RF滤波器176通过的频率的范围可能不同于由第二RF滤波器178通过的频率的范围。第一RF滤波器176经由延迟线180连接至第一RF辐射体186a。第二RF滤波器178经由延迟线182连接至第三RF辐射体186c。此外，第二RF辐射体186b经由延迟线184连接中一对三RF分频器174的输出。以此方式，第二RF辐射体186b被配置成用于接收任何频率下的RF信号。
在一些实施例中，可再配置天线170以第一模式、第二模式和第三模式操作。在第一模式下，RF输入的频率在由第一RF滤波器176和第二RF滤波器178两者滤除的第一频带内，由此使得仅向至少一个RF辐射体(例如，RF天线186b)提供RF信号。第一模式下的操作响应于第一频带中提供的RF输入提供第一辐射模式。当RF输入的频率在由RF滤波器176通过但是由RF滤波器178滤除的第二频带内时，可再配置天线170以第二模式操作，由此使得RF信号被提供至RF辐射体186a和186b，但是不提供至RF辐射体186c。第二模式下的操作响应于第二频带中提供的RF输入提供不同于第一辐射模式的第二辐射模式。在第三模式下，RF输入的频率在由第一RF滤波器176和第二RF滤波器178两者通过的第三频带内，由此使得向RF辐射体186a、186b和186c中的每一个提供RF信号。第三模式下的操作响应于第三频带中提供的RF输入提供不同于第一和第二辐射模式的第三辐射模式。在一些实施例中，可结合额外的RF辐射体提供额外的RF滤波器，以用于提供额外的操作模式，每一个操作模式提供不同的辐射模式。
以此方式，本公开涉及一种辐射模式可再配置天线，该辐射模式可再配置天线具有两个或更多个操作模式，该两个或更多个操作模式是基于输入处提供的信号的频率选择。在一些实施例中，可再配置天线包括至少第一辐射体和与该第一辐射体相邻的第二辐射体。响应于第一频率下接收到的信号，仅向第一辐射体施加信号，并且响应于此生成第一辐射模式。响应于以第二频率接收到的信号，该信号被施加至第一辐射体和第二辐射体两者，第一辐射体和第二辐射体响应于此生成不同于第一辐射模式的第二辐射模式。
可能实施例的讨论
以下是对本发明可能实施例的非排他性描述。
根据一个方面，辐射模式可再配置天线包括输入端口、信号分频器、滤波器和第一和第二辐射体。信号分频器连接至输入端口并且被配置成用于将输入端口处的信号分为第一输出和第二输出。滤波器连接至第二输出，其中该滤波器被配置成用于滤除第一频带内的信号并且使第二频带内的信号通过。第一辐射体被配置成用于从信号分频器的第一输出接收信号，其中该第一辐射体接收第一频带和第二频带内的信号。第二辐射体连接至滤波器，以用于接收第二频带内提供的信号。
前一段的辐射模式可再配置天线可任选地包括(额外地和/或替代地)以下特征、配置和/或额外部件中的任意一个或多个。
例如，辐射模式可再配置天线可响应于第一频带中的RF信号提供第一辐射模式，并且响应于第二频带中的RF信号提供第二辐射模式。
在一些实施例中，辐射模式可再配置天线可在方位角平面中提供比第二辐射模式更宽的第一辐射模式。
在一些实施例中，辐射模式可再配置天线可利用微带天线作为第一和第二辐射体。
在一些实施例中，辐射模式可再配置天线可利用基板集成波导(SIW)槽天线作为第一和第二辐射体。
在一些实施例中，辐射模式可再配置天线可在基板集成波导(SIW)上实现输入端口、信号分频器和滤波器。
在一些实施例中，辐射模式可再配置天线可被配置以使得提供至第一辐射体的信号与提供至第二辐射体的信号同相。
在一些实施例中，辐射模式可再配置天线可被配置以使得提供至第一辐射体的信号与提供至第二辐射体的信号不同相。
在一些实施例中，由辐射模式可再配置天线操作的信号可以是射频(RF)信号。
根据另一方面，无线电检测和测距(雷达)传感器包括：发射天线，该发射天线被配置成发射RF信号；接收器天线，该接收器天线被配置成接收RF信号；雷达收发器，该雷达收发器被配置成用于向发射天线提供用于发射的RF输出，并且用于接收来自接收器天线的RF输入；以及控制和信号处理电路，该控制和信号处理电路连接至雷达收发器以用于处理RF输入以检测对象。在一些方面，发射天线和/或接收器天线中的至少一个是辐射模式可再配置天线，该辐射模式可再配置天线提供第一频带内的第一辐射模式和第二频带内的第二频率模式。
前一段的雷达传感器可任选地包括(额外地和/或替代地)以下特征、配置和/或额外部件中的任意一个或多个。
例如，可再配置天线可包括RF输入/输出端口、RF分频器/组合器、RF滤波器和至少第一RF辐射体和至少第二RF辐射体。RF分频器/组合器连接至RF输入/输出端口，该RF分频器具有至少第一RF输入/输出和第二RF输入/输出。RF滤波器连接至第二输入/输出，其中该RF滤波器被配置成用于滤除第一频带中的RF信号并且使第二频带中的RF信号通过。第一RF辐射体可被连接至RF信号分频器/组合器的第一RF输入/输出，其中该第一辐射体接收/发射第一频带和第二频带两者中提供的RF信号。第二RF辐射体可被连接至RF滤波器，以用于接收/发射第二频带中提供的RF信号。
在一些实施例中，第一雷达覆盖范围在方位角平面中宽于第二雷达覆盖范围。
在一些实施例中，第一RF辐射体可包括第一和第二微带天线棒状件，并且其中第二RF辐射体包括第三和第四微带天线棒状件。
在一些实施例中，RF分频器/组合器和RF滤波器可在基板集成波导(SIW)上制造。
在一些实施例中，雷达传感器进一步包括RF分频器/组合器与第一和第二微带天线之间连接的第一多个延迟SIW线以及RF滤波器与第三和第四微带天线之间连接的第二多个延迟SIW线，其中，该第一多个延迟SIW线和第二多个延迟SIW线具有长度，该长度被选择以用于提供至少与第一和第二微带天线棒状件以及第三和第四微带天线棒状件同相的RF信号。
在一些实施例中，雷达传感器可在单片集成微波电路(MMIC)上实现。
在一些实施例中，雷达传感器可利用被配置成用于提供多输入多输出(MIMO)通信的多个发射天线和/或多个接收器天线。
根据另一方面，提供了一种使用具有单个输入端口的可再配置天线生成不同的辐射模式的方法。该方法包括将具有第一频率的信号应用至可再配置天线的输入端口以用于生成第一辐射模式，以及将具有第二频率的信号应用至可再配置天线的输入端口以用于生成第二辐射模式，其中该第一辐射模式宽于该第二辐射模式。
前一段的方法可任选地包括(额外地和/或替代地)以下特征、配置和/或额外部件中的任意一个或多个。
在一些实施例中，可再配置天线可包括：至少第一辐射体，第一辐射体被配置成用于接收第一频率和第二频率两者下施加的信号；以及至少第二辐射体，该第二辐射体被配置成用于仅接收第二频率下施加的信号。
在一些实施例中，施加至单个输入端口的信号可在第一频率与第二频率之间被调制。
在一些实施例中，该方法可进一步包括：将施加至输入端口的信号分为至少第一和第二信号；将第一信号施加至第一辐射体；以及基于施加至输入端口的信号的频率选择性地将第二信号施加至第二辐射体。

Claims (20)

1.一种天线，包括：
输入端口，被配置用于通信地连接到信号处理单元并用于发射或接收信号，所述信号使所述天线提供多个视场中的一个视场的辐射模式；
信号分频器，被配置用于从所述输入端口传送所述信号并将所述信号传送至多个辐射体端口；以及
至少一个滤波器，被配置用于滤除至少第一频带内的信号并使至少第二频带内的信号通过；以及
多个辐射体，连接到所述多个辐射体端口，所述辐射体中的每一个包括相应的延迟线，所述延迟线被配置用于基于频带生成所述辐射模式的形状，至少第一辐射体的相应延迟线连接到第一辐射体端口，并且至少第二辐射体的相应延迟线经由所述至少一个滤波器连接到第二辐射体端口。
2.如权利要求1所述的天线，其中，所述天线被配置用于接收信号，该信号在所述第一频带和所述第二频带之间调制，并使得所述辐射图案在当所述第一频带被发射或接收时和所述多个视场中的第一视场相关联的第一辐射图案与当所述第二频带被发射或接收时和所述多个视场中的第二视场相关联的第二辐射图案之间进行调制。
3.如权利要求1所述的天线，其中：
所述至少一个滤波器是第一滤波器；
第三辐射体的相应延迟线经由第二滤波器连接到第三辐射体端口；并且
所述第二滤波器被配置用于滤除至少所述第一频带内的信号并使至少所述第二频带内或第三频带内的信号通过。
4.如权利要求3所述的天线，其中，第四辐射体的相应延迟线连接到第四辐射体端口。
5.如权利要求3所述的天线，其中，第四辐射体的相应延迟线经由所述第一滤波器连接到所述第二辐射体端口；并且
第五辐射体的相应延迟线经由所述第二滤波器连接到所述第三辐射体端口。
6.如权利要求3所述的天线，其中：
所述第一辐射体在所述第二辐射体和所述第三辐射体之间；并且
所述第一辐射体和所述第二辐射体之间的距离近似等于所述第一辐射体和所述第三辐射体之间的距离。
7.如权利要求3所述的天线，其中，所述多个辐射体中的每一个之间的距离被选择为操纵所述辐射图案。
8.如权利要求1所述的天线，其中，所述多个辐射体是微带天线。
9.如权利要求1所述的天线，其中，所述多个辐射体是基板集成波导SIW槽天线。
10.如权利要求1所述的天线，其中，在基板集成波导SIW上实现所述输入端口、所述信号分频器和滤波器。
11.如权利要求1所述的天线，其中，由所述第一辐射体接收的信号与由所述第二辐射体接收的信号同相。
12.如权利要求1所述的天线，其中，由所述第一辐射体接收的信号相对于由所述第二辐射体接收的信号存在相移。
13.如权利要求1所述的天线，其中，所述信号是射频RF信号。
14.如权利要求1所述的天线，其中，所述天线通信地连接到多输入多输出MIMO雷达系统。
15.一种雷达系统，所述雷达系统包括：
发射天线，所述发射天线被配置成用于发射射频RF信号；
接收器天线，所述接收器天线被配置成用于接收RF信号；
雷达收发器，所述雷达收发器被配置成用于向所述发射天线提供RF输出以用于发射，并且用于接收来自所述接收器天线的RF输入；以及
控制和信号处理电路，所述控制和信号处理电路连接至所述雷达收发器以用于处理所述RF输入以检测对象；并且
所述发射天线或所述接收器天线中的至少一个包括：
输入端口，被配置用于通信地连接到信号处理单元并用于发射或接收信号，所述信号使所述天线提供多个视场中的一个视场的辐射模式；
信号分频器，被配置用于从所述输入端口传送所述信号并将所述信号传送至多个辐射体端口；以及
至少一个滤波器，被配置用于滤除至少第一频带内的信号并使至少第二频带内的信号通过；
多个辐射体，连接到所述多个辐射体端口，所述辐射体中的每一个包括相应的延迟线，所述延迟线被配置用于基于频带生成所述辐射模式的形状，至少第一辐射体的相应延迟线连接到第一辐射体端口，并且至少第二辐射体的相应延迟线经由所述至少一个滤波器连接到第二辐射体端口。
16.如权利要求15所述的雷达系统，其中，所述发射天线或所述接收器天线中的至少一个被配置用于接收信号，该信号在所述第一频带和所述第二频带之间调制，并使得所述辐射图案在当所述第一频带被发射或接收时和所述多个视场中的第一视场相关联的第一辐射图案与当所述第二频带被发射或接收时和所述多个视场中的第二视场相关联的第二辐射图案之间进行调制。
17.如权利要求15所述的雷达系统，其中：
所述至少一个滤波器是第一滤波器；
第三辐射体的相应延迟线经由第二滤波器连接到第三辐射体端口；并且
所述第二滤波器被配置用于滤除至少所述第一频带内的信号并使得至少所述第二频带内或第三频带内的信号通过。
18.如权利要求17所述的雷达系统，其中，第四辐射体的相应延迟线连接到第四辐射体端口。
19.如权利要求17所述的雷达系统，其中：
第四辐射体的相应延迟线经由所述第一滤波器连接到所述第二辐射体端口；并且
第五辐射体的相应延迟线经由所述第二滤波器连接到所述第三辐射体端口。
20.如权利要求15所述的雷达系统，其中，所述雷达系统是多输入多输出MIMO雷达系统。
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